Người nhận xét Lời giới thiệu Đứng trước thời đại 4.0 – kỷ nguyên số của toàn nhân loại, những ngành công nghiệp chế tạo như phần mềm, phần cứng, vật liệu linh kiện bán dẫn đã đạt được nhiều thành tựu đáng chú ý và góp phần không nhỏ vào sự thay đổi này. Nhận thấy tầm quan trọng của sự thay đổi có thể quyết định vận mệnh quốc gia như vậy, những môn liên quan đến phần cứng và phần mềm đã được tích hợp sâu vào chương trình đào tạo như một phần không thể thiếu của các trường Cao đẳng, Đại học, đặc biệt là các trường kỹ thuật nhằm đào tạo ra thế hệ các kỹ sư chất lượng trong tương lai. Qua bộ môn “Kiến trúc máy tính”, sinh viên sẽ có cái nhìn cụ thể và chi tiết hơn về ngành nghề mình được đào tạo và qua đó sẽ kích thích sự sáng tạo để cho ra những sản phẩm thiết thực phục vụ đời sống.
Qua bài tập lớn này chúng em có cái nhìn thực tế hơn, sâu sắc hơn về cách một máy tính đơn giản như máy tính 8-bit hoạt động, qua đó có cái nhìn cụ thể về cách mà các cổng logic làm việc với nhau.
Với sự hướng dẫn tận tình của thầy Hoàng Anh Dũng, chúng em hy vọng có thể hoàn thành tốt bài tập lần này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy.
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH VÀ HỆ MÁY TÍNH 8-BIT Kiến trúc máy tính
Kiến trúc máy tính (Computer Architecture) và Tổ chức máy tính (Computer Organization) là hai trong số các khái niệm cơ bản của ngành Công nghệ máy tính (Computer Engineering). Có thể nói kiến trúc máy tính là bức tranh toàn cảnh về hệ thống máy tính, còn tổ chức máy tính là bức tranh cụ thể về các thành phần phần cứng của hệ thống máy tính. Kiến trúc máy tính là khoa học về việc lựa chọn và kết nối các thành phần phần cứng để tạo ra các máy tính đạt được các yêu cầu về chức năng (functionality), hiệu năng (performance) và giá thành (cost). Nhờ có sự phát triển rất mạnh mẽ của công nghệ vi xử lý, các máy tính ngày nay có tính năng phong phú, nhanh hơn và rẻ hơn so với máy tính các thế hệ trước.
Kiến trúc máy tính còn được xem xét theo khía cạnh mà người lập trình có thể can thiệp vào mọi mức đặc quyền, bao gồm các thanh ghi, ô nhớ các ngắt ... có thể được thâm nhập thông qua các lệnh. Ngày nay có rất nhiều tiến bộ trong lĩnh vực Điện tử và nhiều công nghệ tiên tiến đang được phát triển mỗi ngày, nhưng vi điều khiển 8-bit vẫn có vai trò riêng trong thị trường điện tử kỹ thuật số thống trị bởi các thiết bị kỹ thuật số 16-bit, 32-bit và 64-bit.
Kiến trúc máy tính bao gồm ít nhất ba phạm trù con chính:
Kiến trúc tập lệnh (Instruction set architecture), là hình ảnh trừu tượng của một hệ thống tính toán được nhìn từ góc độ của một lập trình viên sử dụng ngôn ngữ máy (hay hợp ngữ), bao gồm tập lệnh, cách đánh địa chỉ bộ nhớ (memory address modes), các thanh ghi, và các định dạng địa chỉ và dữ liệu.
Vi kiến trúc (Microarchitecture), còn gọi là Tổ chức máy tính (Computer organization) là một mô tả bậc thấp, cụ thể hơn về hệ thống. Mô tả này nói về các bộ phận cấu thành của hệ thống được kết nối với nhau như thế nào và chúng hoạt động tương hỗ như thế nào để thực hiện kiến trúc tập lệnh. Ví dụ, kích thước bộ đệm cache của một máy tính là một đặc điểm về tổ chức máy tính mà thường không liên quan đến kiến trúc tập lệnh.
Thiết kế hệ thống (System Design) bao gồm tất cả các thành phần phần cứng khác bên trong một hệ thống tính toán chẳng hạn: Các đường kết nối hệ thống như bus và switch, các bộ điều khiển bộ nhớ (memory controller) và các cây phả hệ bộ nhớ, các cơ chế CPU off-load như truy nhập bộ nhớ trực tiếp (direct memory access), các vấn đề như đa xử lý (multi-processing).
Một thiết kế đường ống của kiến trúc MIPS. Đường ống là một khái niệm quan trọng trong kiến trúc máy tính.