Kiến trúc Von Neumann
Tất cả các máy tính đều có chung một cơ sở kiến trúc giống nhau bất kể nó là một máy tính mainframe hàng triệu đô la hay là một máy tính bỏ túi Palm Pilot. Chúng đều có bộ nhớ, hệ thống vào/ra, đơn vị tính toán/logic, và đơn vị điều khiển. Kiến trúc như thế này được gọi là kiến trúc Von Neumann, theo tên của nhà toán học đã thiết kế ra nó.
Bộ nhớ:
Bộ nhớ máy tính là hệ thống con dùng lưu trữ tạm thời các chỉ thị của chương trình và dữ liệu sẽ được thực hiện bởi máy tính. Nó thuờng được gọi là RAM. Bộ nhớ được chia thành các ô, mỗi ô có địa chỉ riêng để dữ liệu có thể nạp.
Hệ thống vào/ra (I/O)
Đây là hệ thống con cho phép máy tính tương tác với các thiết bị khác và liên lạc với thế giới bên ngoài. Nó cũng chịu trách nhiệm lưu trữ chương trình bằng cách điều khiển đĩa cứng.
Đơn vị tính toán/logic (ALU)
Đây là hệ thống con thực hiện tất cả các phép toán số và phép so sánh. Trong thiết kế Von Neumann, đơn vị này và đơn vị điều khiển là 2 thành phần khác nhau, tuy nhiên trong các hệ máy tính hiện đại ngày nay chúng được tích hợp thành một trong processor. ALU có 3 phần bao gồm: thanh ghi, mạch ALU, và kết nối giữa chúng. Thanh ghi cơ bản là một ô lưu trữ giống như RAM dùng để giữ kết quả của các tính toán. Tuy nhiên nó nhanh hơn RAM nhiều. Mạch ALU là nơi thực hiện các tính toán. Nó được thiết kế từ các cổng AND, OR, và NOT như bất cứ vi chip nào.
Đơn vị điều khiển
Đơn vị điều khiển chịu trách nhiệm:
(1) tìm trong bộ nhớ chỉ thị chương trình kế tiếp sẽ chạy,
(2) giải mã chỉ thị đó thành cái máy tính có thể hiểu,
(3) đưa mệnh lệnh thích hợp tới ALU, bộ nhớ, và hệ thống vào/ra.
Các bước này được làm liên tục cho đến dòng cuối cùng của chương trình.
Ở cấp độ máy tính, các chỉ thị của chương trình được diễn đạt dưới dạng ngôn ngữ máy. Đây là các mã nhị phân được tổ chức thành mã phép toán (op code) và các trường địa chỉ (address fields). Các mã phép toán là các mã nhị phân cho máy tính biết phép toán nào sẽ được thực hiện. Trường địa chỉ là vị trí trong bộ nhớ mà trên đó mã phép toán sẽ tác dụng. Các chỉ thị chương trình trong ngôn ngữ máy được biểu diễn dưới dạng mã phép toán trước rồi kế tiếp là mã các địa chỉ nhớ. Chúng ta hãy xem một ví dụ: giả sử chúng ta muốn cộng 2 số có địa chỉ trong bộ nhớ là 99 và 100. Lại giả sử rằng mã phép toán cộng là 9 trong hệ thập phân. Như thế định dạng mệnh lệnh trên sẽ là 9-99-100. Tất nhiên máy tính không thể thấy dạng thập phân trên, mà thay vì thế chúng cần được chuyển sang dạng nhị nhân:
0000100100000000011000110000000001100100
tất cả các con số được đặt sát nhau không có dấu cách. Đến đây có lẽ bạn đã có khái niệm về việc máy tính suy nghĩ như thế nào.
(theo David Risley, PCMechanic, www.pcmech.com)
Kiến trúc Von Neumann
Bắt đầu bởi numeric, 02-01-2005 - 00:05
0 người đang xem chủ đề
0 thành viên, 0 khách, 0 thành viên ẩn danh