Bài giảng môn Kiến trúc máy tính - Chương 1: Giới thiệu chung - Nguyễn Kim Khánh

Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 1
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
Computer Architecture
Nguyễn Kim Khánh, PhD. in Computer Engineering
Bộ môn Kỹ thuật máy tính
Viện Công nghệ thông tin và Truyền thông
School of Information and Communication Technology (SoICT)
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 2
NKK-HUT
Contact
„ DCE’s Office: 322-C1 
„ SoICT’s Office: 320-C1 
„ Mobile: 091-358-5533
„ e-mail: khanhnk@mail.hut.edu.vn
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 3
NKK-HUT
Giới thiệu học phần
„ Mã số: IT3030
„ Khối lượng: 3(3-1-0-6)
„ Đối tượng tham dự: Sinh viên đại học 
các ngành công nghệ thông tin từ học 
kỳ 5. 
„ Điều kiện học phần:
„ Học phần học trước: IT1010 (THĐC)
„ Đánh giá: TN/BT/KT(0,3)- T(0,7)
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 4
NKK-HUT
Mục tiêu học phần
„ Giới thiệu các kiến thức cơ bản về kiến trúc 
máy tính, bao gồm: kiến trúc tập lệnh và tổ
chức của máy tính, cũng như các vấn đề cơ 
bản trong thiết kế một hệ thống máy tính. 
„ Sinh viên có khả năng đánh giá được hiệu 
năng của các họ máy tính, khai thác và sử
dụng hiệu quả các loại máy tính và có khả 
năng tiếp cận để phát triển các hệ máy tính 
nhúng phục vụ các mục đích chuyên dụng. 
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 2
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 5
NKK-HUT
Tài liệu tham khảo chính
1. William Stallings - Computer Organization and 
Architecture – Designing for Performance – 2003 (6th
edition)
2. Behrooz Parhami - Computer Architecture: From 
Microprocessors to Supercomputers - 2005 
3. David A. Patterson & John L. Hennessy -
Computer Organization and Design: The 
Hardware/Software Interface – 2002 (third edition)
4. John L. Hennessy & David A. Patterson -
Computer Architecture: A Quantitative Approach –
2003 (third edition)
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 6
NKK-HUT
Tài liệu tham khảo ...
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 7
NKK-HUT
Tài liệu tham khảo ...
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 8
NKK-HUT
Nội dung học phần
„ Chương 1. Giới thiệu chung
„ Chương 2. Cơ bản về logic số
„ Chương 3. Tổng quan về hệ thống máy tính
„ Chương 4. Kiến trúc tập lệnh
„ Chương 5. Số học máy tính
„ Chương 6. Bộ xử lý trung tâm
„ Chương 7. Bộ nhớ máy tính
„ Chương 8. Hệ thống vào-ra
„ Chương 9. Máy tính song song
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 3
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 9
NKK-HUT
Kiến trúc máy tính
Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG
Nguyễn Kim Khánh
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 10
NKK-HUT
1.1. Máy tính và phân loại máy tính
1.2. Kiến trúc máy tính 
1.3. Sự phát triển của máy tính
1.4. Hiệu năng máy tính
Nội dung 
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 11
NKK-HUT
„ Máy tính (Computer) là thiết bị điện tử thực 
hiện các công việc sau:
„ Nhận thông tin vào,
„ Xử lý thông tin theo dãy các lệnh được nhớ sẵn bên 
trong, 
„ Đưa thông tin ra. 
„ Dãy các lệnh nằm trong bộ nhớ để yêu cầu 
máy tính thực hiện công việc cụ thể gọi là
chương trình (program) 
Æ Máy tính hoạt động theo chương trình.
1.1. Máy tính và phân loại máy tính
1. Máy tính
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 12
NKK-HUT
Máy tính ....
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 4
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 13
NKK-HUT
„ Phân loại truyền thống:
„ Máy vi tính (Microcomputers)
„ Máy tính nhỏ (Minicomputers) 
„ Máy tính lớn (Mainframe Computers)
„ Siêu máy tính (Supercomputers)
2. Phân loại máy tính
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 14
NKK-HUT
„ Máy tính cá nhân (Personal Computers)
„ Máy chủ (Server Computers) 
„ Máy tính nhúng (Embedded Computers)
Phân loại máy tính hiện đại
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 15
NKK-HUT
„ Là loại máy tính phổ biến nhất
„ Các loại máy tính cá nhân:
„ Máy tính để bàn (Desktop)
„ Máy tính xách tay (Laptop)
„ 1981 Æ IBM giới thiệu máy tính IBM-PC sử
dụng bộ xử lý Intel 8088
„ 1984 Æ Apple đưa ra Macintosh sử dụng 
bộ xử lý Motorola 68000
„ Giá thành: hàng trăm đến hàng nghìn USD
Máy tính cá nhân PC
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 16
NKK-HUT
„ Thực chất là máy phục vụ
„ Dùng trong mạng theo mô hình 
Client/Server (Khách hàng/Người phục vụ)
„ Tốc độ và hiệu năng tính toán cao
„ Dung lượng bộ nhớ lớn
„ Độ tin cậy cao
„ Giá thành: hàng nghìn đến hàng chục triệu 
USD. 
Máy chủ (Server) 
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 5
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 17
NKK-HUT
„ Được đặt trong thiết bị khác để điều khiển 
thiết bị đó làm việc
„ Được thiết kế chuyên dụng
„ Ví dụ: 
„ Điện thoại di động
„ Máy ảnh số
„ Bộ điều khiển trong máy giặt, điều hoà nhiệt độ
„ Router – bộ định tuyến trên mạng 
„ Giá thành: vài USD đến hàng trăm nghìn 
USD. 
Máy tính nhúng (Embedded Computer)
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 18
NKK-HUT
1.2. Kiến trúc máy tính
„ Định nghĩa trước đây về kiến trúc máy 
tính: 
„ Cách nhìn logic của máy tính từ người lập 
trình (hardware/software interface)
„ Kiến trúc tập lệnh (Instruction Set Architecture 
– ISA) 
„ Là định nghĩa hẹp
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 19
NKK-HUT
Định nghĩa của Hennessy/ Patterson
„ Kiến trúc máy tính bao gồm:
„ Kiến trúc tập lệnh (Instruction Set Architecture): 
nghiên cứu máy tính theo cách nhìn của người lập 
trình (hardware/software interface).
„ Tổ chức máy tính (Computer Organization): nghiên 
cứu thiết kế máy tính ở mức cao,chẳng hạn như hệ
thống nhớ, cấu trúc bus, thiết kế bên trong CPU.
„ Phần cứng (Hardware): nghiên cứu thiết kế logic chi 
tiết và công nghệ đóng gói của máy tính.
„ Kiến trúc tập lệnh thay đổi chậm, tổ chức và
phần cứng máy tính thay đổi rất nhanh.
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 20
NKK-HUT
Ví dụ
Các máy tính PC dùng các bộ xử lý 
Pentium III và Pentium 4:
„ cùng chung kiến trúc tập lệnh (IA-32)
„ có tổ chức khác nhau
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 6
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 21
NKK-HUT
Kiến trúc tập lệnh 
Kiến trúc tập lệnh của máy tính bao gồm:
„ Tập lệnh: tập hợp các chuỗi số nhị phân 
mã hoá cho các thao tác mà máy tính 
có thể thực hiện 
„ Các kiểu dữ liệu: các kiểu dữ liệu mà
máy tính có thể xử lý 
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 22
NKK-HUT
Cấu trúc cơ bản của máy tính
CPU Bé nhí chÝnh
Bus liªn kÕt hÖ thèng
HÖ thèng vµo-ra
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 23
NKK-HUT
„ Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit): 
Điều khiển hoạt động của máy tính và xử lý 
dữ liệu.
„ Bộ nhớ chính (Main Memory): Chứa các 
chương trình và dữ liệu đang được sử dụng.
„ Hệ thống vào ra (Input/Output System): Trao 
đổi thông tin giữa máy tính với bên ngoài.
„ Bus liên kết hệ thống (System Interconnection 
Bus): Kết nối và vận chuyển thông tin giữa 
các thành phần với nhau.
Các thành phần cơ bản của máy tính
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 24
NKK-HUT
Mô hình phân lớp của máy tính
„ Phần cứng (Hardware): hệ thống vật lý của máy tính.
„ Phần mềm (Software): các chương trình và dữ liệu.
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 7
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 25
NKK-HUT
1.3. Sự phát triển của của máy tính
1. Các thế hệ máy tính
„ Thế hệ thứ nhất: Máy tính dùng đèn điện tử
chân không (1950s)
„ Thế hệ thứ hai: Máy tính dùng transistor
(1960s)
„ Thế hệ thứ ba: Máy tính dùng vi mạch SSI, 
MSI và LSI (1970s)
„ Thế hệ thứ tư: Máy tính dùng vi mạch VLSI
(1980s)
„ Thế hệ thứ năm: Máy tính dùng vi mạch 
ULSI, SoC (1990s)
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 26
NKK-HUT
„ ENIAC- Máy tính điện tử đầu tiên
„ Electronic Numerical Intergator And Computer 
„ Dự án của Bộ Quốc phòng Mỹ
„ Do John Mauchly và John Presper Eckert ở 
Đại học Pennsylvania thiết kế.
„ Bắt đầu từ năm 1943, hoàn thành năm 
1946
Máy tính dùng đèn điện tử
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 27
NKK-HUT
„ Nặng 30 tấn
„ 18000 đèn điện tử và 1500 rơle
„ 5000 phép cộng/giây
„ Xử lý theo số thập phân
„ Bộ nhớ chỉ lưu trữ dữ liệu
„ Lập trình bằng cách thiết lập vị trí của các 
chuyển mạch và các cáp nối. 
ENIAC (tiếp)
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 28
NKK-HUT
Đèn điện tử
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 8
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 29
NKK-HUT
ENIAC (tiếp)
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 30
NKK-HUT
„ Đó là máy tính IAS:
„ Princeton Institute for Advanced Studies
„ Được bắt đầu từ 1947, hoàn thành1952
„ Do John von Neumann thiết kế 
„ Được xây dựng theo ý tưởng “chương 
trình được lưu trữ” (stored-program 
concept) của von Neumann/Turing (1945)
Máy tính von Neumann
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 31
NKK-HUT
„ Bao gồm các thành phần: đơn vị điều khiển, đơn 
vị số học và logic (ALU), bộ nhớ chính và các 
thiết bị vào-ra.
„ Bộ nhớ chính chứa chương trình và dữ liệu
„ Bộ nhớ chính được đánh địa chỉ theo từng ngăn 
nhớ, không phụ thuộc vào nội dung của nó. 
„ ALU thực hiện các phép toán với số nhị phân
„ Đơn vị điều khiển nhận lệnh từ bộ nhớ, giải mã 
và thực hiện lệnh một cách tuần tự.
„ Đơn vị điều khiển điều khiển hoạt động của các 
thiết bị vào-ra 
„ Trở thành mô hình cơ bản của máy tính 
Đặc điểm chính của máy tính IAS
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 32
NKK-HUT
John von Neumann và máy tính IAS
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 9
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 33
NKK-HUT
Cấu trúc của máy tính von Neumann 
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 34
NKK-HUTCấu trúc chi tiết 
của IAS
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 35
NKK-HUT
Các máy tính thương mại ra đời
„ 1947 - Eckert-Mauchly Computer 
Corporation
„ UNIVAC I (Universal Automatic Computer)
„ 1950s - UNIVAC II
„ Nhanh hơn
„ Bộ nhớ lớn hơn
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 36
NKK-HUT
UNIVAC I
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 10
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 37
NKK-HUT
UNIVAC II
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 38
NKK-HUT
Hãng IBM
„ IBM - International Business Machine
„ 1953 - IBM 701
„ Máy tính lưu trữ chương trình đầu tiên của 
IBM
„ Sử dụng cho tính toán khoa học
„ 1955 – IBM 702
„ Các ứng dụng thương mại
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 39
NKK-HUT
IBM 701
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 40
NKK-HUT
„ Máy tính PDP-1 của DEC (Digital Equipment 
Corporation) máy tính mini đầu tiên 
„ IBM 7000
„ Hàng trăm nghìn phép cộng trong một giây. 
„ Các ngôn ngữ lập trình bậc cao ra đời.
Máy tính dùng transistor
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 11
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 41
NKK-HUT
Máy tính DEC PDP-1 (1960)
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 42
NKK-HUT
IBM 7030 (1961)
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 43
NKK-HUT
„ Vi mạch (Integrated Circuit - IC): nhiều transistor 
và các phần tử khác được tích hợp trên một 
chip bán dẫn.
„ SSI (Small Scale Integration)
„ MSI (Medium Scale Integration)
„ LSI (Large Scale Integration)
„ VLSI (Very Large Scale Integration) (thế hệ thứ tư)
„ ULSI (Ultra Large Scale Integration) (thế hệ thứ năm)
„ SoC (System on Chip)
„ Siêu máy tính xuất hiện: CRAY-1, VAX 
„ Bộ vi xử lý (microprocessor) ra đời
„ Bộ vi xử lý đầu tiên Æ Intel 4004 (1971).
Máy tính dùng vi mạch SSI, MSI và LSI
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 44
NKK-HUT
Luật Moore
„ Gordon Moore – người đồng sáng lập Intel
„ Số transistors trên chip sẽ gấp đôi sau 18 tháng
„ Giá thành của chip hầu như không thay đổi
„ Mật độ cao hơn, do vậy đường dẫn ngắn hơn 
„ Kích thước nhỏ hơn dẫn tới độ phức tạp tăng lên
„ Điện năng tiêu thụ ít hơn 
„ Hệ thống có ít các chip liên kết với nhau, do đó 
tăng độ tin cậy
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 12
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 45
NKK-HUT
Tăng trưởng số transistor trong chip CPU
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 46
NKK-HUT
IBM 360 Family
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 47
NKK-HUT
PDP-11 (1973)
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 48
NKK-HUT
VAX-11 (1981)
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 13
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 49
NKK-HUT
Micro VAX
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 50
NKK-HUT
Siêu máy tính CRAY-1
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 51
NKK-HUT
Các sản phẩm chính của công nghệ VLSI/ULSI:
„ Bộ vi xử lý (Microprocessor): CPU được chế
tạo trên một chip.
„ Vi mạch điều khiển tổng hợp (Chipset): một 
hoặc một vài vi mạch thực hiện được nhiều 
chức năng điều khiển và nối ghép.
„ Bộ nhớ bán dẫn (Semiconductor Memory): 
ROM, RAM
„ Các bộ vi điều khiển (Microcontroller): máy 
tính chuyên dụng được chế tạo trên 1 chip.
Máy tính dùng vi mạch VLSI/ULSI
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 52
NKK-HUT
Ví dụ máy chủ HP 
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 14
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 53
NKK-HUT
Ví dụ máy chủ Sun 
SunFire V40z
SunFire V880
SunFire15K
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 54
NKK-HUT
2. Sự phát triển của bộ vi xử lý
„ 1971: bộ vi xử lý 4-bit Intel 4004
„ 1972-1977: các bộ xử lý 8-bit
„ 1978-1984: các bộ xử lý 16-bit
„ Khoảng từ 1985: các bộ xử lý 32-bit
„ Khoảng từ 2000: các bộ xử lý 64-bit
„ Các bộ xử lý đa lõi (multicores)
„ Các bộ vi điều khiển (microcontroller)
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 55
NKK-HUT
Sự phát triển của Intel x86
„ 4004
„ Bộ vi xử lý đầu tiên 
„ 4-bit
„ 8080
„ Bộ vi xử lý đa năng đầu tiên
„ 8-bit
„ Sử dụng trong PC đầu tiên – Altair
„ 8086 
„ 5MHz – 29,000 transistors
„ 16-bit
„ 8088 (bus dữ liệu bên ngoài 8-bit) sử dụng trong IBM PC 
đầu tiên
„ 80286
„ Đánh địa chỉ bộ nhớ được16 Mbyte
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 56
NKK-HUT
Sự phát triển của Intel x86 (tiếp)
„ 80386
„ 32-bit
„ Hỗ trợ đa nhiệm
„ 80486
„ Tăng cường bộ nhớ cache trên chip
„ Đường ống lệnh
„ Có bộ đồng xử lý toán trên chip
„ Pentium
„ Siêu vô hướng
„ Bus dữ liệu 64-bit
„ Đa lệnh được thực hiện song song
„ Pentium Pro
„ Tăng cường tổ chức siêu vô hướng
„ Dự đoán rẽ nhánh
„ Phân tích luồng dữ liệu
„ Suy đoán đông
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 15
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 57
NKK-HUT
Sự phát triển của Intel x86 (tiếp)
„ Pentium II
„ Công nghệ MMX 
„ Xử lý đồ họa, video & audio
„ Pentium III
„ Thêm các lệnh xử lý dấu phẩy động cho đồ họa 
3D 
„ Pentium 4
„ Tăng cường xử lý số dấu phẩy động và
multimedia
„ Duo Core: 2 bộ xử lý trên chip
„ Core 2: Kiến trúc 64-bit
„ Core 2 Quad – 3GHz – 820 triệu transistors
„ 4 bộ xử lý trong 1chip
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 58
NKK-HUT
Intel 4004 - bộ vi xử lý 4-bit
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 59
NKK-HUT
Intel 8080 - bộ vi xử lý 8-bit
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 60
NKK-HUT
Intel 80286 - bộ vi xử lý 16-bit
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 16
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 61
NKK-HUT
80386 - bộ vi xử lý 32-bit đầu tiên của Intel 
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 62
NKK-HUT
Intel Pentium (32-bit)
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 63
NKK-HUT
Pentium III và Pentium 4 (32-bit)
Pentium III Pentium 4
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 64
NKK-HUT
Multicores
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 17
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 65
NKK-HUT
3. Sự phát triển của thiết bị ngoại vi
„ Giao tiếp
„ người-máy
„ máy-máy
„ Đa dạng
„ Truyền thông
„ Tốc độ
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 66
NKK-HUT
4. Phần mềm máy tính
„ Phần mềm ứng dụng
„ Phần mềm hệ thống
„ Hệ điều hành
„ Quản lý: nhiệm vụ, bộ nhớ, files, vào-ra
„ Lập lịch
„ .
„ Công cụ lập trình và chương trình dịch
„ Các trình điều khiển thiết bị
„ .
NKK-HUT
Ngôn ngữ lập trình
High Level Language 
Program
Assembly Language 
Program
Machine Language 
Program
Compiler
Assembler
temp = v[k];
v[k] = v[k+1];
v[k+1] = temp;
lw $15, 0($2)
lw $16, 4($2)
sw $16, 0($2)
sw $15, 4($2)
0000 1001 1100 0110 1010 1111 0101 1000
1010 1111 0101 1000 0000 1001 1100 0110 
1100 0110 1010 1111 0101 1000 0000 1001 
0101 1000 0000 1001 1100 0110 1010 1111 
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 68
NKK-HUT
1.4. Hiệu năng máy tính (performance)
Performance ＝
Execution time
1
Performance ＝
CPU execution time
1
CPU execution time = Instructions × (Cycles 
Per Instruction) × (Secs per cycle)
= Instructions × CPI / (Clock rate)
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 18
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 69
NKK-HUT
CPI (Cycles Per Instruction)
Số chu ky cần thiết để thực hiện lệnh
execution time ＝
clock rate
executed instructions × CPI
CPI ＝
executed instructions
execution time × clock rate
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 70
NKK-HUT
executed instructions
MIPS (Million Instruction Per Second)
Số triệu lệnh được thực hiện trong 1 second
MIPS ＝
execution time×10
6
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 71
NKK-HUT
106 ・CPI
clock rate
Quan hệ giữa MIPS và CPI
exec time of 1 inst.
Với CPI = 4
program execution time（T)
n inst. executed
T＝n・CPI・
clock rate
１
MIPS＝
n
T・106
MIPS＝
106 ・MIPS
clock rate
CPI =
exec time of 1 inst.
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 72
NKK-HUT
executed floating point operations
MFLOPS
million of floating point operations per second
MFLOPS ＝
execution time×106
GFLOPS（109 ）
TFLOPS（1012）
Bài giảng Kiến trúc máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 19
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 73
NKK-HUT
Ví dụ 1
Tính MIPS của bộ xử lý với:
clock rate = 2GHz và CPI = 4
0.5ns
2ns
1 chu kỳ = 1/(2x10-9) = 0,5ns
CPI = 4 Æ 1 lệnh = 4x0,5ns = 2ns
Vậy bộ xử lý thực hiện được 500MIPS
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 74
NKK-HUT
Ví dụ 2
Tính CPI của bộ xử lý với:
clock rate = 1GHz và 400 MIPS?
1ns
4x108 lệnh thực hiện trong 1s 
Æ 1 lệnh thực hiện trong 1/(4x108)s = 2,5ns
Æ CPI = 2,5
5 September 2009 Bài giảng Kiến trúc máy tính 75
NKK-HUT
Hết chương 1