Bài giảng Tin học cơ sở - Chương 2: Cấu trúc máy tính

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
CHƯƠNG 2
CẤU TRÚC MÁY TÍNH
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
Chương 2. Cấu trúc máy tính
2.1. Giới thiệu
2.2. Chức năng và sơ đồ cấu trúc của máy tính
2.2.1. Chức năng của máy tính
2.2.2. Nguyên lý hoạt động của máy tính
2.2.3. Sơ đồ cấu trúc của máy tính
2.3. Các bộ phận cơ bản của máy tính
2.3.1. CPU
2.3.2. Bộ nhớ
2.3.3. Các thiết bị ngoại vi
2.3.4. Liên kết hệ thống 
Chương 2: Cấu trúc máy tính 219/07/2017
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.1. Giới thiệu
• ENIAC (Electronic Numerical Intergator and
Computer)
- Là máy tính điện tử đầu tiên (gọi tắt là máy tính)
- Ra đời năm 1946 bởi John Mauchly và John Presper
Eckert ở Đại học Pennsylvania
- Nặng 30 tấn
- Kích thước 140m2
- Thực hiện được 5000 phép cộng/giây
19/07/2017 3Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.1. Giới thiệu (tiếp)
• ENIAC (Electronic Numerical Intergator and
Computer) (tiếp)
- 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
19/07/2017 4Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.1. Giới thiệu (tiếp)
Hình ảnh chiếc máy tính ENIAC
19/07/2017 5Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.1. Giới thiệu (tiếp)
• Năm 1952, máy tính Von Neumann
- Ra đời tại Học viện Nghiên cứu tiên tiến Princeton
- Được xây dựng theo ý tưởng “chương trình được lưu
trữ”, xử lý theo số nhị phân
- Những nguyên lý của von Neumann đã trở thành mô
hình cơ bản của máy tính cho đến ngày nay
• Năm 1980, hãng IBM cho ra đời chiếc máy tính cá
nhân đầu tiên, sử dụng bộ vi xử lý 8 bit 8085 của
Intel
Chương 2: Cấu trúc máy tính 619/07/2017
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.1. Giới thiệu (tiếp)
4 thế hệ máy tính điện tử:
- Sử dụng đèn điện tử (1943-1956)
- Sử dụng transistor (1957-1965)
- Sử dụng vi mạch tích hợp (1966-1980)
- Sử dụng siêu vi mạch tích hợp (1981-nay)
Chương 2: Cấu trúc máy tính 719/07/2017
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2. Chức năng và sơ đồ cấu trúc của máy tính
2.2.1. Chức năng của máy tính
2.2.2. Nguyên lý hoạt động của máy tính
2.2.3. Sơ đồ cấu trúc của máy tính
Chương 2: Cấu trúc máy tính 819/07/2017
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2.1. Chức năng của máy tính:
- Nhận thông tin vào (input) từ người sử dụng thông qua
các thiết bị vào
- Xử lý thông tin đã nhận theo chương trình lập sẵn
được lưu trong bộ nhớ
- Đưa thông tin sau xử lý (output) tới người sử dụng
thông qua các thiết bị ra
- Lưu trữ thông tin số hóa
Chương 2: Cấu trúc máy tính 919/07/2017
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2.2. Sơ đồ cấu trúc chung của máy tính
Chương 2: Cấu trúc máy tính 1019/07/2017
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2.2. Sơ đồ cấu trúc chung của máy tính (tiếp)
• Các khối chức năng:
- Bộ xử lý trung tâm (CPU)
- Bộ nhớ
- Hệ thống vào-ra 
Chương 2: Cấu trúc máy tính 1119/07/2017
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2.2. Sơ đồ cấu trúc chung của máy tính (tiếp)
Bộ xử lý trung tâm (CPU):
• Chức năng
– Điều khiển hoạt động của máy tính
– Xử lý dữ liệu
• Nguyên tắc hoạt động cơ bản:
– CPU hoạt động theo chương trình nằm trong bộ
nhớ chính
Chương 2: Cấu trúc máy tính 1219/07/2017
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2.2. Sơ đồ cấu trúc chung của máy tính (tiếp)
Bộ nhớ:
• Chức năng: lưu trữ chương trình và dữ liệu
• Các thao tác cơ bản với bộ nhớ:
– Đọc (Read)
– Ghi (Write)
• Các thành phần chính:
– Bộ nhớ trong (Internal Memory)
– Bộ nhớ ngoài (External Memory)
Chương 2: Cấu trúc máy tính 1319/07/2017
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2.2. Sơ đồ cấu trúc chung của máy tính (tiếp)
Hệ thống vào-ra:
• Chức năng: trao đổi thông tin giữa máy tính với thế
giới bên ngoài
• Các thao tác cơ bản:
– Vào dữ liệu (Input)
– Ra dữ liệu (Output)
• Các thành phần chính:
– Các thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices)
– Các môđun vào-ra (I/O Modules)
Chương 2: Cấu trúc máy tính 1419/07/2017
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 15
Hình ảnh một chiếc máy vi tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 16
Hình ảnh bên trong của một chiếc máy vi tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2.3. Nguyên lý hoạt động của máy tính
• Từ khi ra đời đến nay, các máy tính đều hoạt động
theo những nguyên lý được đề xuất từ năm 1946 bởi
nhà khoa học lỗi lạc người Mỹ gốc Hungary John Von
Neumann (1903-1957)
Chương 2: Cấu trúc máy tính 1719/07/2017
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2.3.1. Nguyên lý Von Neumann
• Nguyên lý điều khiển bằng chương trình: máy tính
hoạt động theo chương trình được lưu trữ sẵn trong bộ
nhớ
à đảm bảo cho máy tính có khả năng tự điều khiển,
không cần có sự can thiệp của người sử dụng trong quá
trình xử lý thông tin
Chương 2: Cấu trúc máy tính 1819/07/2017
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2.3.1. Nguyên lý Von Neumann (tiếp)
• Nguyên lý truy cập theo địa chỉ: các chương trình, dữ
liệu trước, trong và sau khi xử lý đều được đưa vào bộ
nhớ trong những vùng nhớ được đánh địa chỉ, việc truy
cập dữ liệu là gián tiếp thông qua địa chỉ của nó trong
bộ nhớ
à đảm bảo tính mềm dẻo trong xử lý thông tin: người
lập trình chỉ cần viết các yêu cầu một cách tổng quát
theo vị trí các đối tượng mà không cần biết giá trị cụ thể
của chúng
Chương 2: Cấu trúc máy tính 1919/07/2017
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2.3.2. Cấu trúc lệnh
• Để xử lý thông tin tự động, mỗi máy tính cần được cài
đặt sẵn một tập lệnh, thường đặt trong ROM
• Mỗi lệnh máy là một yêu cầu CPU thực hiện một thao
tác đối với các toán hạng. Các lệnh này phải chỉ ra đầy
đủ các thông tin sau:
- Thao tác cần thực hiện: chuyển dữ liệu, xử lý số học
với số nguyên/số dấu phẩy động, xử lý logic, điều khiển
vào-ra, chuyển điều khiển (rẽ nhánh), điều khiển hệ
thống, xử lý các dữ liệu chuyên dụng
- Nơi đặt dữ liệu của lệnh và nơi đặt kết quả xử lý: tại
bộ nhớ trong hoặc tại các thanh ghi trong CPU
19/07/2017 20Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2.3.2. Cấu trúc lệnh (tiếp)
• Cấu trúc chung của lệnh máy:
Ví dụ: Một lệnh cộng trong tập lệnh MIPS32
Mã thao tác Địa chỉ
19/07/2017 21Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2.3.3. Quá trình thực hiện lệnh
• Nhận lệnh (Fetch Instruction): Bộ điều khiển trong
CPU gửi nội dung PC (Program Counter) vào Bộ giải
mã địa chỉ để đọc byte đầu tiên của lệnh lên thanh ghi
lệnh. PC sẽ tăng lên một đơn vị để bộ điều khiển
chuẩn bị đọc byte tiếp theo
• Giải mã lệnh (Decode Instruction): Bộ điều khiển căn
cứ vào mã lệnh để biết lệnh dài bao nhiêu byte để đọc
nốt các thông tin địa chỉ của lệnh và hoàn thành việc
đọc lệnh, PC tiếp tục tăng theo số lượng byte đã đọc
vào
19/07/2017 22Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.2.3.3. Quá trình thực hiện lệnh (tiếp)
• Nhận dữ liệu (Fetch Data): nhận dữ liệu từ bộ nhớ
hoặc các cổng vào-ra (nếu dữ liệu đặt trong bộ nhớ
thì bộ điều khiển gửi địa chỉ dữ liệu vào bộ giải mã
địa chỉ để đọc nội dung dữ liệu đưa lên thanh ghi)
• Xử lý dữ liệu (Process Data): tín hiệu điệu khiển
được phát cho mạch chức năng của ALU để thực hiện
phép toán số học hay phép toán logic với các dữ liệu
• Ghi dữ liệu (Write Data): ghi dữ liệu ra bộ nhớ hay
cổng vào-ra
19/07/2017 23Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3. Các thành phần cơ bản của máy tính
• Bộ xử lý trung tâm
• Bộ nhớ
• Các thiết bị ngoại vi
19/07/2017 24Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU)
• Bộ vi xử lý (microprocessor, processor), hay bộ xử lý
trung tâm (CPU: Central Processing Unit):
- Là một mạch xử lý dữ liệu theo chương trình được
thiết lập trước, dạng mạch tích hợp phức tạp gồm
hàng triệu transitor trên một bảng mạch nhỏ
- Là thành phần quan trọng nhất, được xem như bộ
não, và thường là đắt nhất của một máy tính
- Hai nhà sản xuất CPU lớn nhất hiện nay: Intel và
AMD (Advanced Micro Devices)
19/07/2017 25Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp)
Một số bộ xử lý trung tâm
19/07/2017 26Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp)
• Những chức năng của bộ xử lý trung tâm:
- Nhận lệnh, giải mã lệnh, và điều khiển các khối khác
thực hiện lệnh
- Thực hiện các phép tính số học, logic và các phép
tính khác
- Sinh ra các tín hiệu địa chỉ để truy nhập bộ nhớ
19/07/2017 27Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp)
19/07/2017 28Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp)
• Các thành phần của bộ xử lý trung tâm:
- Khối điều khiển (CU - Control Unit): là khối chức
năng điều khiển sự hoạt động của máy tính theo
chương trình định sẵn
- Khối số học và logic (ALU - Arithmetic and Logic
Unit): thực hiện các phép toán cơ sở như phép toán số
học, phép toán logic, phép tạo mã, 
- Các thanh ghi (Registers): được dùng như những bộ
nhớ nhanh, có thể tương tác trực tiếp với các mạch xử
lý của CPU; gồm các thanh ghi ghi địa chỉ lệnh sắp
thực hiện, thanh ghi ghi dữ liệu, thanh ghi ghi kết quả
xử lý, thanh ghi ghi lệnh đang thực hiện, 
19/07/2017 29Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp)
Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của bộ vi xử lý:
• Tốc độ đồng hồ
• Tốc độ bus
• Kích thước từ nhớ
• Dung lượng bộ nhớ cache
• Tập lệnh
• Số lượng lõi
• Các kỹ thuật xử lý
19/07/2017 30Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp)
• Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của bộ xử lý
trung tâm (tiếp):
- Đồng hồ trong bộ vi xử lý: là thiết bị thiết lập bước
thực hiện lệnh; mạch xung nhịp đồng hồ được dùng
để đồng bộ các thao tác xử lý trong và ngoài CPU
theo các khoảng thời gian không đổi. Khoảng thời
gian chờ giữa hai xung gọi là chu kỳ xung nhịp. Xung
nhịp hệ thống tạo ra các xung tín hiệu chuẩn thời gian
gọi là tốc độ xung nhịp – tốc độ đồng hồ tính bằng
triệu/tỷ đơn vị mỗi giây (MHz/GHz)
19/07/2017 31Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp)
• Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của bộ xử lý
trung tâm (tiếp):
- Bộ vi xử lý nhiều lõi (multi-core processor): gồm nhiều
hơn một đơn vị xử lý, có hiệu năng xử lý nhanh hơn. Ví
dụ: Bộ vi xử lý i5 2.4 GHz có 2 lõi, hiệu năng tương
đương 4.8 GHz; bộ vi xử lý i7 1.6 GHz có 4 lõi, hiệu
năng tương đương 6.4 GHz
- Bus: là đường truyền dữ liệu đến và ra khỏi bộ vi xử lý,
bus tốc độ cao giúp chuyển dữ liệu nhanh, cho phép
CPU hoạt động với công suất lớn nhất. Tốc độ bus
được đo bằng megahertz (một triệu chu kỳ/giây); các
máy tính ngày nay có tốc độ bus từ 1000-1600 MHz
19/07/2017 32Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp)
• Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của bộ xử lý
trung tâm (tiếp):
- Cache: là bộ nhớ đệm tốc độ rất cao, cho phép bộ vi
xử lý truy cập dữ liệu nhanh hơn từ bộ nhớ RAM;
dung lượng cache lớn làm tăng hiệu năng của máy
tính; cache L1 (mức 1) có tốc độ nhanh nhất; cache
L2, L3 có tốc độ chậm hơn nhưng vẫn nhanh hơn truy
nhập bộ nhớ chính (RAM) hay các đĩa; dung lượng
cache thường được đo bằng megabytes (MB)
19/07/2017 33Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp)
• Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của bộ xử lý
trung tâm (tiếp):
- Kích thước từ nhớ: là số bit mà bộ vi xử lý có thể xử
lý được mỗi lần, ví dụ, bộ vi xử lý 64-bit có các thanh
ghi 64-bit và xử lý mỗi lần 64 bit. Kích thước từ nhớ
lớn giúp cho bộ vi xử lý có khả năng xử lý nhiều dữ
liệu hơn trong mỗi chu kỳ à làm tăng hiệu năng của
máy tính, các máy tính cá nhân ngày nay thường có
bộ vi xử lý 32-bit hoặc 64-bit
19/07/2017 34Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp)
• Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của bộ xử lý
trung tâm (tiếp):
- Tập lệnh: Bộ VXL có tập lệnh phức tạp sử dụng công
nghệ CISC (complex instruction set computer); Bộ
VXL có tập lệnh rút gọn gồm các lệnh đơn giản sử
dụng công nghệ RISC (reduced instruction set
computer); bộ VXL RISC thực hiện hầu hết các lệnh
nhanh hơn so với bộ VXL CISC nhưng nó có thể cần
nhiều lệnh đơn giản để hoàn thành một tác vụ so với bộ
VXL CISC; đa số bộ VXL trong các máy tính cá nhân
hiện nay sử dụng công nghệ CISC, các bộ VXL trong
các thiết bị cầm tay như iPod, Droid, BlackBerry
thường là ARM (advanced RISC machine)
19/07/2017 35Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) (tiếp)
• Những yếu tố ảnh hưởng đến hiệu năng của bộ xử lý
trung tâm (tiếp):
- Các kỹ thuật xử lý lệnh của CPU:
+ Serial processing (xử lý tuần tự): bộ VXL phải hoàn
thành tất cả các bước của chu kỳ lệnh trước khi bắt
đầu thực hiện lệnh kế tiếp
+ Pipelining (kỹ thuật đường ống lệnh): công nghệ này
giúp cho bộ VXL có thể bắt đầu thực hiện một lệnh
trước khi nó hoàn thành lệnh trước đó
+ Parallel processing (xử lý song song): công nghệ này
giúp cho bộ VXL có thể thực hiện nhiều lệnh cùng
một lúc
19/07/2017 36Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt ...  Tổ chức của bộ nhớ trong:
- Có thể hình dung bộ nhớ trong như dãy liên tiếp các
byte nhớ được đánh số thứ tự 0, 1, 2,  là địa chỉ của
byte nhớ. Mỗi byte gồm 8 bit, mỗi bit được thiết lập
bằng 0 hoặc 1
- Byte là đơn vị thông tin thuận lợi cho xử lý dữ liệu vì
nó có thể chứa vừa đủ một ký tự mã hóa theo bảng
mã ASCII hay một số nguyên nhỏ hơn 256 (= 28-1).
Để thể hiện các dữ liệu dài hơn như một ký tự mã hóa
theo bảng mã Unicode cần 2 byte, một số nguyên lớn
hơn cần 2 hoặc 4 byte, một số thực cần 4, 6, 8 hoặc
10 byte liền nhau
19/07/2017 41Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp)
• Tổ chức của bộ nhớ trong: (tiếp)
- Mỗi byte nhớ có 2 đặc trưng:
+ Địa chỉ: là thứ tự của vị trí byte nhớ trong Bộ nhớ
trong; địa chỉ của mỗi byte nhớ là cố định
+ Nội dung: là giá trị số dạng mã nhị phân, được lưu trữ
bằng các trạng thái vật lý trong byte nhớ; nội dung
byte nhớ có thể thay đổi
- Do mỗi byte nhớ có địa chỉ riêng nên việc truy cập tới
dữ liệu trong từng byte nhớ không phụ thuộc vào các
byte nhớ khác
19/07/2017 42Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp)
• Đọc/ghi với bộ nhớ trong:
- Quá trình đọc thông tin từ bộ nhớ trong:
+ Đầu tiên CPU gửi địa chỉ của vùng nhớ thông qua
bus địa chỉ tới một mạch gọi là bộ giải mã địa chỉ
+ Tiếp theo, CPU gửi một tín hiệu điều khiển qua bus
điều khiển tới kích hoạt bộ giải mã địa chỉ
+ Bộ giải mã địa chỉ mở mạch điện thực hiện chức
năng sao chép dữ liệu trong vùng nhớ đưa ra bus dữ
liệu, CPU ghi nhận dữ liệu vào các thanh ghi
- Quá trình ghi cũng tương tự nhưng xảy ra theo chiều
ngược lại, dữ liệu đi từ CPU đến bộ nhớ
19/07/2017 43Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp)
• Bộ nhớ cache:
- Là bộ nhớ đệm giữa CPU và bộ nhớ chính (RAM)
- Có tốc độ rất cao, cho phép CPU truy cập dữ liệu
nhanh hơn từ bộ nhớ chính
- Cache thường được đặt trên chip của CPU
- Khi CPU cần đọc dữ liệu, nó tìm dữ liệu trong cache
trước, nếu không thấy thì mới tìm trong bộ nhớ chính
rồi đưa dữ liệu đó vào cache để tăng tốc độ xử lý dữ
liệu trong các lệnh kế tiếp
- Cache được làm từ RAM tĩnh (SRAM): các bit được
lưu trữ bằng các Flip-Flop, có cấu trúc phức tạp và
giá thành cao
19/07/2017 44Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp)
• RAM (Random Access Memory):
- Là cách gọi tắt của loại RAM phổ biến hiện nay -
RAM động (DRAM, Dynamic RAM) – loại RAM có
cấu trúc đơn giản hơn, tốc độ chậm hơn và giá thành
thấp hơn so với SRAM (Ram tĩnh)
- Các bit được lưu trữ trên tụ điện; khi tụ điện được tích
điện, nó biểu diễn bit 1; ngược lại, khi tụ điện xả hết
sẽ biểu diễn bit 0
- Được dùng để nạp vào hệ điều hành khi khởi động
máy tính, để chứa các lệnh chương trình ứng dụng, để
lưu trữ dữ liệu tạm thời chờ được CPU đọc hoặc ghi
19/07/2017 45Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp)
• RAM (Random Access Memory) (tiếp):
- Các máy tính cá nhân ngày nay thường có 2-8 GB
RAM; các máy tính cài hệ điều hành Windows 7 nên
có ít nhất 1GB RAM, các ứng dụng/trò chơi đồ họa,
video cần tối thiểu 2GB RAM; lượng RAM mà máy
tính cần phụ thuộc vào phần mềm sử dụng, dung lượng
RAM yêu cầu thường được ghi trên nhãn của các gói
phần mềm
- Đa số các máy tính cá nhân ngày nay sử dụng SDRAM
- SDRAM được phân lớp tiếp thành DDR, DDR2,
DDR3
19/07/2017 46Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp)
RAM (Random Access Memory) (tiếp):
DDR3-SDRAM
19/07/2017 47Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp)
• ROM (Read Only Memory):
- ROM là loại bộ nhớ có nội dung cố định, chỉ cho
phép người dùng/máy tính đọc dữ liệu nhưng không
cho phép ghi vào
- Dữ liệu thường được ghi vào ROM trong lúc chế tạo
- Là tập các lệnh cốt lõi để khởi động máy tính như
cách truy cập đĩa cứng, tìm hệ điều hành, và nạp vào
RAM. Tập lệnh này được gọi là BIOS (Basic
Input/Output System)
19/07/2017 48Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.2.1. Bộ nhớ trong (tiếp)
• ROM (Read Only Memory) (tiếp):
19/07/2017 49Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
• Khái niệm:
- Bộ nhớ ngoài (storage devices): gồm các loại bộ nhớ
mà CPU không thể truy cập trực tiếp, thông tin lưu trữ
không bị xóa khi mất nguồn, có dung lượng lớn hơn bộ
nhớ trong nhưng tốc độ truy cập thấp hơn
- Bộ nhớ ngoài gồm đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa
CD/DVD/Bluray, bộ nhớ flash (các loại thẻ nhớ, thanh
nhớ usb, ổ cứng thể rắn), 
2.3.2.2. Bộ nhớ ngoài
19/07/2017 50Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
• Đặc điểm cơ bản của bộ nhớ ngoài:
- Thông tin không được định vị bằng địa chỉ giống như
bộ nhớ trong mà được tổ chức theo từng khối logic gọi
là tệp (file)
- CPU không thể làm việc trực tiếp với dữ liệu ở bộ nhớ
ngoài
- Trước khi sử dụng, dữ liệu ở các file được chuyển dần
vào bộ nhớ trong để CPU có thể xử lý
2.3.2.2. Bộ nhớ ngoài (tiếp)
19/07/2017 51Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
• Đặc điểm cơ bản của bộ nhớ ngoài (tiếp):
- Dữ liệu không thể được ghi dạng số 0/1 theo nghĩa đen.
Thay vào đó, các bit 0 và 1 phải được chuyển thành
dạng nào đó thể hiện được trên bề mặt của các phương
tiện lưu trữ
- Có 3 công nghệ được dùng để chế tạo bộ nhớ ngoài là:
từ tính, quang, thể rắn
2.3.2.2. Bộ nhớ ngoài (tiếp)
19/07/2017 52Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
• Một số bộ nhớ ngoài:
- Đĩa cứng
- Đĩa quang
- Bộ nhớ bán dẫn dùng công nghệ flash
2.3.2.2. Bộ nhớ ngoài (tiếp)
19/07/2017 53Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
• Một số hình ảnh bộ nhớ ngoài:
2.3.2.2. Bộ nhớ ngoài (tiếp)
19/07/2017 54Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.3. Thiết bị vào/ra
• Thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices) hay thiết bị
vào/ra (I/O - Input/Output devices), có chức năng:
– Trao đổi thông tin giữa máy tính và thế giới bên
ngoài
• Vào: Nhập chương trình, dữ liệu
• Ra: Xuất thông tin, kết quả
• Hệ thống vào/ra bao gồm
– Thiết bị ngoại vi
– Ghép nối vào/ra (các cổng vào/ra, )
• Ví dụ: Thiết bị vào: bàn phím; thiết bị ra: màn hình
19/07/2017 55Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp)
• Các thiết bị vào/ra cơ sở:
- Thiết bị vào:
– Bàn phím (keyboard)
– Chuột (mouse)
- Thiết bị ra:
– Màn hình (display hoặc monitor)
• Một số thiết bị vừa là thiết bị vào vừa là thiết bị ra:
màn hình cảm ứng, modem, ổ đọc và ghi đĩa, 
19/07/2017 56Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp)
• Bàn phím (keyboard)
- Là thiết bị dùng để đưa vào máy các lệnh điều khiển,
dữ liệu
- Các bàn phím thường được thiết kế giao diện tương
tự như của máy đánh chữ có ưu điểm là tránh sự mắc
kẹt cơ khí của các phím
- Khi ta ấn một phím, tín hiệu được truyền cho máy
tính thông qua bộ lập mã, tương ứng với ký tự của
phím
- Có giao diện QWERTY
19/07/2017 57Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp)
• Bàn phím (keyboard) (tiếp):
19/07/2017 58Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp)
• Bàn phím (keyboard) (tiếp):
- Bàn phím có khoảng 104 phím, được chia thành 4
nhóm sau:
+ Nhóm phím chữ: gồm các phím chữ cái, chữ số, các
dấu
+ Nhóm phím chức năng: để thực hiện nhanh một số
yêu cầu nào đó như: F1, F2, , F12
+ Nhóm phím điều khiển: xác định một số chức năng
đặc biệt như Esc (Escape), Caps Lock, Shift, Ctrl
(Control), Alt (Alternate), Insert, 
+ Nhóm phím điều khiển con trỏ màn hình: gồm các
phím mũi tên lên, xuống, trái, phải, Home, End, Page
Up, 
19/07/2017 59Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp)
• Chuột (mouse):
- Là thiết bị chỉ định điểm làm việc trên màn hình phổ
biến nhất
- Hoạt động theo nguyên lý phát hiện chuyển động
theo hai hướng so với bề mặt bên dưới
- Chuyển động của con chuột trên bề mặt được phiên
dịch thành chuyển động của một con trỏ trên màn
hình giao diện đồ họa
- Dạng phổ biến nhất của con chuột là gồm 2 nút bấm
và 1 nút cuộn
- Thông thường, nút bên trái dùng cho thao tác lựa
chọn, đặt vị trí của con trỏ màn hình, nút bên phải để
hiện menu
19/07/2017 60Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp)
• Chuột (mouse) (tiếp):
- Chuột bi:
– Sử dụng cơ chế cơ
học. Một viên bi hình
cầu ở dưới con chuột,
khi chuột di chuyển
sẽ truyền chuyển
động vào 2 trụ đặt
vuông góc nhau
– Loại chuột này có
nhược điểm là dễ bị
kẹt do bẩn
19/07/2017 61Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp)
• Chuột (mouse) (tiếp):
- Chuột quang:
– Loại chuột này chụp ảnh liên tiếp bề mặt bên dưới
chuột, so sánh để phát hiện ra sự chuyển dịch
– Chuột quang thường dùng đi-ốt phát quang hoặc
phát laze hồng ngoại để chiếu sáng bề mặt bên
dưới
– Ưu điểm: độ phân giải cao hơn nên cho kết quả
chính xác hơn, hoạt động tốt trên nhiều loại bề mặt
khác nhau, không bị kẹt do bẩn giống như chuột bi
19/07/2017 62Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp)
• Màn hình (display hoặc monitor):
- Là thiết bị hiển thị chữ hay ảnh bằng cách tạo ra lưới
các điểm ảnh (pixel) rất nhỏ có màu sắc khác nhau
- Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hình ảnh:
+ Kích thước màn hình
+ Dot pitch: thước đo độ sắc nét của ảnh
+ Độ rộng góc nhìn: được xác định bởi góc lớn nhất
mà người sử dụng vẫn nhìn rõ ảnh màn hình
+ Tốc độ đáp ứng: khoảng thời gian cần thiết để một
điểm ảnh thay đổi từ đen thành trắng rồi đổi lại
thành đen
+ Độ sâu màu sắc: số màu mà màn hình có thể hiển thị
+ Độ phân giải
19/07/2017 63Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp)
• Màn hình (display hoặc monitor)
(tiếp):
- 2 loại màn hình phổ biến:
+ CRT: sử dụng đèn tia âm cực (đèn
CRT) – loại đèn dùng cho tivi,
loại màn hình này nặng, có độ
dầy lớn, chiếm nhiều diện tích
+ LCD: loại màn hình mỏng, nhẹ,
dùng công nghệ tinh thể lỏng
(LCD – liquid crystal display)
hoặc plasma
19/07/2017 64Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp)
• Máy in (printer):
- Máy in là thiết bị cho phép in chữ hay ảnh ra giấy. Có
ba loại:
+ Máy in kim (dot matrix printer) là loại ra đời đầu
tiên. Mặc dù chất lượng hình ảnh in không mịn
nhưng vẫn khá phổ biến ở các quầy thanh toán và
trong các ngân hàng
+ Máy in phun (ink jet printer) tạo các điểm trên giấy
bằng cách phun tia mực siêu nhỏ. Ưu điểm là chất
lượng bản in tốt, nhưng tốn nhiều mực, giá hộp
mực khá cao
19/07/2017 65Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp)
• Máy in (printer):
- Máy in laze (laser printer) là loại máy in dùng kỹ
thuật laze. Ưu điểm của loại máy in này là chất lượng
ảnh rất cao, tốn ít mực hơn nên được dùng rất rộng rãi
19/07/2017 66Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 67
2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp)
• Một số thiết bị vào/ra khác:
- Máy quét ảnh (scaner): Nhập dữ liệu bằng cách quét
hình ảnh
- Thiết bị quay số (điện thoại):
+ Modem (Modulation-Demodulation)
- Các thiết bị mạng:
+ Network Inteface Card (NIC)
+ Wireless Adapter
- Bút điện tử (light pen)
- Máy ảnh số, quay phim số (digital camera)
- Optical Charater Reader (OCR): Nhận dạng chữ
- Barcode Reader: Đọc mã vạch
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
19/07/2017 Chương 2: Cấu trúc máy tính 68
2.3.3. Thiết bị vào/ra (tiếp)
Camera
Scaner Barcode Reader
Modem
NICLight pen
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.4. Liên kết hệ thống
• Các thiết bị máy tính được liên kết với nhau thông
qua các đường bus, các khe cắm mở rộng, hoặc các
loại cổng kết nối
• Các thành phần này thường được thiết kế trên một bo
mạch chủ
19/07/2017 69Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
Các thành phần kết nối hệ thống trên bo mạch chủ 
19/07/2017 70Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.4. Liên kết hệ thống (tiếp)
• Bus:
- Là các tuyến đường để thông
tin (dữ liệu, lệnh, địa chỉ)
“chạy” trên đó
- Là tập hợp các đường dây kết
nối các thành phần của máy
tính lại với nhau
- Độ rộng bus: số lượng dây có
khả năng vận chuyển thông
tin đồng thời (dùng cho bus
địa chỉ và dữ liệu)
19/07/2017 71Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
2.3.4. Liên kết hệ thống (tiếp)
• Bus (tiếp):
- Bao gồm:
+ Bus địa chỉ (address bus): vận chuyển địa chỉ từ
CPU đến mô-đun nhớ (bộ nhớ trong được tạo bởi
nhiều mô-đun)
+ Bus dữ liệu (data bus): vận chuyển lệnh từ bộ nhớ
tới CPU, dữ liệu giữa các thành phần
+ Bus điều khiển (control bus): vận chuyển tín hiệu
điều khiển (đọc, ghi, ngắt, )
19/07/2017 72Chương 2: Cấu trúc máy tính
Khoa Công nghệ thông tin – Học viện Nông nghiệp Việt Nam
Bài giảng Tin học đại cương
• Các khe cắm mở rộng (expansion slot) được dùng để
cắm các loại card như card đồ họa, card âm thanh,
modem
• Các cổng (port) gồm một số loại cổng phổ biến là:
– PS/2 kết nối chuột và bàn phím
– VGA kết nối màn hình
– LPT kết nối máy in, RJ45 kết nối modem
– USB kết nối rất nhiều thiết bị giao tiếp qua chuẩn
USB
– Các cổng âm thanh
– Cổng đọc thẻ nhớ
– 
19/07/2017 73Chương 2: Cấu trúc máy tính
2.3.4. Liên kết hệ thống (tiếp)