Giáo trình Kiến trúc máy tính

Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 1 
LỜI NÓI ĐẦU 
Máy tính đang ngày càng trở thành một công cụ không thể thiếu cũng 
như không thể thay thế được trong đời sống thường nhật. Ứng dụng công 
nghệ thông tin trong sinh hoạt hàng ngày, trong sản xuất ra của cải vật chất 
cũng như trong công việc điều hành, quản lý ngày càng phổ biến. Có thể nói 
mọi người, không phân biệt giới tính hay tuổi tác, đều tìm được ở công cụ 
sắc bén này một niềm hứng khởi, say mê kể cả trong giải quyết công việc 
cũng như học hỏi, nghiên cứu sáng tạo hay giải trí. Cấu tạo máy tính ngày 
càng hiện đại, tinh vi, phức tạp, bao gồm nhiều thành phần chức năng và đòi 
hỏi sự liên kết, hợp tác của nhiều ngành khoa học, công nghệ mũi nhọn tạo 
nên. Kiến trúc máy tính (Computer Architecture) là ngành khoa học 
nghiên cứu nguyên lý hoạt động, tổ chức (organization) máy tính từ các 
thành phần chức năng cơ bản – cấu trúc và tổ chức phần cứng, tập lệnh – 
mà qua đó, các lập trình viên có thể nhận thấy, sử dụng, khai thác và sáng 
tạo để đáp ứng tốt hơn, đầy đủ hơn những yêu cầu của người dùng. 
Một máy tính không chỉ bao gồm các thành phần vật lý, các khổi chức 
năng – thường được gọi là phần cứng (hardware) – mà còn bao gồm một 
khối lượng đồ sộ các chương trình điều hành, quản lý, tiện ích và ứng dựng, 
được gọi là phần mềm (software). 
Giáo trình được biên soạn trên cơ sở bài giảng của tác giả tại Trường 
Đại học Công nghệ Thông tin và truyền thông, Đại học Thái Nguyên từ 
những năm 2002-2010, trường Đại học Thăng Long, và Học viện Công nghệ 
Bưu chính Viễn thông; giáo trình trình bày những vấn đề lý thuyết và những 
thành phần cơ bản nhất, chung nhất của kiến trúc máy tính. Giáo trình được 
biên soạn cho sinh viên học ngành Công nghệ thông tin tại các trường Đại 
học. Các thuật ngữ khoa học sử dụng trong tài liệu được trích dẫn bằng 
tiếng Anh – ngôn ngữ chung trong ngành Công nghệ thông tin. Tuy nhiên, 
tác giả cũng muốn tài liệu có thể dùng làm tham khảo cho những ai quan 
tâm hay yêu thích tìm hiểu những kiến thức cơ bản của lĩnh vực chuyên môn 
này. 
Nội dung giáo trình được trình bày trong 8 chương. 
Chương I nhắc lại những kiến thức cơ bản về mạch điện tử số, các 
cổng logic, mạch flip-flop, v.v, những phần tử cơ bản nhất cấu thành các 
mạch chức năng trong máy tính. Các kiến thức cơ bản về mạch tổ hợp, mạch 
tuần tự, mạch cộng dữ liệu nhị phân, thanh ghi dịch, , cũng được trình 
bày. Những kiến thức này rất cần thiết để sinh viên dễ dàng nắm bắt nguyên 
lý làm việc của các khối chức năng cơ bản trong máy tính. 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 2 
Chương II giới thiệu những kiến thức tổng quan về kiến trúc máy tính, 
bắt đầu từ nguyên lý kiến trúc, chức năng, nhiệm vụ và các thành phần cơ 
bản tạo nên một máy tính theo nguyên lý Von Neumann. Nội dung chương 
phân biệt hai khái niệm kiến trúc, tổ chức máy tính với cấu trúc máy tính để 
dễ dàng nắm bắt các yêu cầu hiểu biết về CPU, về bộ nhớ, về các thiết bị 
ngoại vi và liên kết hệ thống giữa các đơn vị chức năng này. Nguyên lý và 
phương thức biểu diễn các thông tin số, thông tin không số cũng được trình 
bày trong chương này. 
Chương III trình bày kiến trúc và các bước thiết kế kiến trúc đơn vị xử 
lý trung tâm CPU, đơn vị điều khiển CU thông qua việc phân tích hoạt động 
chức năng thực thi lệnh, thực thi chương trình. 
Chương IV phân tích kiến trúc tập lệnh và phương thức CPU thực hiện 
lệnh, chu kỳ lệnh trong thực hiện chương trình, thông qua đó củng cố sâu 
thêm những hiểu biết về nguyên lý kiến trúc, chuẩn bị kiến thức cơ sở cho 
lập trình hệ thống. Thông qua truy xuất bộ nhớ để lấy lệnh, lấy dữ liệu, phân 
tích các phương pháp định vị ô nhớ trong cấu trúc lệnh. 
Chương V trình bày khái niệm BUS trong chức năng các kênh truyền 
dẫn thông tin, dữ liệu liên kết các thành phần chức năng của một máy tính. 
Nội dung chương đề cập các mối liên kết thông qua hệ thống BUS giữa CPU 
với bộ nhớ, giữa CPU với các thiết bị ngoại vi và các yêu cầu về định thời 
cho hoạt động trao đổi thông tin, dữ liệu. Chức năng truy cập trực tiếp bộ 
nhớ (Direct Memory Access), chức năng quản lý và điều khiển quá trình 
ngắt cũng được phân tích trong chương này. Trên cơ sở phân tích các nội 
dung trên, đưa ra yêu cầu thiết kế, xây dựng hệ thống BUS nhằm đảm bảo 
cho hệ thống máy tính hoạt động ổn định. 
Chương VI trình bày tổ chức và quản lý bộ nhớ. Các khái niệm phần 
tử nhớ, tạo từ nhớ từ các chip nhớ được đề cập cụ thể. Nội dung cũng đề cập 
phương thức quản lý bộ nhớ theo phân đoạn, phân trang, quản lý bộ nhớ 
trong chế độ bảo vệ, quản lý theo đặc quyền truy xuất. Các phương pháp tổ 
chức và quản lý bộ nhớ cache, thành phần nâng cao đáng kể hiệu suất hoạt 
động của CPU, được khảo sát kỹ trong chương này. 
Chương VII phân tích yêu cầu cơ bản của một vài thiết bị ngoại vi chủ 
yếu như thiết bị nhập liệu, thiết bị hiển thị kết quả xử lý. 
Chương VIII giới thiệu sơ lược về kỹ thuật và các công cụ phục vụ 
phát triển hệ thống phần mềm của máy tính. Những khái niệm cơ bản về lập 
trình hợp ngữ, chương trình dịch, chương trình thông dịch, và khái niệm hệ 
điều hành. Đây là những kiến thức tối thiểu và khái niệm phần mềm, thành 
phẫn cốt lõi thứ hai tạo nên một hệ thống máy tính. 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 3 
Như đã nói ở trên, giáo trình này được biên soạn lại theo nội dung các 
bài giảng tác giả sử dụng lâu nay, mặc dù đã rất cố gắng, song chắc chắn 
còn nhiều thiếu sót. Mong các độc giả góp ý để tác giả rút kinh nghiệm và 
bổ sung. 
Tác giả xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp tại Viện Công nghệ 
Thông tin, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, các đồng 
nghiệp tại bộ môn Khoa học máy tính, Kỹ thuật máy tính của các trường mà 
tác giả từng cùng tham gia giảng dạy đã luôn luôn động viên, góp ý trong 
quá trình biên soạn. 
Rất mong nhận được sự góp ý của quý độc giả theo địa chỉ Email 
dongnt@hn.vnn.vn. 
Xin chân thành cảm ơn 
 Nguyễn Trung Đồng 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 4 
Chương I. Những kiến thức cơ sở 
1. Một số phần tử Logic cơ bản 
Các mạch logic cơ bản được tạo ra từ liên kết các phần tử điện tử 
thông dụng là transistor, diode, điện trở, tụ điện, Tuỳ theo công nghệ chế 
tạo các phần tử đó mà chúng có những tên gọi khác nhau như logic TTL, 
logic CMOS, logic HMOS, logic MOSFET v.vHình I.1 cho ta thấy cấu 
trúc mạch nguyên lý của một phần tử TTL thực hiện chức năng đảo tích 
logic của hai giá trị đầu vào (NAND). 
Phần tử logic cơ bản thực hiện các hàm của đại số Boole như NOT, 
AND, NAND, OR, XOR, v.vTừ các phần tử này, người ta xây dựng được 
các mạch tổ hợp (Combinational Circuits) các mạch lật (FlipFlop) với những 
đặc tính chuyển đổi trạng thái khác nhau như R-S FlipFlop, D-FlipFlop, T-
FlipFlop, J-K FlipFlop mà nhờ chúng, ta xây dựng được các mạch tuần tự 
(Sequencial Circuits) và các máy hữu hạn (Finite State Machine), những 
mạch tích hợp tạo nên các đơn vị chức năng cơ bản trong máy tính. 
R 1 R 2 R 3 
R 4 
T 1 
T 2 
T 3 
T 4 
Gnd 
Inputs Output B 
A 
Vcc 
F 
F = AB 
A 
B 
F 
Hình I.1. Sơ đồ nguyên lý mạch tạo phần tử NAND 
A 
A 
A Y Y 
Y 
Y=A Y=A 
Y=A 
A 
A 
B 
B 
Y 
Y 
Y=A+B 
A 
B 
A 
B 
Y 
Y 
Y=A+B 
Y=A+B 
A 
B Y 
Y=A B 
A 
B 
Y 
Y=A B 
Y=A+B 
A 
A 
B 
B 
Y 
Y 
Y= A.B 
Y=A.B 
A 
A 
B 
B 
Y 
Y 
Y=A.B 
Y=A.B 
Hình I.2. Một số phần tử logic cơ bản 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 5 
Đặc biệt, mạch logic 3 trạng thái (Three-State Logic Circuit) là một 
mạch có ứng dụng rất quan trọng trong việc liên kết các phần tử chức năng 
của máy tính. Mạch logic 3 trạng thái có thể minh hoạ theo mô hình và bảng 
chân thực sau (Hình I.4), trạng thái có ký hiệu "HZ" là trạng thái thứ 3 của 
mạch, trạng thái trở kháng cao (High Impedance), khi mà lối vào có thể coi 
như được tách khỏi lối ra của mạch (không kết nối). Có hai loại mạch 3 
trạng thái:, loại mạch có tín hiệu EN là tích cực cao, ứng với EN = "1" 
(Active High), loại thứ hai là mạch có tín hiệu EN tích cực thấp ứng với EN 
= "0" (Active Low). 
Hình I.3 . Các phần tử mạch lật (FlipFlop) thông dụng 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 6 
2. Một số khái niệm cơ sở 
2.1. Mạch logic tổ hợp (Combinational Circuit) 
Mạch logic tổ hợp là một mạch điện tử số mà giá trị các biến ở đầu ra chỉ 
phụ thuộc vào tổ hợp giá trị của các biến ở đầu vào (Hình I.5). 
Các biến vào i0, i1, , in nhận giá trị là "1" hoặc "0" tương ứng với giá 
trị của một biến nhị phân, trong mạch điện, chúng được thể hiện bằng các 
trạng thái "có điện áp" hoặc "không có điện áp". 
Các giá trị của đầu ra là hàm trực tiếp của các biến đầu vào, và được 
thay đổi gần như tức thời khi có sự thay đổi giá trị của biến đầu vào (chỉ trễ 
một khoảng thời gian rất nhỏ - hàng nano giây - do sự trễ của các linh kiện 
tạo nên mạch điện). Có thể nói tập các giá trị đầu vào i0 ÷ in được áp vào 
các lối vào của mạch tổ hợp logic gây nên sự biến đổi trạng thái (giá trị) 
của các biến đầu ra F0 ÷ Fm . Các mạch tổ hợp thông dụng thường thấy là 
mạch mã hoá, mạch giải mã, mạch dồn kênh, v.v 
Hình I.4. Phần tử 3 trạng thái (Three-State component) và bảng chân lý 
Mạch 
logic tổ 
hợp 
i0 
i1 
i2 
in 
 F0(i0,i1) 
F1(i0,i1,i4) 
F2(i2,i4,i5,i7) 
 Fm(i2,i3,i6,in) 
Hình I.5. Mạch logic tổ hợp 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 7 
2.2. Mạch tuần tự (Sequencial Circuit) 
Mạch này còn được gọi là mạch dãy. Giá trị của biến ra phụ thuộc 
không những vào giá trị các biến số đầu vào ở thời điểm đang xét, mà còn 
phụ thuộc vào trạng thái trước đó của mạch. Để duy trì được trạng thái của 
các biến số vào trước đó, mạch cần thêm các phần tử nhớ. Mô hình của 
mạch như sau: 
Zi = Fi (x1, x2, , xn , y1 , y2 , , yp); 
Yj = Gj (x1, x2, , xn , y1 , y2 , , yp) 
Trong đó Fi là hàm truyền đạt của mạch và Gj là hàm truyền đạt trạng 
thái; 
xi (i = 1, 2, ,n), Zi (i = 1, 2, , m) là các tín hiệu vào và tín hiệu ra 
của mạch; 
y1 , y2 , , yp : trạng thái của mạch trước khi biến đổi; 
Y1 , Y2 , , Yp : trạng thái của mạch sau khi biến đổi. 
Các phần tử nhớ là các phần tử logic có hai trạng thái ổn định ứng với 
các giá trị của biến nhị phân "0" và "1", thường là các mạch FlipFlop loại 
RS, JK hoặc D. 
2.3. Máy hữu hạn 
(Finite State Machine) 
Máy hữu hạn là một 
loại mạch logic khác có 
Y1 
Mạch 
tổ hợp 
Các 
phần tử 
nhớ 
y1 
yp Yp 
x1 
xn Zm 
Hình I.6. Mạch 
logic tuần tự 
Z1 
Z2 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 8 
trạng thái trong (internal state), đầu ra của loại mạch này là hàm của giá trị 
đầu vào tại thời điểm đang xét và trạng thái trong hiện tại khi có tác động 
của tín hiệu vào. Mạch được tạo thành từ một mạch tổ hợp logic và các phần 
tử trễ, thông thường là các phần tử Flip-Flop trên mạch hồi tiếp như là 
những phần tử lưu giữ trạng thái trong của mạch. 
2.4. Thanh ghi (Register) 
Thanh ghi là một mạch điện tử đặc biệt có khả năng lưu giữ các giá trị 
của một dữ liệu nhị phân được biểu diễn bằng trạng thái tồn tại hay không 
tồn tại điện áp. Phần tử cơ bản tạo nên một thanh ghi là D-FlipFlop. Trên 
hình vẽ mô tả, dữ liệu nhị phân 4 bit D3D2D1D0 (tổ hợp của hai giá trị "0" và 
"1" trên lối vào D tương ứng của các D-FlipFlop) sẽ được chuyển tới lối ra 
Q3Q2Q1Q0 và lưu giữ nhờ tổ hợp tín hiệu điều khiển ghi Write WR, tín hiệu 
xung nhịp đồng hồ CLK và tín hiệu cho phép Enable EN (Hình 1.7). 
 Lưu ý rằng, tín 
hiệu ra của thanh ghi 
được đưa qua phần tử 3 
trạng thái để tạo khả 
năng kết nối với những 
dữ liệu ở lối ra của các 
thành phần khác. 
 Cũng cần nói 
thêm rằng: Thanh ghi 
hoàn toàn đảm nhận 
chức năng của một ô 
nhớ dữ liệu, vì mỗi khi giá trị dữ liệu nhị phân từ lối vào được ghi vào thanh 
ghi, dữ liệu đó không thay đổi cho đến thời điểm một dữ liệu mới được ghi 
vào. Dữ liệu lưu giữ trong ô nhớ có thể đọc ra được. 
Hình I.9. là sơ đồ nguyên lý của một thanh ghi dịch có khả năng ghi 
dịch theo các hướng trái, phải hoặc lưu giữ (Load) các dữ liệu nhị phân 4 bit 
D3D2D1D0 song song. 
2.5. Mạch cộng hai số liệu nhị phân (Binary Adder) 
Mạch cộng đầy đủ 2 bit nhị phân có thể xây dựng như một mạch tổ 
hợp logic thực hiện phép cộng hai số nhị phân theo quy tắc trong bảng sau, 
trong đó Carry In là phần nhớ từ phép cộng của hàng bên phải trước đó, 
Operand A là giá trị của bit trong toán hạng A, Operand B là giá trị của bit 
trong toán hạng B. Kết quả phép cộng 2 bit cho ta tổng Sum và bit nhớ Carry 
Out. 
Hình I.7. Mạch tạo thanh 
ghi 4 bit 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 9 
Trong ví dụ là phép cộng hai số nhị phân 0100B (giá trị bằng 4 trong 
hệ thập phân) với số 0110B (giá trị bằng 6 trong hệ thập phân). Hàng trên là 
giá trị của bit nhớ theo quy luật cộng đã nêu. Kết quả cho ta là 1010B (tức 
bằng 10 trong hệ thập phân). 
Từ quy tắc trên, giả thiết ta xây dựng được một mạch cộng đầy đủ 
thực hiện phép toán cộng như bảng giá trị của hàm Si và Ci và ký hiệu là 
một mạch cộng đầy đủ (Full adder) với các đầu vào là Ai , Bi và Ci , đầu ra là 
Si và Ci+1, ta có thể xây dựng mạch cộng hai dữ liệu nhị phân 4 bit bằng cách 
Sơ đồ mạch logic thực 
hiện phép cộng 2 bit nhị 
phân – Half Adder (HA) 
A 
B 
S 
C 
Hình I.8. Sơ đồ nguyên lý mạch tạo thanh ghi dịch 4 bit 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 10 
nối nối tiếp 4 mạch cộng đầy đủ như Hình I.11. , hoặc mạch cộng hai số nhị 
phân n bit với n mạch cộng đầy đủ. 
Si 
Ai 
Bi 
Ci 
Ci+1 
Hình I.10. Sơ đồ mạch logic thực 
hiện phép cộng 2 bit có nhớ từ 
hàng trước – FullAdder (FA) 
Hình I.11. Sơ đồ mạch logic thực hiện phép cộng 2 dữ liệu 4 bit 
Hình I.12. Sơ đồ mạch logic thực hiện phép giải mã chọn 1 trong 4 tổ hợp 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 11 
Ngoài ra, có thể tham khảo thêm các mạch dồn kênh, mạch mã hoá và 
giải mã trong các tài liệu Kỹ thuật điện tử số được nêu trong tài liệu tham 
khảo ở cuối giáo trình này. 
Lưu đồ trong Hình I.13 cho ta thấy sơ lược các bước cơ bản trong quá 
trình thiết kế một máy tính và phạm vi nghiên cứu về Kiến trúc và tổ chức 
máy tính. 
High-
level 
view 
C
o
m
p
u
te
r 
d
e
s
ig
n
e
r 
C
ir
c
u
it
 d
e
s
ig
n
e
r 
A
p
p
lic
a
ti
o
n
 d
e
s
ig
n
e
r 
S
y
s
te
m
 d
e
s
ig
n
e
r 
L
o
g
ic
 d
e
s
ig
n
e
r 
Software 
Hardware 
Computer organization 
Low-
level 
view 
A
p
p
lic
a
ti
o
n
 d
o
m
a
in
s
E
le
c
tr
o
n
ic
 c
o
m
p
o
n
e
n
ts
Computer architecture 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 12 
Chương II. Giới thiệu chung 
 1. Máy tính và kiến trúc máy tính 
1.1. Mở đầu 
Máy tính được cấu thành từ các mạch điện tử tích hợp (integrated 
circuits – IC) rất phức tạp 
liên kết với nhau qua hệ 
thống kênh truyền dẫn 
được gọi là hệ thống BUS. 
Các khối chức năng cơ bản 
được xây dựng với công 
nghệ tích hợp mật độ lớn 
gồm đơn vị xử lý trung 
tâm (CPU – Central 
Proccessing Unit), khối tạo 
xung nhịp (Clock), bộ nhớ 
(Memorry) và các chip tạo 
các cổng (Port Chips) ghép 
nối thiết bị ngoại vi như 
minh hoạ trên Hình II.1 
CPU được xây dựng từ các mạch điện tử phức tạp, có khả năng thực 
thi tất cả các lệnh trong tập lệnh được mô phỏng trước. Bộ nhớ được xây 
dựng từ các chip nhớ, có khả năng lưu giữ các lệnh của chương trình và dữ 
liệu. Các chip tạo cổng ... ................................................. 22 
2.1. Liên kết các khối khối chức năng ...................................................................... 22 
2.1.1. Bộ xử lý trung tâm (CPU) và bộ nhớ .......................................................... 22 
2.1.2. CPU, bộ nhớ và thiết bị vào/ra .................................................................... 23 
2.1.3. CPU, bộ nhớ, thiết bị vào ra và khả năng truy cập trực tiếp bộ nhớ ........... 24 
Hình II.7. CPU, bộ nhớ, thiết bị vào ra và khả năng sử dụng ngắt ...................... 24 
2.1.4. CPU, bộ nhớ, thiết bị vào ra và khả năng sử dụng ngắt .............................. 25 
2.1.5. Khối xung nhịp (Clock) và khối điều khiển (Control) ................................ 25 
2.2. Kiến trúc máy tính nhìn từ góc độ cấu trúc cơ bản ............................................ 25 
3. Biểu diễn thông tin trong máy tính ......................................................................... 27 
3.1. Mã hoá các thông tin không số .......................................................................... 27 
3.2. Hệ đếm thập phân .............................................................................................. 28 
3.3. Hệ đếm nhị phân ................................................................................................ 29 
4. Chuyển đổi giữa các hệ đếm ................................................................................... 29 
4.1. Chuyển đổi hệ thập phân sang hệ nhị phân ........................................................ 29 
4.1.1 Chuyển đổi phần nguyên ............................................................................ 29 
4.1.2. Chuyển đổi phần thập phân......................................................................... 30 
4.2 Chuyển đổi hệ nhị phân sang các hệ Hexa, Octal ............................................... 30 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 180 
5. Các phép tính với số nhị phân ................................................................................. 31 
5.1. Phép cộng ........................................................................................................... 32 
5.2. Phép trừ .............................................................................................................. 32 
5.3. Phép nhân ........................................................................................................... 32 
5.4. Phép chia ............................................................................................................ 33 
6. Biểu diễn dữ liệu số trong máy tính ....................................................................... 33 
6.1. Biểu diễn số và số âm ........................................................................................ 33 
6.2. Biểu diễn số dấu phẩy động (Floatting Point Number) ..................................... 35 
6.2.1. Dạng đơn giản ............................................................................................. 35 
6.2.2. Dạng chính xác gấp đôi............................................................................... 36 
Chương III. Kiến trúc Trung tâm xử lý (CPU) ................................................ 37 
1. Kiến trúc CPU ......................................................................................................... 37 
1.1. Chức năng và kiến trúc của CPU ....................................................................... 37 
1.2. Kiến trúc ALU ................................................................................................... 39 
2. Phát triển kiến trúc CPU ......................................................................................... 43 
2.1. Khái quát ............................................................................................................ 43 
2.2. Tổ chức thanh ghi trong CPU họ x86 ................................................................ 45 
3. Kiến trúc CU – Control Unit ................................................................................... 52 
3.1. Khái quát ............................................................................................................ 52 
3.3. Chức năng của CU ............................................................................................. 58 
3.4. Kiến trúc CU ...................................................................................................... 59 
4. Vài nét về Kiến trúc CPU Pentium của Intel® ........................................................ 61 
4.1. Vai trò của chipset trong máy tính ..................................................................... 62 
4.2. Vấn đề xung nhịp (Clock) .................................................................................. 63 
4.3. Kỹ thuật đường ống (Pipeline) và xử lý song song mức lệnh ............................ 65 
4.4. Về kiến trúc RISC, CISC ................................................................................... 67 
Chương IV. Chương trình và thực hiện chương trình ..................................... 70 
1. Tổng quan về lập chương trình cho máy tính ........................................................ 70 
2. Lệnh và thực thi lệnh ............................................................................................... 71 
2.1. Kiến trúc của lệnh .............................................................................................. 71 
2.1. Tập lệnh cơ bản của máy tính ............................................................................ 72 
3. Kiến trúc thanh ghi của CPU .................................................................................. 74 
4.1. Các bước thực thi một chưong trình .................................................................. 76 
4.2. Thực thi lệnh và thực hiện chương trình ............................................................ 77 
4.3. Chu kỳ đọc lệnh ................................................................................................. 78 
4.4. Thanh ghi đệm dữ liệu (MBR) và thanh ghi địa chỉ bộ nhớ (MAR) ................. 78 
4.5. Thực hiện lệnh ................................................................................................... 79 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 181 
4.6. Bộ giải mã lệnh (ID) .......................................................................................... 79 
4.7. Giải mã lệnh ....................................................................................................... 80 
4.8. Nhập toán hạng, xử lý và lưu dữ liệu ................................................................. 80 
5. Ngắt và cơ chế ngắt (Interupt) ................................................................................ 84 
5.1. Phân loại ngắt ..................................................................................................... 85 
5.2. Bảng véc tơ ngắt ................................................................................................ 86 
5.2. Cơ chế gọi chương trình con .............................................................................. 87 
6. Lệnh hai địa chỉ ....................................................................................................... 89 
6.1. Các chế độ thực hiện lệnh hai địa chỉ ................................................................ 90 
6.2. Kiến trúc RISC và CISC .................................................................................... 90 
6.3. Kiến trúc xử lý song song .................................................................................. 91 
7. Các phương pháp đánh địa chỉ ô nhớ.................................................................... 92 
7.1. Quản lý bộ nhớ ................................................................................................... 92 
7.2. Quản lý bộ nhớ, các mode địa chỉ trong CPU 8086........................................... 94 
7.3. Biểu diễn lệnh và dữ liệu ................................................................................... 99 
7.4. Yêu cầu đối với các phương pháp đánh địa chỉ trong lệnh .............................. 100 
7.5. Phương pháp đánh địa chỉ trực tiếp ................................................................. 100 
7.6. Phương pháp đánh địa chỉ tức thời .................................................................. 101 
7.7. Phương pháp đánh địa chỉ tương đối ............................................................... 101 
7.8. Phương pháp đánh địa chỉ gián tiếp ................................................................. 102 
7.9. Mã hóa các phương pháp đánh địa chỉ ............................................................. 102 
Chương V. Liên kết các thành phần chức năng - bus .................................... 104 
1. Khái niệm BUS trong máy tính ............................................................................. 104 
2. Bus hệ thống .......................................................................................................... 105 
2.1. Bus địa chỉ ........................................................................................................ 106 
2.2. Bus dữ liệu ....................................................................................................... 106 
2.3. Định thời hoạt động Ghi/Đọc trong giao tiếp CPU với bộ nhớ ....................... 107 
2.3. Giao tiếp CPU với thiết bị ngoại vi .................................................................. 109 
2.4. Bus điều khiển .................................................................................................. 110 
2.5. Truy nhập trực tiếp bộ nhớ và ngắt .................................................................. 111 
3. Hoạt động của bus ................................................................................................. 113 
3.1. Hoạt động của bus ............................................................................................ 113 
3.2. Kết nối các thiết bị lên bus ............................................................................... 113 
3.3. Phân cấp bus .................................................................................................... 114 
3.4. Các đặc trưng thiết kế bus ................................................................................ 115 
3.4.1. Kiểu bus .................................................................................................... 115 
3.4.2. Điều khiển ................................................................................................. 116 
3.4.3. Chu kỳ bus ................................................................................................ 116 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 182 
Chương VI. Kiến trúc bộ nhớ .......................................................................... 119 
1. Bộ nhớ trong của máy tính .................................................................................... 119 
1.1. Phần tử nhớ, vi mạch nhớ, từ nhớ và dung lượng bộ nhớ ................................ 119 
1.2. Xây dựng bộ nhớ với các chip SRAM ............................................................. 122 
1.2.1. Tổ chức bộ nhớ với DRAM ...................................................................... 123 
1.2.2. Phân loại các chip nhớ ROM, RAM ......................................................... 124 
1.2.3. Tổ chức bộ nhớ vật lý ............................................................................... 125 
2. Vấn đề quản lý bộ nhớ ........................................................................................... 127 
2.1. Chiến lược phân trang (Paging) ....................................................................... 127 
2.2. Chế độ bảo vệ (Protected Mode) và quản lý bộ nhớ trong chế độ bảo vệ ....... 131 
2.2.1. Các mức đặc quyền và luật về quyền truy nhập ....................................... 132 
2.2.2. Quản lý bộ nhớ theo phân đoạn trong chế độ bảo vệ ................................ 133 
2.3. Cơ chế hoạt động đa nhiệm .............................................................................. 142 
2.4. Tổ chức bộ nhớ cache ................................................................................. 143 
2.5. Trường hợp gặp lệnh rẽ nhánh .................................................................... 145 
2.6. Các phương thức đánh địa chỉ cache .......................................................... 145 
2.7. Cache liên hợp và cache ánh xạ trực tiếp .................................................... 148 
3. Bộ nhớ ngoài của máy tính ................................................................................... 154 
3.1. Đĩa từ ................................................................................................................ 155 
3.2. Đĩa quang ......................................................................................................... 155 
3.3. Bộ nhớ Flash .................................................................................................... 155 
Chương VII. Thiết bị ngoại vi của máy tính .................................................. 157 
1. Bàn phím Hex Keyboard ....................................................................................... 159 
2. Ghép nối bàn phím với máy tính ........................................................................... 163 
2.1. Hệ thống bàn phím của máy vi tính ................................................................. 163 
2.2. Quá trình truyền dữ liệu từ bàn phím cho CPU ............................................... 164 
3. Mạch điều khiển và lập trình chỉ thị 7-segments ................................................. 165 
4. Màn hình (Monitor) ............................................................................................... 167 
4.1. Màn hình ống tia âm cực CRT (Cathode Ray Tube) ....................................... 167 
4.2. Ghép nối màn hình với máy tính...................................................................... 168 
4.3. Bộ điều khiển màn hình CRTC ........................................................................ 169 
Chương VIII. Kỹ thuật và công cụ phát triển phần mềm máy tính ............ 172 
1. Thuật giải và lưu đồ ............................................................................................... 173 
2. Lập trình hợp ngữ (Assemblers) ........................................................................... 174 
3. Chương trình dịch (Compilers) ............................................................................. 176 
4. Liên kết và định vị (Linkers and Locators) ........................................................... 176 
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866 183 
5. Chương trình thông dịch (Interpreters) ................................................................ 177 
6. Hệ điều hành (Operating Systems) ....................................................................... 177 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 178 
MỤC LỤC ........................................................................................................... 179