Bài giảng Máy tính và các phương pháp biểu diễn thông tin

Máy tính và các phương pháp biểu diễn thông tin Khái niệm về cấu trúc máy tính Máy tính: là một thiết bị điện tử thực hiện các công việc sau: Nhận thông vào  Xử lý thông tin theo chương trình được nhớ sẵn bên trong  Đưa thông tin ra Máy tính và các phương pháp biểu diễn thông tin Khái niệm về cấu trúc máy tính Cấu trúc máy tính (Computer architecture): Là một khái niệm trừu tượng của một hệ thống tính toán dưới quan điểm: - Người lập trình - Người viết chương trình dịch. Máy tính và các phương pháp biểu diễn thông tin Lịch sử phát triển của máy tính - Mô tả dựa trên sự tiến bộ của công nghệ chế tạo các linh kiện máy tính - Đặc trưng bằng một sự thay đổi cơ bản về công nghệ.  Bốn thế hệ như sau: - Thế hệ thứ 1 : (1946-1957) - Thế hệ thứ 2 : (1958-1964) - Thế hệ thứ 3 : (1965-1971) - Thế hệ thứ 4 : (1972-????) Máy tính và các phương pháp biểu diễn thông tin Lịch sử phát triển của máy tính Thế hệ 1: (1946-1957) - Máy tính điện tử đầu tiên ENIAC - 1946 - Dài 20 mét, cao 2,8 mét, 18.000 đèn điện tử, 1.500 công tắc tự động, nặng 30 tấn, và tiêu thụ 140KW giờ. - Có 20 thanh ghi 10 bit - Có khả năng thực hiện 5.000 phép toán cộng trong một giây. Máy tính và các phương pháp biểu diễn thông tin Lịch sử phát triển của máy tính Thế hệ 1: (1946-1957) MÁY TÍNH VON NEUMANN Chương trình được lưu trong bộ nhớ  bộ điều khiển sẽ lấy lệnh và biến đổi giá trị của dữ liệu trong phần bộ nhớ  bộ làm toán và luận lý (ALU: Arithmetic And Logic Unit) được điều khiển để tính toán trên dữ liệu nhị phân  điều khiển hoạt động của các thiết bị vào ra. Đây là một ý tưởng nền tảng cho các máy tính hiện đại ngày nay. Máy tính này còn được gọi là máy tính Von Neumann. Máy tính và các phương pháp biểu diễn thông tin Lịch sử phát triển của máy tính Thế hệ thứ 2: (1958-1964) - Bell đã phát minh ra transistor (1947) - Đặc trưng: thay thế các đèn điện tử bằng các transistor lưỡng cực. - Máy tính thương mại dùng transistor: Kích thước máy tính giảm, rẻ tiền hơn, tiêu tốn năng lượng ít hơn. Máy tính và các phương pháp biểu diễn thông tin Lịch sử phát triển của máy tính Thế hệ thứ ba: (1965-1971) - Đặc trưng: mạch tích hợp - IC - Bộ nhớ bán dẫn bắt đầu thay thế bộ nhớ bằng xuyến từ. - Tính tương thích cao - Đa chương trình - Không gian địa chỉ rất lớn. Máy tính và các phương pháp biểu diễn thông tin Lịch sử phát triển của máy tính Thế hệ thứ tư: (1972 - ????) Đặc trưng: - Các IC mật độ tích hợp cao/rấtcao, các chip chứa hàng triệu linh kiện. - Xuất hiện bộ vi xử lý (microprocessor) chứa cả phần thực hiện và phần điều khiển của một bộ xử lý - Các mạch tổ hợp ở mức độ cực lớn. Nhờ đó máy tính ngày càng nhỏ hơn, nhẹ hơn, mạnh hơn và giá thành rẻ hơn. - Máy tính cá nhân bắt đầu xuất hiện và phát triển trong thời kỳ này. Máy tính và các phương pháp biểu diễn thông tin Lịch sử phát triển của máy tính Xu hướng của máy tính hiện đại - Máy tính thông minh - Giao diện người - máy thông minh - Máy tính xử lý song song. Máy tính và các phương pháp biểu diễn thông tin Dựa vào kích thước vật lý, hiệu suất và lĩnh vực sử dụng, máy tính chia thành 5 loại chính: 1. MicroComputer: PC (personal computer), máy tính nhỏ, có 1 chip vi xử lý và một số thiết bị ngoại vi. 2. MiniComputer: máy tính cỡ trung bình, kích thước thường lớn hơn PC, hỗ trợ hàng chục đến hàng trăm người làm việc, sử dụng trong các ứng dụng thời gian thực, ví dụ trong điều khiển hàng không, trong tự động hoá sản xuất. 3. Supermini: được dùng trong các hệ thống phân chia thời gian, ví dụ các máy quản gia của mạng. Máy tính và các phương pháp biểu diễn thông tin 4. Mainframe: máy tính cỡ lớn, sử dụng trong chế độ các công việc sắp xếp theo lô lớn (Large-Batch-Job) hoặc xử lý các giao dịch (Transaction Processing), ví dụ trong ngân hàng. 5. Supercomputer: siêu máy tính, được thiết kế đặc biệt để đạt tốc độ thực hiện các phép tính dấu phẩy động cao nhất có thể được. Chúng thường có kiến trúc song song, chỉ hoạt động hiệu quả cao trong một số lĩnh vực. Máy tính và các phương pháp biểu diễn thông tin Quy luật MOORE về sự phát triển của máy tính - 1965, Gordon Moore (Intel) quan sát và nhận thấy số transistor trong mỗi mạch tích hợp có thể tăng gấp đôi sau mỗi năm - G. Moore đã đưa ra dự đoán: Khả năng của máy tính sẽ tăng lên gấp đôi sau 18 tháng với giá thành là như nhau.  Kết quả của quy luật Moore là: - Chi phí cho máy tính sẽ giảm. - Giảm kích thước các linh kiện, máy tính sẽ giảm kích thước - Tiết kiệm năng lượng - Các IC thay thế cho các linh kiện rời.