Giáo trình kiến trúc máy vi tính

Nội dung tài liệu được chia làm hai phần chính:

Phần I: Cơ sở Kiến trúc Máy tính

• Chương I: Kiến trúc cơ bản của máy tính số
  • Mô tả các thành phần cơ bản của máy tính số (CPU, bộ nhớ, thiết bị đầu vào/ra, thiết bị giao diện) và chức năng của chúng.
  • Trình bày hệ đếm nhị phân, các số nhị phân, bit và byte làm đơn vị biểu diễn thông tin trong máy tính.
  • Giải thích cách biểu diễn dữ liệu số, các phép tính với số nhị phân, chuyển đổi hệ cơ số 10 sang 2, và biểu diễn số âm bằng số bù 2.
  • Giới thiệu hệ dấu chấm động để biểu diễn số cực lớn hoặc cực nhỏ, theo tiêu chuẩn IEEE754.
  • Đề cập đến kiến trúc một máy tính đơn giản với các thành phần như IR, CU, PC, MAR, MBR, ALU, ACC, TMP, FLAGS và quá trình thực hiện lệnh.
• Chương II: BUS và vấn đề truyền thông tin trong máy tính
  • Giải thích khái niệm hệ thống BUS (địa chỉ, điều khiển, dữ liệu) và chức năng của từng loại.
  • Giới thiệu thiết bị ba trạng thái (tri-state driver) và vai trò của nó trong việc điều khiển kết nối các thiết bị lên BUS.
  • Trình bày chu kỳ BUS và các phương pháp truyền thông tin trên BUS (đồng bộ, dị bộ), cũng như các loại chu kỳ BUS cơ bản.
• Chương III: Bộ nhớ
  • Định nghĩa các khái niệm cơ bản về bộ nhớ, ô nhớ, đơn vị nhớ cơ bản.
  • Mô tả cấu trúc và cơ chế hoạt động của đơn vị nhớ tĩnh SRAM và đơn vị nhớ động DRAM, cùng với các đặc điểm ưu nhược điểm của chúng.
  • Trình bày cách xây dựng bộ nhớ từ các chip nhớ SRAM và DRAM.
• Chương IV: Các phương pháp vào – ra dữ liệu
  • Giới thiệu cấu trúc phần cứng của các hệ thống vào – ra dữ liệu thông qua thiết bị giao diện (control, status, data registers).
  • Trình bày 4 phương pháp vào – ra dữ liệu:
    • Vào/ra theo định trình: thực hiện tức thời, CPU không quan tâm trạng thái thiết bị.
    • Vào/ra có thăm dò: CPU kiểm tra trạng thái sẵn sàng của thiết bị trước khi thực hiện.
    • Vào/ra theo ngắt cứng: thiết bị vào/ra chủ động khởi động quá trình nhờ hệ thống ngắt cứng (PIC).
    • Vào/ra dữ liệu kiểu truy nhập trực tiếp bộ nhớ (DMA): chuyển dữ liệu trực tiếp giữa bộ nhớ và thiết bị ngoại vi không qua CPU (DMAC).
• Chương V: Kiến trúc của đơn vị xử lý trung tâm 8 bit và cơ chế gọi chương trình con
  • Phân tích kiến trúc của CPU Intel 8085 (ALU, ACC, TMP, FLAGS, ID, PC, SP, các thanh ghi đa năng B,C,D,E,H,L, CU, các tín hiệu điều khiển).
  • Trình bày ngăn xếp (Stack), con trỏ ngăn xếp (SP) và cơ chế gọi chương trình con (lệnh PUSH, POP, CALL, RET).

Phần II: Kiến trúc máy vi tính

• Chương I: Kiến trúc máy vi tính PC và đơn vị xử lý trung tâm 80286
  • Mô tả kiến trúc cơ bản của máy vi tính PC với các khối chức năng chính (CPU & Co-Processor, ROM, RAM, PIC, TIMER, DMAC, KC, vv.).
  • Giới thiệu CPU 80286 (16 bit) với các chức năng chính (quản lý bộ nhớ, hiểu và xử lý lệnh, thực hiện chương trình, điều khiển trao đổi dữ liệu) và hai chế độ làm việc (chế độ thực và chế độ bảo vệ).
  • Giải thích vai trò của bộ đồng xử lý.
  • Trình bày cấu trúc và chức năng của bộ nhớ chính (ROM và RAM), phân bổ địa chỉ các vùng chức năng.
  • Giới thiệu các thiết bị ngoại vi quan trọng như CMOS (đồng hồ thời gian thực và RAM-CMOS), Bộ định thời TIMER 8254, Bộ điều khiển ngắt PIC 8259, Bộ điều khiển truy nhập trực tiếp bộ nhớ DMAC 8237 và Thiết bị giao diện bàn phím KC 8042.

Tóm lại, giáo trình cung cấp một cái nhìn tổng thể và chi tiết về cấu tạo cũng như cách thức hoạt động của một hệ thống máy tính, từ các thành phần cơ bản đến các cơ chế xử lý dữ liệu và quản lý tài nguyên.