Cấu trúc cơ bản của máy tính, tìm hiểu ngay!

cấu trúc cơ bản của máy tính

Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu được cấu trúc cơ bản của máy tính

Máy tính là một thiết bị điện tử có khả năng thao tác số và ký hiệu, đầu tiên lấy vào, xử lý, lưu trữ và cung cấp sản lượng dưới sự kiểm soát của các hướng dẫn được gọi là chương trình. Máy tính mục đích chung đòi hỏi các thành phần phần cứng sau: bộ nhớ, thiết bị lưu trữ, thiết bị đầu vào, chuột, phím,…) thiết bị đầu ra (máy in, màn hình v. v. ). Nhiều thành phần khác cấu trúc cơ bản của máy tính tham gia vào các thành phần được liệt kê để hợp tác hiệu quả.

Máy tính có thể được phân loại bằng kích thước và sức mạnh như sau:

Máy tính cá nhân: máy tính cá nhân là máy tính nhỏ dựa trên một bộ vi xử lý. Máy tính cá nhân có một bàn phím để nhập dữ liệu, một màn hình cho kết xuất và một thiết bị lưu trữ để lưu dữ liệu.

Máy trạm: các máy trạm thường mạnh hơn máy tính cá nhân. Nó có bộ vi xử lý và một màn hình chất lượng cao hơn.

Máy tính mini: máy tính mini là máy tính đa người dùng có khả năng hỗ trợ từ 10 đến hàng trăm người dùng cùng lúc.

Máy tính lớn: máy tính lớn có khả năng dùng máy tính đa người dùng có khả năng hỗ trợ nhiều hàng trăm hoặc hàng nghìn người dùng cùng lúc.

Siêu máy tính: siêu máy tính cực kỳ nhanh có thể thực hiện hàng trăm triệu chỉ thị mỗi giây.

cấu trúc cơ bản của máy tính

Cấu trúc cơ bản của máy tính

COMPUTER SYSTEM

CPU

Bus

Interface

Timing and

Control

Address Bus

ALU

I/O

RAM

ROM

Keyboard

Mouse

….

Data Bus/Control Bus/Clock

Cpu có thể được mở rộng thành ba phần chính:he ALU (Arithmetic and Logic Unit), The Bus interface Unit, and The Control Bus. The clock là một mạch điện tử cung cấp các xung thường xuyên cho cpu. cấu trúc cơ bản của máy tính Tốc độ clock nhanh nghĩa là nhiều xung hơn với cpu và các hướng dẫn được đẩy nhanh hơn. Chip ký ức chứa hàng triệu cửa hàng ký ức riêng biệt và mỗi vị trí này có một số duy nhất. Đây là địa chỉ ký ức. Cpu lưu trữ dữ liệu ở bất kỳ địa chỉ nào trong số này và tìm nạp nội dung khi yêu cầu.

Ram là cấu trúc cơ bản máy tính bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. Các chip này chứa các hướng dẫn để chạy hệ điều hành và bất kỳ ứng dụng máy tính nào. Bộ nhớ này cũng lưu trữ tất cả dữ liệu đang được hoạt động. Ram là một bộ nhớ bất ổn định nghĩa là nó chỉ lưu trữ dữ liệu trong khi máy tính vẫn bật. Khi tắt, nó sẽ mất tất cả dữ liệu. Rom (read only memory). Nội dung không bị mất ngay cả khi máy bị tắt.

Cpu có thể tìm nạp dữ liệu từ hoặc viết dữ liệu khi vị trí bộ nhớ thích hợp được truy cập. Dữ liệu này được truyền từ cpu đến vị trí bộ nhớ dọc theo bus dữ liệu. Bus điều khiển là cấu trúc cơ bản của máy tính một tập các rãnh trên bo mạch chính của máy tính chạy từ cpu đến các thiết bị và hoạt động theo hướng của cpu.

LOGIC GATES

Các cổng logic hoạt động logic trên một hoặc nhiều đầu vào logic và tạo ra một kết xuất logic duy nhất. Nó xử lý các tín hiệu biểu diễn true hoặc false. Nó được gọi là logic boole và thường được dùng trong mạch kỹ thuật số. Các cổng logic được xác định bởi chức năng của chúng: NOT, AND, NAND, OR, NOR, EX-OR and EX-NOR và chúng thường được biểu diễn bằng các chữ cái viết hoa

Logic Gate Symbols

Có hai ký hiệu cho các cổng logic: các ký hiệu truyền thống có hình dạng đặc biệt để chúng dễ nhận ra chúng được dùng rộng rãi, và ủy ban kỹ thuật điện quốc tế (iec) các ký hiệu có biểu tượng bên trong để cho thấy hàm cổng.

Truth tables

Một bảng sự thật là một cách tốt để hiển thị chức năng của một cổng logic. Nó cho thấy các trạng thái đầu ra cho tất cả các hợp trạng nhập nguyên liệu. Biểu tượng 0 (false) và 1 (true) thường được dùng trong các bảng chân lý. Bảng chân lý ví dụ ở bên phải cho thấy đầu vào và đầu ra của một cổng.

Input A

Input B

Output Q

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Computer numbering system

Con người nói chuyện với nhau trong một ngôn ngữ cụ thể và chúng ta sử dụng các từ và chữ cái khác nhau. Mặc dù chúng ta gõ các từ và chữ cái trong máy tính, máy tính sẽ chuyển các từ và chữ cái thành các số. Máy tính nói và hiểu về số lượng. Hệ số số: thập phân, thập lục phân và nhị phân.

Hệ thống số thập phân là hệ thống thường được dùng trong số học và trong cuộc sống hàng ngày. Hệ thống số thập phân cũng được gọi là hệ thống cơ sở 10 như là vị trí trong số thể hiện một số gia tăng với cơ sở là 10. Mỗi vị trí chỉ chứa một số giữa 0 và 9.

Hệ số thập lục phân được dùng để biểu diễn các địa chỉ bộ nhớ hoặc màu sắc cấu trúc cơ bản của máy tính Nó cũng được gọi là hệ thống số 16, bởi vì mỗi vị trí trong số đại diện cho một số gia tăng với cơ sở là 16. Vì hệ thống số được biểu diễn ở 16, chỉ có 10 con số và 5 chữ cái (a.
Hệ thống số nhị phân được hầu hết các máy và thiết bị điện giao tiếp. Nó cũng được gọi là hệ thống số 2, bởi vì mỗi vị trí trong số thể hiện một số gia tăng với một cơ sở là 2. Vì nó được biểu diễn 2, chỉ có 2 con số có thể là một giá trị trong mỗi vị trí 0 hoặc 1.

CPU COMPONENTS

Cpu là cấu trúc cơ bản của máy tính trí thông minh của máy nhưng nó cần một chương trình viết trước để tạo ra, sử dụng và sửa đổi dữ liệu. Nếu máy tính cần so sánh hai số, hoặc thêm hai số, nó được thực hiện bên trong cpu và các con số phải được tìm nạp vào cpu từ chip bộ nhớ của máy tính. Ba thành phần chính của cpu là đơn vị Arithmetic logic Unit (ALU), Bus Interface unit, and the Control Bus.

Đơn vị logic số học thực hiện tất cả các tính toán và các nhiệm vụ ra quyết định. Alu sử dụng các thiết bị được gọi là gates nhận được một hoặc nhiều đầu vào và dựa trên hàm được thiết kế để thực hiện, kết quả là kết quả. Các thao tác cấu trúc cơ bản của máy tính của một alu gồm thêm và trừ các giá trị nhị phân cũng như thực hiện các phép toán logic như AND, NOT, OR AND XOR.

Đơn vị giao diện bus lấy dữ liệu và từ cpu được tổ chức bên trong các thanh ghi nội bộ (small memory stores) dọc theo bus dữ liệu bên ngoài để đọc và ghi nhớ và thiết bị và thiết bị. Xe buýt dữ liệu mang thông tin theo cả hai hướng. Đơn vị giao diện xe buýt cũng đặt địa chỉ vị trí cần thiết trên bus địa chỉ, vì vậy các thiết bị bắt buộc có thể truy cập để đọc hoặc viết.

Bus điều khiển là kết nối vật lý mang thông tin kiểm soát giữa cpu và các thiết bị khác trong máy tính. Nó làm cho tất cả các hướng dẫn chương trình và các cơ chế kiểm soát thời gian của cpu. Nó gửi tín hiệu đọc và ghi trên bus điều khiển.

COMPUTER MEMORY

cấu trúc của máy tính

Cấu trúc cơ bản của máy tính phải tạm thời lưu trữ chương trình và dữ liệu trong một khu vực mà máy tính của máy tính có thể dùng để làm việc. Khu vực này được gọi là bộ nhớ của máy tính. Nó bao gồm các chip máy tính có khả năng lưu trữ thông tin. Những thông tin này có thể là: hệ điều hành (e. g. Dos, windows etc. ), chỉ thị của chương trình chạy (e. g. Một cơ sở dữ liệu hoặc một bản vẽ, hoặc các dữ liệu được dùng hoặc tạo ra (e. g. Thư từ xử lý từ hay ghi chép từ một database). Có nhiều loại ký ức khác nhau được sử dụng trong hệ thống máy tính. Chúng là: bộ nhớ cache, bộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên (ram), đọc chỉ ghi nhớ bộ nhớ, và bộ nhớ ảo.

Bộ nhớ cache là bộ nhớ cực nhanh được xây dựng trong cpu cpu của máy tính hoặc trong một số trường hợp nằm bên cạnh nó trên một chip riêng biệt. L1 bộ nhớ cache nhanh hơn l2 cache khi nó được xây dựng trong cpu. Ngày nay, máy tính mới hơn đi kèm với bộ nhớ cache l3 nhanh hơn ram nhưng chậm hơn l1 và l2. Bộ nhớ cache được sử dụng để lưu trữ các hướng dẫn được yêu cầu nhiều lần để chạy các chương trình và giúp cải thiện tốc độ hệ thống tổng thể. Lý do nó quá nhanh là cpu không cần dùng bus của hệ thống bo mạch chính để truyền dữ liệu.

Bộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên là chip ký ức chứa nhiều tế bào, mỗi tế bào có dung lượng cố định để lưu trữ dữ liệu và địa chỉ duy nhất. Ram là một bộ nhớ không ổn định có nghĩa là tất cả các chương trình và dữ liệu trong bộ nhớ bị mất khi machined được tắt. Có các loại ram khác nhau có sẵn như sodimm, sdram, ddr, ddr2 và ddr3. Sodimm được dùng cho máy tính xách tay trong khi phần còn lại được dùng cho máy tính để bàn.

Chỉ đọc bộ nhớ của bộ nhớ là một chip nhớ trong đó các hướng dẫn chương trình bị cháy vĩnh viễn thành. Nó không dễ bay hơi nghĩa là nội dung của nó không bị mất ngay ngay cả khi bị tắt. Nó được dùng để lưu trữ một số chương trình hệ thống giữ cho máy tính chạy trơn tru. Ví dụ như nhập tiểu sử máy tính out được lưu trữ trên bộ nhớ rom. Có nhiều loại rom có sẵn như rom rom programmable, erasable programmable rom, và rom erasable programmable rom.

Bộ nhớ ảo là một phần của hầu hết hệ điều hành. Nó được sử dụng khi lượng ram không đủ để chạy tất cả các chương trình. Nếu hệ điều hành, một trình duyệt web, một bộ xử lý web, một ứng dụng photoshop được tải vào ram cùng lúc, ram sẽ không thể xử lý tất cả các ứng dụng và vì thế máy tính sẽ không thể xử lý tất cả các ứng dụng. Điều này giải phóng không gian trong ram để tải ứng dụng mới. Nhưng vì tốc độ đọc / ghi của một ổ cứng chậm hơn nhiều so với ram, hiệu suất không đáng kể. Không nên sử dụng bộ nhớ ảo làm chậm. Giải pháp cho vấn đề này là nâng cấp bộ nhớ.

SYSTEM SOFTWARE

Cấu trúc cơ bản của máy tính không hoàn thành nếu không có phần mềm hệ thống. Đối với một máy tính để thực hiện bất kỳ công việc nào, cả phần mềm và phần cứng đều quan trọng ngang nhau. Phần mềm hệ thống cung cấp sự sống cho phần cứng. Hệ thống softwares là các tập tin và chương trình tạo nên hệ điều hành của máy tính. Nó bao gồm thư viện chức năng, dịch vụ hệ thống, trình điều khiển cho hardwares, tùy chọn hệ thống và các tập tin cấu hình khác. Phần mềm hệ thống gồm có trình gỡ lỗi, trình gỡ lỗi, trình biên dịch, hệ điều hành, công cụ quản lý tập tin v. v. Phần mềm hệ thống được cài đặt trên máy tính khi hệ điều hành được cài đặt. Nó cũng có thể được cập nhật bởi các chương trình chạy như ” windows update” “.

Phần mềm hệ thống cũng được gọi là ” phần mềm thấp ” khi nó chạy ở cấp cơ bản nhất của máy tính. Nó tạo ra giao diện người dùng và cho phép hệ điều hành tương tác với phần cứng ; tuy nhiên phần mềm hệ thống không phải do người dùng cuối chạy như chương trình ứng dụng. Các chương trình ứng dụng như trình duyệt web, hoặc microsoft word thường được sử dụng bởi người dùng cuối khi người dùng cuối không sử dụng một chương trình hợp dịch trừ khi nó là lập trình viên máy tính. Phần mềm hệ thống chạy trong nền và do đó người dùng không phải lo lắng về những gì phần mềm hệ thống đang làm.

Kết luận

Trong báo cáo, cấu trúc cơ bản của máy tính được mô tả bằng sơ đồ. Các thành phần khác nhau như cpu, bộ nhớ, bus, các thiết bị đầu vào / đầu ra hình thành một hệ thống máy tính được xác định và giải thích. Các ý tưởng chung về các cổng logic được cung cấp và các hệ thống số khác nhau được sử dụng bởi máy tính để biểu diễn dữ liệu cũng được mô tả. Khi cpu là phần chính của hệ thống máy tính, nó đã được xem xét và các đơn vị logic số học, điều khiển bus bus và đơn vị giao diện bus được thảo luận. Các loại ký ức khác nhau và sử dụng được giải thích và tầm quan trọng của phần mềm hệ thống được thảo luận cuối cùng.

Xem thêm:

Leave a Reply