Tai Lieu Cau Truc Du Lieu Giai Thuat / Top 11 # Xem Nhiều Nhất & Mới Nhất 2/2023 # Top View | Nhatngukohi.edu.vn

Tai Lieu Lap Trinh Plc S7 200 Full

Published on

2. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tửChương 3: Tập lệnh lập trình PLC Siemens S7-2003.1. Bit logic 343.1.1. Tiếp điểm thƣờng hở 343.1.2. Tiếp điểm thƣờng đóng 343.1.3. Lệnh OUT 353.1.4. Lệnh Set 363.1.5. Lệnh Reset 363.1.6. Tiếp điểm phát hiện cạnh lên 373.1.7. Tiếp điểm phát hiện cạnh xuống 373.1.8. Bài tập 383.2. Một số lệnh tiếp điểm đặc biệt 393.2.1. Tiếp điểm SM0.0 393.2.2. Tiếp điểm SM0.1 393.2.3. Tiếp điểm SM0.4 393.2.4. Tiếp điểm SM0.5 393.2.5. Bài tập 393.3. Bộ định thời_Timer 413.3.1. TON 413.3.2. TONR 423.4. Bộ đếm_Counter 443.4.1. CTU 443.4.2. CTUD 453.5. Lệnh so sánh 473.5.1. Theo byte 473.5.2. Theo word 483.5.3. Theo doubleword 493.5.4. Theo số thực 503.5.5. Bài tập ví dụ 513.5.6. Bài tập 513.6. Hàm di chuyển dữ liệu 533.7. Hàm chuyển đổi 55Chương 4: Bài tập thực hành. 574.1. Khảo sát tủ điều khiển dùng S7-200 574.2. Panel điều khiển 604.3. Cảm biến công nghiệp 634.4. Điều khiển tuần tự dùng Timer 694.5. Điều khiển đếm dùng Counter 70Th.s Phạm Phú Thọ Trang 2/94

3. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử4.6. Điều khiển đèn giao thông và đèn chiếu sáng 724.7. Băng tải dùng động cơ DC 754.8. Động cơ AC 1 phase 794.9. Động cơ AC 3 phase 824.10. Xylanh dùng valve điện khí nén 854.11. Băng tải và cần gạt dùng khí nén 864.12. Băng tải và tay gấp 884.13. Đồng hồ thời gian thực 904.14. Chƣơng trình con 924.15. Bài tập tổng hợp (Nộp thay thế bài thi cuối khoá) 93Th.s Phạm Phú Thọ Trang 3/94

4. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử LỜI MỞ ĐẦU PLC đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong các nhà máy xí nghiệp, với độ bền vàtính ổn định cao. Hiện nay, rất nhiều trƣờng học đã đƣa plc vào giảng dạy từ nhiềubậc học. Tài liệu để hƣớng dẫn sử dụng và lập trình đƣợc nhiều tác giả biên soạn rấtphong phú. Nhằm phục vụ cho quá trình giảng dạy của bản thân, tác giả đã biên soạn tàiliệu lập trình plc của hãng Siemens (dòng S7-200) dành cho học sinh khối kỹ thuật ởtrình độ cơ bản. Tài liệu đã tham khảo các manual của hãng Siemens, các tài liệu trênmạng và của các đồng nghiệp khác. Trong chƣơng 4, tác giả đã giới thiệu hệ thống các bài tập thực hành với mô tảđầy đủ giúp học viên có thể dễ dàng thực hành tại nhà (có đầy đủ thiết bị). Nếu gậpkhó khăn, tác giả sẵn sàng hỗ trợ. Tuy đã dành nhiều thời gian, nhƣng chắc chắn còn nhiều thiếu sót, rất mongcác bạn đọc giả góp ý để tài liệu này hoàn chỉnh hơn. Trân trọng cảm ơn đã tham khảo tài liệu này, mọi đóng góp xin vui lòng gửivề e-mail: phutho.pham@gmail.comTh.s Phạm Phú Thọ Trang 4/94

5. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PLCI. GIỚI THIỆU: Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đƣợc sáng tạotừ những ý tƣởng ban đầu của một nhóm kỹ sƣ thuộc hãng General Motor vào năm1968. Trong những năm gần đây, bộ điều khiển lập trình đƣợc sử dụng ngày càngrộng rãi trong công nghiệp của nƣớc ta nhƣ là 1 giải pháp lý tƣởng cho việc tự độnghóa các quá trình sản xuất. Cùng với sự phát triển công nghệ máy tính đến hiện nay,bộ điều khiển lập trình đạt đƣợc những ƣu thế cơ bản trong ứng dụng điều khiểncông nghiệp. Nhƣ vậy, PLC là 1 máy tính thu nhỏ nhƣng với các tiêu chuẩn công nghiệp caovà khả năng lập trình logic mạnh. PLC là đầu não quan trọng và linh hoạt trong điềukhiển tự động hóa.II. QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN: 1. Hệ thống điều khiển là gì? Hệ thống điều khiển là tập hợp các thiết bị và dụng cụ điện tử. Nó dùng để vậnhành một quá trình một cách ổn định, chính xác và thông suốt.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 5/94

6. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử 2. Hệ thống điều khiển dùng rơle điện: Sự bắt đầu về cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật đặc biệt vào những năm 60và 70, những máy móc tự động đƣợc điều khiển bằng những rơle điện từ nhƣ các bộđịnh thời, tiếp điểm, bộ đếm, relay điện từ. Những thiết bị này đƣợc liên kết với nhauđể trở thành một hệ thống hoàn chỉnh bằng vô số các dây điện bố trí chằng chịt bêntrong panel điện ( tủ điều khiển). Nhƣ vậy, với 1 hệ thống có nhiều trạm làm việc và nhiều tín hiệu vào/ra thì tủđiều khiển rất lớn. Điều đó dẩn đến hệ thống cồng kềnh, sửa chữa khi hƣ hỏng rấtphức tạp và khó khăn. Hơn nữa, các rơle tiếp điểm nếu có sự thay đổi yêu cầu điềukhiển thì bắt buộc thiết kế lại từ đầu. 3. Hệ thống điều khiển dùng PLC Với những khó khăn và phức tạp khi thiết kế hệ thống dùng rơle điện. nhữngnăm 80, ngƣời ta chế tạo ra các bộ điều khiển có lập trình nhằm nâng cao độ tinhcậy, ổn định, đáp ứng hệ thống làm việc trong môi trƣờng công nghiệp khắc nghiệtđem lại hiệu quả kinh tế cao. Đó là bộ điều khiển lập trình đƣợc, đƣợc cuẩn hóa theongôn ngữ Anh Quốc là Programmable Logic Controller (viết tắt là PLC). 4. Điều khiển dùng PLC a. Các khối chức năng Một PLC có khối Module Input, khối CPU(Central Processing Unit) và khối Module Output. Khối Module Input có chức năng thu nhận các dữ liệu digital, analog và chuyển thành các tín hiệu cấp vào CPU. Khối CPU quyết định và thực hiện chƣơng trình điều khiển thông qua chƣơng trình chứa trongTh.s Phạm Phú Thọ Trang 6/94

7. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử bộ nhớ. Khối Module Output chuyển các tín hiệu điều khiển từ CPU thành dữ liệu analog, digital thực hiện điều khiển các đối tƣợng. Ví dụ: điều khiển động cơ theo sơ đồ bên dưới Điều khiển bằng Rơle điện Điều khiển bằng PLCTh.s Phạm Phú Thọ Trang 7/94

8. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử b. Các chủng loại PLC: Hiện nay, một số PLC đƣợc sử dụng trên thị trƣờng Việt Nam: – Mỹ:Allen Bradley, General Electric, Square D, Texas Instruments, Cutter Hammer,… – Đức: Siemens, Boost, Festo… – Hàn Quốc: LG – Nhật: Mitsubishi, Omron, Panasonci, Fanuc, Mashushita, Fuzi, Koyo,… Và nhiều chủng loại khác. Các sản phẩm nhƣ: Logo!, Easy, Zen, … cũng đƣợc chế tạo ra để đáp ứng những yêu cầu điều khiển đơn giản.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 8/94

9. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử c. Ưu thế của hệ thống điều khiển dùng PLC: – Điều khiển linh hoạt, đa dạng. – Lƣợng contact lớn, tốc độ hoạt động nhanh. – Tiến hành thay đổi và sửa chữa. – Độ ổn định, độ tin cậy cao. – Lắp đặt dơn giản. – Kích thƣớc nhỏ gọn. – Có thể nối mạng vi tính để giám sát hệ thống. d. Hạn chế – Giá thành (tùy theo yêu cầu máy). – Cần một chuyên viên để thiết kế chƣơng trình cho PLC hoạt động. – Các yêu cầu cố định, đơn giản thì không cần dùng PLC. – PLC sẽ bị ảnh hƣởng khi hoạt động ở môi trƣờng có nhiệt độ cao, độ rung mạnh. e. Các ứng dụng của PLC: – Điều khiển các quá trình sản xuất: giấy, ximăng, nƣớc giải khát, linh kiện điện tử, xe hơi, bao bì, đóng gói,… – Rửa xe ôtô tự động. – Thiết bị khai thác. – Giám sát hệ thống, an toàn nhà xƣởng. – Hệ thống báo động. – Điều khiển thang máy. – Điều khiển động cơ. – Chiếu sángTh.s Phạm Phú Thọ Trang 9/94

10. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử – Cửa công nghiệp, tự động – Bơm nƣớc. – Tƣới cây. – Báo giờ trƣờng học, công sở,… – Máy cắt sản phẩm, vô chai,… – Và còn nhiều hệ thống điều khiển tự động khác.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 10/94

11. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử CHƢƠNG 2: CẤU HÌNH HỆ THỐNGI. CẤU TRÚC PHẦN CỨNG: 1. Bộ điều khiển lập trình (PLC) PLC là bộ điều khiển lập trình và đƣợc xem là máy tính công nghiệp. Do công nghệ ngày càng cao vì vậy lập trình PLC cũng ngày càng thay đổi, chủ yếu là sự thay đổi về cấu hình hệ thống mà quan trọng là bộ xử lý trung tâm (CPU). Sự thay đổi này nhằm cải thiện 1 số tính năng, số lệnh, bộ nhớ, số đầu vào/ ra(I/O), tốc độ quét, … vì vậy xuất hiện rất nhiều loại PLC. PLC của Siemens hiện có các loại sau: S7- 200, S7- 300, S7- 400. Riêng S7- 200 có các loại CPU sau: CPU 210, CPU 214, CPU 221, CPU 222, CPU 224, CPU 226, …. Mới nhất có CPU 224 xp, CPU 226 xp có tích hợp analog. Trong tài liệu này trình bày cấu trúc chung họ S7 – 200, CPU 224. Tổng số I/O max tƣơng đối lớn, khoảng 256 I/O. Số module mở rộng tùy theo CPU có thể lên đến tối đa 7 module.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 11/94

12. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Tích hợp nhiều chức năng đặc biệt trên CPU nhƣ ngõ ra xung, high speed counter, đồng hồ thời gian thực, . .v.v. Module mở rộng đa dạng, nhiều chủng loại nhƣ analog, xử lý nhiệt độ, điều khiển vị trí, module mạng ..v.v. 2. Các thành phần CPU: a. Đặc điểm của CPU 224: – Kích thƣớt: 120.5mm x 80mm x 62mm – Dung lƣợng bộ nhớ chƣơng trình: 4096 words – Dung lƣợng bộ nhớ dữ liệu: 2560 words – Bộ nhớ loại EEFROM – Có 14 cổng vào, 10 cổng ra. – Có thể thêm vào 14 modul mở rộng kể cả modul Analog. – Tốc độ xử lý một lệnh logic Boole 0.37µs – Có 256 timer , 256 counter, các hàm số học trên số nguyên và số thực. – Có 6 bộ đếm tốc độ cao, tần số đếm 20 KHz – Có 2 bộ phát xung nhanh kiểu PTO và PWM, tần số 20 KHz chỉ ở các CPU DC. – Có 2 bộ điều chỉnh tƣơng tự. – Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông,… – Đồng hồ thời gian thực. – Chƣơng trình đƣợc bảo vệ bằng Password. – Toàn bộ dung lƣợng nhớ không bị mất dữ liệu 190 giờ khi PLC bị mất điện.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 12/94

13. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử b. Các đèn báo trên PLC: – SF: đèn báo hiệu hệ thống bị hỏng (đèn đỏ). – RUN: PLC đang ở chế độ làm việc (đèn xanh). – STOP: PLC đang ở chế độ dừng (đèn vàng). – I xx, Q xx: chỉ định trạng thái tức thời cổng (đèn xanh). c. Công tắc chọn chế độ làm việc: – RUN: cho phép PLC thực hiện chƣơng trình trong bộ nhớ, PLC sẽ chuyển từ RUN qua STOP nếu gặp sự cố. – STOP: PLC dừng công việc thực hiện chƣơng trình ngay lập tức. – TERM: cho phép máy lập trình quyết định chế độ làm việc của PLC. Dùng phần mềm điều khiển RUN, STOP. 3. Kết nối điều khiển: Cho các model của S7-200 sau:Th.s Phạm Phú Thọ Trang 13/94

14. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Xác định các đặc điểm của PLC hãng Siemens Kết nối dây cho PLC hoạt độngCấp nguồn: Chú ý: phân biệt loại cấp nguồn nuôi cho PLC.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 14/94

15. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Loại DC nguồn nuôi có kí hiệu là M, L+ Loại AC nguồn nuôi có kí hiệu là N, L1. Ngỏ vào: Giả sử cần kết nối 1 công tắc, hoặc 1 nút nhấn cho ngỏ vào PLC Chân 1M, 2M nối chung với chân M. Chân L+ nối vào 1 đầu của tiếp điểm, đầu còn lại của tiếp điểm nối vào các ngỏ vào I trên PLC.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 15/94

16. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Ngỏ ra: Kết nối PLC điều khiển đèn Light, điều khiển Relay, các cơ cấu chấp hành khác,… Chân 1L, 2L nối vào nguồn dƣơng. Từng ngỏ ra từ PLC nối vào 1 đầu của tải, đầu còn lại của tải nối vào nguồn âm.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 16/94

17. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử CPU 224 DC/DC/DC L+ M 1M 1L+ 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 2M 2L+ 0.5 0.6 0.7 1.0 1.1 M L+ OUTPUT PS DC/DC/DC SIEMENS S7-200 INPUT 1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 M L+ L+ M CPU 224 AC/DC/RELAY L1 N L+ M 1L 0.0 0.1 0.2 0.3 2L 0.4 0.5 0.6 3L 0.7 1.0 1.1 N L1 OUTPUT PS AC/DC/RELAY SIEMENS S7-200 INPUT 1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 M L+ L+ MTh.s Phạm Phú Thọ Trang 17/94

18. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Các ngỏ vào thường dùng là: – Nút nhấn, công tắc gạt, ba chấu,… – Các loại cảm biến: quang điện, tiệm cận, điện dung, từ, kim loại, siêu âm, phân biệt màu sắc, cảm biến áp suất, … – Công tắc hành trình, công tắc thƣờng. – Rorary Encoder. – Rơle điện từ. – Sensor nhiệt độ. – Bộ kiểm tra mức… Các thiết bị được điều khiển ở ngỏ ra: – Động cơ DC . – Động cơ AC 1 pha và 3 pha. – Van khí nén. – Van thuỷ lực. – Van solenoid. – Đèn báo, đèn chiếu sáng. – Chuông báo giờ. – Động cơ Step Servo. – Biến tần. – Quạt thông gió. – Máy lạnh. – Động cơ phát điện.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 18/94

19. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử 4. Truyền thông giữa PC và PLC S7-200 sử dụng cổng truyền thông nối tiếp RS 485 với jack nối 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các trạm khác của PLC. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI (Point To Point Interface) là 9600 baud. PC/PPI Cable SIEMENS 123 38.4K 0 0 0 Switch 4 :1=10bit 19.2K 0 0 1 0=11bit 11 2 3 4 5 6 09.6K 0 1 0 02.4K 1 0 0 Switch 5 :1=DTE 01.2K 1 0 1 0=DCETh.s Phạm Phú Thọ Trang 19/94

20. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Cổng truyền thông: 5 4 3 2 1 9 8 7 6 Chân Giải thích 1 Nối đất 2 24 VDC 3 Truyền và nhận dữ liệu 4 Bỏ trống (không sử dụng) 5 Nối đất 6 5 VDC 7 24 VDC 8 Truyền và nhận dữ liệu 9 Bỏ trống (không sử dụng) – Ghép nối S7 – 200 với máy tính PC qua cổng RS 232 cần có cáp kết nối PC / PPI với bộ chuyển đổi RS 232 / RS 485. – Gắn 1 đầu cáp PC / PPI với cổng truyền thông 9 chân của PLC còn đầu kia với cổng truyền thông nối tiếp RS 232 của máy PC. Nếu cổng truyền thông nối tiếp RS – 232 với 25 chân thì phải ghép nối qua bộ chuyển đổi 25 chân / 9 chân để có thể nối với cáp truyền thông PC / PPI. – Chọn các thông số để truyền thông. – Tốc độ truyền: 09.6k. – Dữ liệu truyền: 11 bit.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 20/94

21. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử 5. Cài đặt phần mềm Nhấn Enter vào biểu tƣợng Setup. Sau đó, xác nhận các thông tin bằng cách nhấn các tiếp OK, NEXT, CONTINUE, … Restart máy tính, sau khi cài xong.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 21/94

22. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử 6. Hiểu và sử dụng Logic ladder trong PLC Mạch tự duy trì điều khiển động cơ Motor gồm 2 nút nhấn Start_PB và E_Stop 7. Sử dụng bảng SymbolsTh.s Phạm Phú Thọ Trang 22/94

23. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử 8. Khối kết nối terminal Dùng vít dẹp thực hiện nhƣ hình vẽ, sẽ nại và lấy khối kết nối terminal ra. Khi lắp vào thì kê ngay Terminal có chốt và ấn đúng vào rãnh có sẵn. 9. Bài tậpTh.s Phạm Phú Thọ Trang 23/94

24. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử II. CẤU TRÚC BỘ NHỚ 1. Hệ thống số: Trong xử lý các phần tử nhớ, các ngõ vào / ra, thời gian, số đếm, … PLC sử dụng hệ thống nhị phân. a. Hệ thập phân Hệ thập phân với cơ số 10 gồm các chữ số là: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Giá trị các chữ số trong hệ thập phân phụ thuộc vào giá trị của từng chữ số và vị trí của nó. Trong hệ thập phân vị trí đầu tiên bên phải là 0; vị trí thứ 2 là 1; vị trí thứ 3 là 2;… tiếp tục cho đến vị trí cuối cùng bên trái. b. Hệ nhị phân Hệ nhị phân là hệ sử dụng cơ số 2, gồm 2 chữ số là 0 và 1. Giá trị thập phân của số nhị phân cũng đƣợc tính tƣơng tự nhƣ số thập phân. Nhƣng cơ số tính luỹ thừa là cơ số 2. c. Hệ bát phân. Hệ đếm này có 8 chữ số từ 0 đến 7. Cũng nhƣ các hệ đếm khác, mỗi chữ số trong hệ cơ số 8 có giá trị thập phân tƣơng ứng với vị trí của nó. d. Hệ đếm thập lục phân Hệ đếm thập lục phân sử dụng cơ số 16, gồm 16 chữ số là: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F. Trong đó A tƣơng ứng 10; B tƣơng ứng 11; C tƣơng ứng 12; D tƣơng ứng 13; E tƣơng ứng 14; F tƣơng ứng 15. Giá trị thập phân của số thập lục phân đƣợc tính tƣơng tự nhƣ các hệ đếm khác nhƣng cơ số tính là 16. e. Bảng mã: Bảng mã nhị phân 4 bits tƣơng đƣơng cho các chữ số thập phân từ 0 đến 15 và các chữ số thập lục phân từ 0 đến F Nhị phân Thập phân Thập lục phân 0000 0 0 0001 1 1 0010 2 2Th.s Phạm Phú Thọ Trang 24/94

25. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử 0011 3 3 0100 4 4 0101 5 5 0110 6 6 0111 7 7 1000 8 8 1001 9 9 1010 10 A 1011 11 B 1100 12 C 1101 13 D 1110 14 E 1111 15 F 2. Các khái niệm xử lý thông tin: Trong PLC, hầu hết các khái niệm xử lý thông tin cũng nhƣ dữ liệu đều đƣợc sử dụng nhƣ: Bit, Byte, Word, Double Word. Bit: là 1 ô nhớ có giá trị logic là 0 hoặc 1. Byte gồm 8 bit MSB LSB Word(từ đơn): 1 từ gồm có 2 byte. Byte thấp Byte caoTh.s Phạm Phú Thọ Trang 25/94

29. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tửCách đặt địa chỉ cho các module mở rộng CPU 224. III. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC 1. Cấu trúc chương trình: Các chƣơng trình cho S7-200 phải luôn có một chƣơng trình chính (Main Program). Nếu có sử dụng chƣơng trình con và chƣơng trình xử lý ngắt thì đƣợc viết tiếp sau chƣơng trình chính. 2. Thực hiện chương trình: PLC thực hiện chƣơng trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp đƣợc gọi là vòng quét, mỗi vòng quét bao gồm các bƣớc sau: – Đọc các ngỏ vào ra bộ đệm – Thực hiện chƣơng trình – CPU tự kiểm tra, truyền thông – Chuyển dữ liệu từ bộ đệm ra các ngỏ raTh.s Phạm Phú Thọ Trang 29/94

30. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử 3. Quy trình thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC Để chƣơng trình gọn gàng, dễ quan sát và không nhầm lẫn địa chỉ trong quá trình thảo chƣơng trình, thực hiện các yêu cầu sau: Hiểu rõ nguyên lý hoạt động của hệ thống Xác định có bao nhiêu tín hiệu vào / ra Lập bảng phân phối nhiệm vụ I / O Xây dựng giải thuật hoặc Grafcet Viết và kiểm tra chƣơng trình chạy demo Kết nối thiết bị và kiểm tra hệ thống hoạt động 4. Ngôn ngữ lập trình a. Ladder Logic: LAD (Ladder): là phƣơng pháp lập trình hình thang, thích hợp trong ngành điện công nghiệp.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 30/94

31. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử b. Statement List: STL (Statement List): là phƣơng pháp lập trình theo dạng dòng lệnh giống nhƣ ngôn ngữ Assemply, thích hợp cho ngành máy tính. c. Function Block: FBD (Flowchart Block Diagram): là phƣơng pháp lập trình theo sơ đồ khối, thích hợp cho ngành điện tử số. Phần mềm hỗ trợ lập trình đầy đủ nhất hiện này là Step7-Micro/Win 32 V4.0. Ngoài ra, S7-200 còn kết nối thích hợp với nhiều loại màn hình HMI của Siemens nhƣ loại TP, OP, TD, và các loại màn hình khác. Tài liệu này chủ yếu giới thiệu về các lệnh lập trình dùng dạng Ladder.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 31/94

34. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử CHƢƠNG 3: TẬP LỆNH LẬP TRÌNH PLC SIEMENS S7-200I. BIT LOGIC(CÁC LỆNH TIẾP ĐIỂM) 1. Tiếp điểm thường hở L N Tiếp điểm thƣờng hở sẽ đóng khi giá A trị của bit có địa chỉ là n bằng 1. D Toán hạng n: I, Q, M, SM, T, C, V. Ví dụ: Bình thƣờng tại tiếp điểm này sẽ hở mạch, khi có tín hiệu mức 1 ( 24VDC ) vào I0.1 thì làm tiếp điểm này đóng lại. Sử dụng không hạn định số lệnh tiếp điểm trên cùng 1 địa chỉ. Có thể mắc nối tiếp hoặc song song nhiều lệnh tiếp điểm. Mạch này sẽ đóng khi chỉ I0.3 hoặc cả I0.1 và I0.2 cùng đóng. 2. Tiếp điểm thường đóng L N Tiếp điểm thƣờng đóng sẽ đóng khi giá A trị của bit có địa chỉ là n bằng 0. D Toán hạng n: I, Q, M, SM, T, C, V.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 34/94

35. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Ví dụ: Bình thƣờng tại tiếp điểm này sẽ đóng mạch, khi có tín hiệu mức 1 ( 24VDC ) vào I0.1 thì làm tiếp điểm này sẽ hở ra. Sử dụng không hạn định số lệnh tiếp điểm trên cùng 1 địa chỉ. Có thể mắc nối tiếp hoặc song song nhiều lệnh tiếp điểm. Mạch này sẽ hở khi cả I0.4 và I0.5 hoặc cả I0.1 và I0.2 cùng đóng. 3. Lệnh Out L Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng A 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 D và ngƣợc lại. Toán hạng n: Q, M, SM, T, C, V. Chỉ sử dụng 1 lệnh Out cho 1 địa chỉ. Lệnh xuất tín hiệu điều khiển ở ngỏ ra hoặc cho các lệnh trung gian. Ví dụ: Ngỏ ra bằng 0 khi chỉ 1 trong 2 ngỏ vào = 0. Bằng 1 khi cả 2 ngỏ vào này =1. Ví dụ này thực hiện trên các nút điều khiển là công tắc gạt. Khi kết nối 2 ngỏ vào I0.1 và I0.2 bằng 2 nút nhấn thì phải viết chƣơng trình có tự duy trì.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 35/94

36. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Có thể viết chƣơng trình sử dụng các tiếp điểm trung gian là M. 4. Lệnh Set L Giá trị của các bit có địa chỉ đầu tiên là n sẽ A bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1. Khi D đầu vào của lệnh bằng 0 thì các bit này vẫn giữ nguyên trạng thái. Trong đó số bit là giá trị của i. Toán hạng n: Q, M, SM, T, C, V. i: IB, QB, MB, SMB, VB, AC, hằng số. 5. Lệnh Reset L Giá trị của các bit có địa chỉ đầu tiên là n sẽ A bằng 0 khi đầu vào của lệnh này bằng 1. Khi D đầu vào của lệnh bằng 0 thì các bit này vẫn giữ nguyên trạng thái. Trong đó số bit là giá trị của i. Toán hạng n: Q, M, SM, T, C, V. i: IB, QB, MB, SMB, VB, AC, hằng số. Lệnh Set và Reset luôn đƣợc sử dụng đi đôi.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 36/94

37. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Ví dụ: Ở đây khi chạy chƣơng trình I0.1 và I0.2 đƣợc thí nghiệm nhƣ là 2 nút nhấn. 6. Tiếp điểm phát hiện cạnh lên L P Tiếp điểm phát hiện cạnh lên sẽ phát ra một A xung khi đầu vào tiếp điểm P có sự chuyển D đổi từ mức thấp lên mức cao. Độ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì quét. 8. Tiếp điểm phát hiện cạnh xuống L N Tiếp điểm phát hiện cạnh xuống sẽ phát ra A một xung khi đầu vào tiếp điểm N có sự D chuyển đổi từ mức cao xuống mức thấp. Độ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì quét. Mạch phát hiện cạnh lên. Mạch phát hiện cạnh xuống.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 37/94

38. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Xoá các bit. 9. Bài tập Thực hiện viết chƣơng trình theo các mô tả trong các bài tập sau: a. Điều khiển một đối tƣợng (nhƣ là: động cơ, van solennoid, đèn, chuông, quạt, … ) chạy và dừng bằng một công tắc gạt. b. Điều khiển một đối tƣợng (nhƣ là: động cơ, van solennoid, đèn, chuông, quạt, … ) chạy và dừng bằng hai nút nhấn ON và OFF. Ví dụ: Nhấn nút ON, đèn A sáng. Nhấn nút OFF đèn A tắt. c. Nhấn cả 2 nút ON1 và ON2 thì đèn A sáng. Nhấn 1 trong 2 nút OFF1 hoặc OFF2 thì đèn A tắt.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 38/94

39. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tửII. MỘT SỐ LỆNH TIẾP ĐIỂM ĐẶC BIỆT 1. Tiếp điểm SM0.0 Tiếp điểm luôn luôn đóng. 2. Tiếp điểm SM0.1 Tiếp điểm phát ra 1 xung khi PLC chuyển từ chế độ STOP sang RUN. Netword 2 3. Tiếp điểm SM0.4 Tiếp điểm tạo xung liên tục, với chu kì là 60 giây. 30 giây đầu ở mức thấp, 30 giây sau ở mức cao. 4. Tiếp điểm SM0.5 Tiếp điểm tạo xung liên tục, với chu kì là 1 giây. 0.5 giây đầu ở mức thấp, 0.5 giây sau ở mức cao. 5. Bài tập a. Kiểm tra hoạt động các tiếp điểm SM0.0; SM0.1; SM0.4; SM0.5. Xem hƣớng dẫn trong tài liệu. b. Kiểm tra hoạt động tiếp điểm P và N. Xem hƣớng dẫn trong tài liệu.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 39/94

40. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử 6. Khi chuyển chế độ hoạt động từ STOP sang RUN thì đèn A sáng. Nhấn nút RESET thì đèn A tắt. 7. Điều khiển đèn A sáng tắt với chu kì là 1 giây bằng 2 nút nhấn ON và OFF. 8. Nhấn nút Open thì đèn A sáng tắt với chu kì 1 giây đồng thời cửa mở, gập công tắc hành trình GH1 thì đèn A và cửa dừng. Nhấn nút Close thì A sáng tắt với chu kì 1 giây đồng thời cửa đóng, gập công tắc hành trình GH2 thì đèn A và cửa dừng. Cửa đang hoạt động nhấn nút Stop thì cửa dừng. 9. Khi nhấn nút ON lần 1 thì đèn A sáng, nhả tay ra đèn B sáng. Nhấn nút ON lần 2 thì đèn C sáng, nhả tay ra thì đèn D sáng. Nhấn nút OFF cả 4 đèn cùng tắt.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 40/94

43. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tửLưu ý:Bộ định thời Tonr không tự Reset khi đầu vào IN=0. Do đó muốn Reset phải dùngthêm 1 lệnh ở netword 4.Bài tập: 1. Nhập và kiểm tra hoạt động bộ Ton. Chú ý phân biệt loại bộ định thời và độ phân giải. Tham khảo trong tài liệu. 2. Nhấn nút ON đèn A sáng, sau 5 giây đèn A tự tắt. Nhấn nút OFF đèn A tắt. 3. Nhấn nút Start động cơ khởi động ở chế độ sao, sau 3 giây chuyển sang chế độ tam giác. Nhấn nút Stop động cơ dừng. 4. Nhấn nút ON motor_1 hoạt động, sau 4 giây motor_2 hoạt động, sau 4 giây motor_3 hoạt động. Nhấn nút OFF cả 3 motor cùng dừng. 5. Cảm biến SS tác động, cửa mở ra. Gập công tắc hành trình GH1 cửa dừng, sau 3 giây cửa tự đóng lại. Cửa dừng khi gập công tắc hành trình GH2. 6. Nhấn nút ON motor quay thuận, sau 5 giây chuyển sang quay nghịch, sau 7 giây tự dừng. Nhấn nút OFF motor dừng. 7. Nhấn nút ON van điện từ A hoạt động, cảm biến SS2 tác động thì van A dừng, van B hoạt động. Cảm biến SS3 tác động thì van B dừng, motor M hoạt động trong 4 giây. Sau đó motor M dừng, van C hoạt động. Khi cảm biến SS1 ngừng tác động thì van C dừng. Chu kì mới tự động lập lại. Nhấn nút OFF thì hệ thống dừng.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 43/94

44. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tửIV. BỘ ĐẾM_COUNTER 1. CTU L CTU đếm lên số sƣờn lên đầu vào chân CU A Khi giá trị đếm đƣợc lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt D trƣớc PV thì các tiếp điểm của bộ CTU này tác động. Các tiếp điểm thƣờng hở sẽ đóng và các tiếp điểm thƣờng đóng sẽ hở. Khi đầu vào chân R lên mức 1 sẽ reset các giá trị đếm đƣợc và các tiếp điểm thƣờng hở sẽ hở và các tiếp điểm thƣờng đóng sẽ đóng. Toán hạng: Cxxx = C0  C47, C80  C127Ví dụ:Th.s Phạm Phú Thọ Trang 44/94

45. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử 2. CTUD L CTUD đếm lên số sƣờn lên đầu vào chân CU A CTUD đếm xuống số sƣờn lên đầu vào CD. D Khi giá trị đếm đƣợc lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trƣớc PV thì các tiếp điểm của bộ CTU này tác động. Các tiếp điểm thƣờng hở sẽ đóng và các tiếp điểm thƣờng đóng sẽ hở. Khi đầu vào chân R lên mức 1 sẽ reset các giá trị đếm đƣợc và các tiếp điểm thƣờng hở sẽ hở và các tiếp điểm thƣờng đóng sẽ đóng. Toán hạng: C48  C79Ví dụ:Bài tập: 1. Nhập và kiểm tra hoạt động bộ CTU và bộ CTUD. Chú ý phân biệt loại bộ Counter và các chân đếm xung. Tham khảo trong tài liệu.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 45/94

46. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử 2. Nhấn nút ON đèn A sáng tắt với chu kì 1 giây (dùng SM0.5), đếm số lần chớp tắt từ đèn A, đủ 10 lần đèn A dừng. Khi nhấn nút OFF đèn A dừng liền. 3. Nhấn nút ON thì motor chạy, đếm đủ 4 sản phẩm từ cảm biến S1 thì motor tự dừng. Sau 3 giây thì motor tự lập lại chu kì mới. Nhấn nút OFF thì motor dừng. 4. Nhấn nút Start thì motor_1 hoạt động, gập cảm biến S1 thì motor_1 dừng và motor_2 hoạt động. Lúc này đếm số sản phẩm từ S2, đủ 5 sản phẩm thì motor_2 dừng. Sau 3 giây thì chu kì mới tự động lập lại. Nhấn nút Stop thì hệ thống dừng. 5. Cảm biến S1 báo có xe ở ngỏ vào, cảm biến S2 báo có xe ở ngỏ ra. Bình thƣờng khi chƣa đủ xe thì đèn xanh sáng, đèn đỏ tắt. Khi đếm đủ 10 xe thì đèn xanh tắt và đèn đỏ sáng. 6. Nhấn tín hiệu khởi động Start thì động cơ hoạt động, cảm biến S1 đếm tất cả số sản phẩm, cảm biến S2 chỉ đếm các sản phẩm hƣ. Khi đếm đủ 10 sản phẩm thì động cơ tự dừng. Sau 3 giây thì hệ thống tự động lập lại. Nhấn nút Stop thì động cơ dừng. Nhấn nút Start thì động cơ hoạt động tiếp tục.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 46/94

52. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử c. Điều khiển 4 đèn A, B, C, D sáng dần. Thời gian chuyển đổi là 1 giây. Dùng SM0.5 cho bộ đếm và so sánh từ bộ đếm. d. Điều khiển 4 đèn A, B, C, D sáng dồn. Thời gian chuyển đổi là 1 giây. Dùng SM0.5 cho bộ đếm và so sánh từ bộ đếm. e. Điều khiển 6 đèn giao thông với đỏ sáng 6 giây, xanh sáng 4 giây, vàng sáng 2 giây. Bằng cách vẽ giản đồ thời gian và so sánh.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 52/94

53. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tửVI. HÀM DI CHUYỂN DỮ LIỆU_MOV L Hàm MOV-B lấy giá trị trong IN và chứa ra A OUT. D Toán hạng: IN, OUT : 1 byte Hàm MOV-W lấy giá trị trong IN và chứa ra OUT. Toán hạng: IN, OUT : 1 word Hàm MOV-DW lấy giá trị trong IN và chứa ra OUT. Toán hạng:IN, OUT : 1 d-word Hàm MOV-R lấy giá trị trong IN và chứa ra OUT. Toán hạng: IN, OUT : 1 số thực 32 bit.Ví dụ 1:Th.s Phạm Phú Thọ Trang 53/94

54. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tửVí dụ 2:Th.s Phạm Phú Thọ Trang 54/94

55. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tửVII. LỆNH CHUYỂN ĐỔI_CONVERT L Hàm B-I lấy giá trị trong IN (1 byte ) chuyển A thành 1 word và chứa ra OUT. D Toán hạng: IN : 1 byte. OUT: 1 word Hàm I-B lấy giá trị trong IN (1 word ) chuyển thành 1 byte và chứa ra OUT. Toán hạng: IN : 1 word. OUT: 1byte. Hàm I-DI lấy giá trị trong IN (1 word ) chuyển thành 1 d-word và chứa ra OUT. Toán hạng: IN : 1 word. OUT: 1 d-word. Hàm DI-I lấy giá trị trong IN (1 d-word ) chuyển thành 1 word và chứa ra OUT. Toán hạng: IN : 1 d-word. OUT: 1 word Hàm DI-R lấy giá trị trong IN (1 d-word ) chuyển thành 1 số thực 32 bit và chứa ra OUT. Toán hạng: IN : 1 d-word. OUT: 1 số thực 32 bit Hàm BCD-I lấy giá trị trong IN (1 word dạng số BCD ) chuyển thành 1 word dạng số nguyên và chứa ra OUT. Toán hạng: IN : 1 word. OUT: 1 word.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 55/94

56. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Hàm I-BCD lấy giá trị trong IN (1 word dạng số nguyên ) chuyển thành 1 word dạng số BCD và chứa ra OUT. Toán hạng: IN : 1 word. OUT: 1 word. Hàm TRUNC lấy giá trị trong IN (1 d-word dạng số thực 32 bit ) chuyển thành 1 d-word dạng số nguyên và chứa ra OUT. Toán hạng: IN:1 số thực 32 bit. OUT: 1d- word 1. BÀI TẬP VÍ DỤ LAD STL Network 1 LD I0.0 TRUNC 4.59, VD0 Khi I0.0 lên mức 1 thì hàm TRUNC lấy giá trị tại IN là 4.59 dạng số thực chuyển sang dạng số nguyên có giá trị là 4 chứa ra OUT tại thanh ghi VD0Th.s Phạm Phú Thọ Trang 56/94

57. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Chƣơng 4: BÀI TẬP THỰC HÀNH Bài tập Nội dung Thiết bị LT TH Tổng Nội quy xƣởng – An toàn lao động. Tổ chức 1 trang bị nơi làm việc. S7-200 2 1 3 Khảo sát tủ điều khiển dùng PLC S7-200.Nội quy xưởng:- Đi học đúng giờ, tác phong nghiêm chỉnh, để cặp và giày dép đúng nơi quy định.- Không hút thuốc, ăn uống, đùa giỡn.- Chỉ thực hành trên các thiết bị, phần mềm đƣợc sự cho phép của GVHD.- Khi có sự cố thiết bị phải báo ngay cho GVHD.- Có ý thức giử gìn, bảo vệ tài sản, thiết bị.- Không đƣợc tự ý thay đổi, di chuyển, mang thiết bị ra khỏi phòng.- Thu dọn ngăn nắp, vệ sinh sạch sẽ khi học chúng tôi toàn lao động:Tổng quan Học viên chỉ đƣợc làm việc trên trạm dƣới sự giám sát của giáo viên. Nắm vững các thông số trong bảng thông số của từng phần tử.Điện Chỉ kết nối hoặc tháo các dây cáp khi đã ngắt điện. Các đầu nối điện đƣợc đi dây hoặc tháo ra chỉ khi nguồn điện đã đƣợc ngắt.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 57/94

58. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Sử dụng điện áp thấp đến 24V DC.Khí nén Không đƣợc vƣợt quá áp suất cho phép 8 bar. Không đƣợc bật nguồn khí nén tới khi các anh đã hoàn thành và lắp ráp đảm bảo tất cả các nối ống khí. Không đƣợc tháo đƣờng ống dẫn khi có áp suất. Đặc biệt phải chú ý cẩn thận khi bật nguồn công tắc khí nén. Các xylanh có thể đi ra hoặc co vào ngay lập tức khi bật công tắc nguồn khí nén.Cơ khí Lắp đặt an toàn tất cả các phần tử khi vận hành. Không đƣợc can thiệp bằng tay cho tới khi máy đƣợc dừng hoàn toàn. Thông số Giá trị Ap suất làm việc 6 bar Điện áp nguồn 220VAC Tín hiệu vào số 24 VDC Tín hiệu ra số 24 VDCTổ chức trang bị nơi làm việc- Mỗi bộ máy tính, bộ PLC sử dụng cho 1 hoặc 2 học viên.- Học viên sử dụng các mô hình đƣợc quy định trong từng bài học.- Đầu giờ học viên lấy PLC, dây nguồn và nhận dây cáp từ GVHD.- Cuối giờ học viên tắt máy tính, thu dọn và trả cáp lại cho GVHD.Tổng quan về PLC- Học viên đọc tài liệu trƣớc trong chƣơng I và chƣơng II.- Ghi nhận các thắc mắc và trao đổi với giáo viên.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 58/94

59. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tửKhảo sát tủ điều khiển dùng PLC S7-200 Các vấn đề cần khảo sát: – CP cấp nguồn 1 phase và vị trí lắp đặt nguồn nuôi của PLC. – CP cấp nguồn 3 phase và các cầu chì. – Bộ nguồn chuyển đổi tín hiệu từ 220 VAC thành 24 VDC. – Các Terminal có điện áp 24VDC – Các terminal có điện áp 220VAC – Các chân terminal dùng để kết nối ngỏ vào. – Các chân terminal dùng để kết nối ngỏ ra. – Các chân terminal dùng để kết nối tín hiệu analog. – Các Relay. – Các Contactor.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 59/94

60. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Bài tập Nội dung Thiết bị LT TH Tổng 2 Lắp đặt, lập trình và kiểm S7-200 1 2 3 tra hoạt động các thiết bị trên panel điều khiển.Cho panel điều khiển nhƣ hình vẽ: Các thiết bị thƣờng đƣợc sử dụng trên panel baogồm các nút nhấn Start, Stop, Reset, …; Các công tắc Auto, Man, Công tắc chọnthiết bị điều khiển; nút nhấn E-Stop; các đèn báo trạng thái điều khiển,…Có thể dùngnhiều thiết bị tuỳ theo yêu cầu điều khiển.Thực hiện:- Vẽ sơ đồ đấu dây giao tiếp giữa các thiết bị trên panel với plc.- Đấu dây giao tiếp.- Kiểm tra kết nối ( Học viên + Giáo viên)- Lập trình PLC điều khiển.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 60/94

61. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tửNút nhấn thƣờng đƣợc dùng để đóng hay mở một mạch điện. Nó gồm hai loại. 1. Nút nhấn thường mở Ở trạng thái không tác động, mạchkhông đƣợc nối. Khi nút nhấn bị tác độngmạch sẽ đƣợc đóng lại và khi thôi tác độngdo sự đàn hồi của lò xo mạch sẽ tự ngắt. Ký hiệu Nút nhấn thường mở 2. Nút nhấn thường đóng Ở trạng thái không tác động, mạchsẽ đƣợc nối. Khi nút nhấn bị tác độngmạch sẽ đƣợc đóng lại và khi thôi tác độngdo sự đàn hồi của lò xo mạch sẽ tự ngắt. nhấn thường mở Ký hiệu Nút nhấn thường đóng 3. Công tắc chuyển mạchKhi tác động thì mạch thƣờng mở sẽchuyển sang thƣờng đóng và mạchthƣờng đóng sẽ chuyển sang thƣờngmở. Ký hiệu Nút nhấn chuyển mạchTh.s Phạm Phú Thọ Trang 61/94

62. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tửSơ đồ mạch E-Stop (sơ đồ mạch tham khảo_không thực hành đấu nối).Bài tập thực hiện: 1. Điều khiển một đối tƣợng (nhƣ là: động cơ, van solennoid, đèn, chuông, quạt, … ) chạy và dừng bằng một công tắc gạt. 2. Điều khiển một đối tƣợng (nhƣ là: động cơ, van solennoid, đèn, chuông, quạt, … ) chạy và dừng bằng hai nút nhấn ON và OFF. 3. Điều khiển đảo chiều quay motor (loại xoay chiều 3 pha) bằng 3 nút nhấn FOR(chạy thuận), REV(chạy ngƣợc lại), STOP(dừng). Mỗi thời điểm chỉ chạy một chiều. 4. Nhấn cả 2 nút PB1 và PB2 thì động cơ chạy. Nhấn 1 trong 2 nút STOP_1 và STOP_2 thì động cơ dừng. 5. Nhấn nút FOR thì đèn A sáng, nhấn nút REV thì đèn B sáng. Nhấn nút STOP cả 2 đèn cùng tắt. Mỗi thời điểm chỉ có một đèn sáng. 6. Ở bài tập trên, có thêm 2 đèn báo A và B. Đèn A báo khi đối tƣợng chạy, đèn B báo khi đối tƣợng dừng.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 62/94

63. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Bài tập Nội dung Thiết bị LT TH Tổng Lắp đặt, lập trình và kiểm S7-200 1 2 3 3 tra hoạt động cảm biến công nghiệp. I. GIỚI THIỆU Cảm biến đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các quy trình điều khiển, từ dân dụng đến công nghiệp, công dụng dụng chung thƣờng là: – Xác định vị trí của bệ máy, vị trí phôi, vị trí xylanh. – Mức chất lỏng. – Xác định màu sắc phôi. – Xác định phôi dạng kim loại, từ, nhựa, hay trong suốt. – Đo nhiệt độ, độ ẩm, độ ph; Báo khói, báo cháy,… – Xác định vùng an toàn làm việc của máy. II. MỘT SỐ CẢM BIẾN HIỆN ĐẠI DÙNG TRONG CÔNG NGHIỆP Các loại cảm biến trong công nghiệp thƣờng có 03 đầu dây ra với màu dây đƣợc quy định cụ thể theo chuẩn quốc tế, một số loại có 02 đầu dây, một số loại có 4 đầu dây (đọc manual có hƣớng dẫn chi tiết). – Dây màu nâu (Brown – BN) hoặc màu đỏ (Red – RD): cấp nguồn dƣơng 24VDC. – Dây màu đen (Black – BK): ngỏ ra của tín hiệu, có 02 loại npn hoặc pnp. – Dây màu xanh dƣơng (Blue – BU): cấp nguồn âm, nối 0 VD. 1. Công tắc hành trình: Giới thiệu một số loại thông dụng:Th.s Phạm Phú Thọ Trang 63/94

64. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Hoạt động: Công tắc hành trình là một dạng công tắc, nhƣng khác với công tắc thƣờng là tác động bằng tay, còn công tắc hành trình đƣợc tác động bằng bệ máy hay các cơ cấu di chuyển, mục đích xác định hành trình đi của máy hay cơ cấu, gọi chung là công tắc hành trình.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 64/94

65. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Công tắc hành trình có 02 tiếp điểm bên trong là dạng thƣờng đóng và thƣờng hở. Khi tác động thì 02 tiếp đểm này đảo trạng thái với nhau. Ví dụ: 2. Bộ cảm biến từ: Ký hiệu: + + Output Output – – – Điện áp định mức: 10 – 30 VDC. – Tần số hoạt động: 800Hz – Dòng ngỏ ra: 400mA – Khoảng cách tác động: tùy theo từng loại mà khoảng cách tác động khác nhau, nhƣ: 2mm, 4mm, 8mm, 10mm,…18mm. – Đa số cảm biến từ có thể tác động khi đƣa một vật bằng kim loại đến gần, một số ít chỉ tác động khi mang vật có từ tính đến gần.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 65/94

66. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử 3. Bộ cảm biến điện dung: + Output – – Điện áp định mức: 10V – 30V DC . – Tần số: 100Hz. – Dòng điện ngõ ra: 200mA. – Khoảng cách tác động: Tuỳ từng loại cảm biến mà có các khoảng cách tác động 2mm; 4mm; 8mm; 10mm… đến 18mm. – Vật tác động: kim loại, chất lỏng. 4. Cảm biến quang: + Output – – Điện áp định mức: 10V – 30V DC . – Tần số: 200Hz. – Dòng điện ngõ ra: 400mA.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 66/94

67. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử – Khoảng cách tác động: o Loại phản xạ: 50mm đến 600mm o Loại thu phát riêng kiểu che chắn: 20cm đến 20m. Một số cảm biến dùng phát hiện khoảng cách xa. 5. Cảm biến sợi quang – Khoảng cách tác động 30 – 80mm. – Nguồn điện 24VDC. – Ngỏ ra tác động PNP – Kết nối dùng 4 chân.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 67/94

68. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử III. LẮP ĐẶT 1. Cảm biến (Input module). Phần công tắc hành trình: Lắp đặt giống nhƣ lắp đặt công tắc bình thƣờng. (dùng tiếp điểm thƣờng hở). Lưu ý: lắp đặt xong phải thử nghiệm hoạt động của các thiết bị này.Một số bài tập cần thực hiện: 1. Sau khi nhấn tín hiệu khởi động ON, cảm biến S1 chờ khi phát hiện có sản phẩm thì đối tƣợng chạy. Đối tƣợng dừng khi nhấn nút OFF hoặc cảm biến S2 phát hiện có sản phẩm. 2. Điều khiển đảo chiều quay motor (loại xoay chiều 3 pha hoặc 1 chiều ) bằng 3 nút nhấn FOR(chạy thuận), REV(chạy ngƣợc lại), STOP(dừng). Mỗi thời điểm chỉ chạy một chiều. 3. Bài tập trên, có 3 đèn báo A, B, C. Báo động cơ chạy thuận, chạy nghich, dừng. 4. Khi nhấn nút ON thì đối tƣợng 1 chạy, cảm biến S1 tác động thì đối tƣợng 1 dừng, đối tƣợng 2 chạy. Cảm biến S2 tác động thì đối tƣợng 2 dừng, đối tƣợng 1 hoạt động lại. Nhấn nút OFF cả 2 đối tƣợng cùng dừng.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 68/94

69. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Bài tập Nội dung Thiết bị LT TH Tổng 4 Lập trình điều khiển delay S7-200 1 2 3 dùng bộ Timer.- Đọc và tìm hiểu hoạt động các bộ định thời.- Nhập vào máy tính ví dụ phần bộ Timer, nạp và kiểm tra chƣơng trình hoạt động.- Phân tích và sử dụng đƣợc các bộ định thời.Một số bài tập cần thực hiện: 1. Gạt công tắc SW1 lên, sau 5 giây đèn A sáng. Gạt công tắc xuống đèn A tắt. 2. Nhấn nút ON đèn A sáng, sau 5 giây đèn A tự tắt. Khi đèn A đang sáng, nhấn nút OFF đèn A tắt. 3. Cảm biến SS tác động, cửa mở ra. Cửa di chuyển gập công tắc hành trình GH1 cửa dừng, sau 3 giây cửa tự đóng lại. Cửa dừng khi gập công tắc hành trình GH2. 4. Nhấn nút ON motor_1 hoạt động, sau 4 giây motor_2 hoạt động, sau 4 giây motor_3 hoạt động. Nhấn nút OFF cả 3 motor cùng dừng. 5. Nhấn nút ON motor quay thuận, sau 5 giây chuyển sang quay nghịch, sau 7 giây tự dừng. Nhấn nút OFF motor dừng. 6. Cảm biến SS tác động, cửa mở ra. Cửa di chuyển gập công tắc hành trình GH1 cửa dừng, sau 3 giây cửa tự đóng lại. Cửa dừng khi gập công tắc hành trình GH2. 7. Nhấn nút ON motor quay thuận, sau 5 giây chuyển sang quay nghịch, sau 7 giây tự dừng. Nhấn nút OFF motor dừng. Bài tập bên dưới sử dụng bộ Tonr. 8. Nhấn nút khởi động ON động cơ bồn trộn hoạt động đủ 15s thì dừng, nhấn nút dừng OFF thì động cơ dừng. Nhấn ON thì động cơ hoạt động tiếp, đủ 15 giây thì động cơ tự dừng. Nhấn nút Reset thì xoá thời gian định thời.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 69/94

70. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Bài tập Nội dung Thiết bị LT TH Tổng 5 Lập trình điều khiển đếm S7-200 1 5 6 sản phẩm dùng bộ Counter.- Đọc và tìm hiểu hoạt động các bộ đếm.- Nhập vào máy tính ví dụ phần bộ Counter, nạp và kiểm tra chƣơng trình hoạt động.- Phân tích và sử dụng đƣợc các bộ đếm.Một số bài tập cần thực hiện: 1. Nhấn nút ON đèn A sáng tắt với chu kì 1 giây (dùng SM0.5), đếm số lần chớp tắt từ đèn A, đủ 10 lần đèn A dừng. Khi nhấn nút OFF đèn A dừng liền. 2. Nhấn nút ON thì motor chạy, đếm đủ 4 sản phẩm từ cảm biến S1 thì motor tự dừng. Sau 3 giây thì motor tự lập lại chu kì mới. Nhấn nút OFF thì motor dừng. 3. Nhấn nút Start thì motor_1 hoạt động, gập cảm biến S1 thì motor_1 dừng và motor_2 hoạt động. Lúc này đếm số sản phẩm từ S2, đủ 5 sản phẩm thì motor_2 dừng. Sau 3 giây thì chu kì mới tự động lập lại. Nhấn nút Stop thì hệ thống dừng.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 70/94

71. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử 4. Cảm biến S1 báo có xe ở ngỏ vào, cảm biến S2 báo có xe ở ngỏ ra. Bình thƣờng khi chƣa đủ xe thì đèn xanh sáng, đèn đỏ tắt. Khi đếm đủ 10 xe thì đèn xanh tắt và đèn đỏ sáng. 5. Điều khiển hệ thống đếm sản phẩm nhƣ hình bên. Cảm biến S1 Băng tải M1 Băng tải M2 Cảm biến S2 Khi nhấn nút khởi động Start thì cả 2 băng tải cùng chạy. Sản phẩm đƣợc đếm riêng biệt bởi các cảm biến S1 và S2. Đếm đủ 3 sản phẩm từ S1 thì băng tải M1 dừng và 5 sản phẩm từ S2 thì băng tải M1 dừng. Sau 3 giây chu kì mới tự động lập lại. Nhấn nút Stop thì hệ thống dừng.Th.s Phạm Phú Thọ Trang 71/94

72. Tài liệu: Lập trình PLC (SIEMENS S7-200) TT Cơ điện tử Bài tập Nội dung Thiết bị LT TH Tổng 6 Lập trình điều khiển đèn S7-200 1 2 3 giao thông và các đèn chiếu sáng.- Tham khảo tài liệu lệnh so sánh.- Nhập vào các lệnh so sánh và kiểm tra hoạt động.Một số bài tập cần thực hiện: a. Nhập các hàm so sánh ( So sánh lớn hơn hoặc bằng, so sánh nhỏ hơn hoặc bằng, so sánh bằng,… dùng loại so sánh theo word. ) vào và kiểm tra hoạt động. Tham khảo trong tài liệu và giáo viên. Chú ý phân biệt các loại so sánh. b. Đếm sản phẩm từ I0.1 và báo số lƣợng sản phẩm theo yêu cầu sau: i. Không có sản phẩm đèn A sáng. ii. Từ 1 10 sản phẩm, đèn B sáng. iii. Từ 11 20 sản phẩm, đèn C sáng. iv. Từ 20 sản phẩm trở lên đèn D sáng. c. Điều khiển 4 đèn A, B, C, D sáng dần. Thời gian chuyển đổi là 1 giây. Dùng SM0.5 cho bộ đếm và so sánh từ bộ đếm. Đèn A B C D t(s) 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 2 1 1 0 0 3 1 1 1 0 4 1 1 1 1 5(reset) 0 0 0 0Th.s Phạm Phú Thọ Trang 72/94

Download Cau Truc Hoa Hoc Cua Protein

Cấu trúc hoá học

-Thuộc loại đa phân tử, đơn phân là các axit amin.

-Từ 20 loại axit amin kết hợp với nhau theo những cách khác nhau tạo nên vô số loại prôtêin khác nhau (trong các cơ thể động vật, thực vật ước tính có khoảng 1014

Prôtêin có 4 bậc cấu trúc cơ bản:

o Cấu trúc bậc hai: là sự sắp xếp đều đặn các chuỗi polypeptide trong không gian. Chuỗi polypeptide thường không ở dạng thẳng mà xoắn lại tạo nên cấu trúc xoắn α và cấu trúc nếp gấp β, được cố định bởi các liên kết hyđro giữa những axit amin ở gần nhau. Các protein sợi như keratin, Collagen… (có trong lông, tóc, móng, sừng)gồm nhiều xoắn α, trong khi các protein cầu có nhiều nếp gấp β hơn.

o Cấu trúc bậc ba: Các xoắn α và phiến gấp nếp β có thể cuộn lại với nhau thành từng búi có hình dạng lập thể đặc trưng cho từng loại protein. Cấu trúc không gian này có vai trò quyết định đối với hoạt tính và chức năng của protein. Cấu trúc này lại đặc biệt phụ thuộc vào tính chất của nhóm -R trong các mạch polypeptide.

Liên kết peptide (-CO-NH-) được tạo thành do phản ứng kết hợp giữa nhóm α – carboxyl của một acid amine này với nhóm α- amin của một acid amine khác, loại đi 1 phân tử nước. Sơ đồ phản ứng như sau:

Phân tử protein được cấu tạo từ 20 L-α-acid amine các amid tương ứng.

-Glutathione (tripeptide) : γ – glutamyl xistiein glyxin

Glutathione có trong tất cả các cơ thể sống, tham gia các phản ứng oxi hóa khử.

-Cacnoxin ( dipeptide) : β – alanine histidine

-Oxytocin và Vasopressin: là các notropeptide có cấu trúc có cấu trúc hóa học được biết sớm nhất và cũng đã được tổng hợp hóa học. oxytocin và vasopressin gồm 9 acid amine, trong phân tử có một cầu disulfua.

Tầm quan trọng của việc xác định cấu trúc bậc I của phân tử protein

-Cấu trúc bậc I là bản phiên dịch mã di truyền. Vì vậy, cấu trúc này nói lên quan hệ họ hàng và lịch sử tiến hóa của thế giới sống.

-Việc xác định được cấu trúc bậc I là cơ sở để tổng hợp nhân tạo protein bằng phương pháp hóa học hoặc các biện pháp công nghệ sinh học.

Do cách liên kết giữa các acid amine để tạo thành chuỗi polipeptide, trong mạch dài polipeptide luôn lặp lại các đoạn -CO-NH-CH-

Mạch bên của các acid amine không tham gia tạo thành bộ khung của mạch, mà ở

bên ngoài mạch polipeptide.

Kết quả nghiên cứu của Paulin và Cori (Linus Pauling, Robert Corey 1930) và những người khác cho thấy nhóm peptide (-CO-NH-CH- ) là phẳng và “cứng”.

H của nhóm -NH- luôn ở vị trí trans so với O của nhóm carboxyl. Nhưng nhóm peptide có cấu trúc hình phẳng, nghĩa là tất cả các nguyên tử tham gia trong liên kết peptide nằm trên cùng một mặt phẳng. Paulin và Cori đã xác định được khoảng cách giữa N và C của liên kết đơn (1,46 AO) và khoảng cách giữa C và N trong không gian. Trong liên kết đôi -C=N-, khoảng cách này là 1,27 AO. Như vậy, liên kết peptide có một phần của liên kết đôi, có thể hình thành dạnh enol như sau:

-C-N- C=N-

Trong tế bào protein thường tồn tại ở các bậc cấu trúc không gian. Sau khi chuỗi polypeptid – protein bậc I được tổng hợp tại ribosome, nó rời khỏi ribosome và hình thành cấu trúc không gian (bậc II, III, IV) rồi mới di chuyển đến nơi sử dụng thực hiện chức năng của nó.

Theo Paulin và Cori (1951), có 2 kiểu cấu trúc chính là xoắn α và phiến gấp nếp β.

Tất cả các nhóm -CO-, -NH- trong liên kết peptide của mạch polipeptide đều tạo thành liên kết hidro theo cách này.

Tỉ lệ % xoắn α trong phân tử protein khác nhau thay đổi khá nhiều.

Khi tạo thành cấu trúc xoắn α, khả năng làm quay mặt phẳng ánh sáng phân cực sang bên phải tăng lên, vì thế có thể dựa vào tình chất này để xác định % xoắn trong phân tử protein.

Cấu trúc phiến gấp β (β sheet)

Cấu trúc phiến gấp β tìm thấy trong fiborin của tơ, nó khác với xoắn α ở một số điểm như sau:

+Đoạn mạch polipeptide có cấu trúc phiến gấp β thường duỗi dài ra chú không cuộn xoắn chặt như xoắn α. Khoảng cách giữa 2 gốc acid amine kề nhau là 3,5AO.

Trong phân tử của nhiều protein hình cầu cuộn chặt, còn gặp kiểu cấu trúc “quay- β”. Ở đó mạch polipeptide bị đảo hướng đột ngột. Đó là do tạo thành liên kết hidro giữa nhóm -CO của liên kết peptide thứ n với nhóm -NH của liên kết peptide thứ n+2

-Cấu trúc kiểu “xoắn colagen”

3 mạc polipeptide trong “dây cáp” nối với nhau bằng các liên kết hidro.

Ngoài các kiểu cấu trúc bậc II trên, trong phân tử của nhiều protein hình cầu còn có các đoạn mạch không cấu trúc xoắn, phần vô định hoặc cuộn lộn xộn.

Cấu trúc bậc ba là dạng không gian của cấu trúc bậc hai, làm cho phân tử protein có hình dạng gọn hơn trong không gian. Sự thu gọn như vậy giúp cho phân tử protein ổn định trong môi trường sống. Cơ sở của cấu trúc bậc ba là liên kết disulfid. Liên kết được hình thành từ hai phân tử cystein nằm xa nhau trên mạch peptid nhưng gần nhau trong cấu trúc không gian do sự cuộn lại của mạch oevtid. Đây là liên kết đồng hoá trị nên rất bền vững.

Ngoài liên kết disulfit, cấu trúc bậc ba còn được ổn định (bền vững) nhờ một số liên kết khác như:

Domain cấu trúc (Structural domain) được nghiên cứu từ 1976, đến nay người ta cho rằng sự hình thành domain rất phổ biến ở các chuỗi peptid tương đối dài.

Phân tử protein có cấu trúc bậc IV có thể phân li thuận nghịch thành các tiểu phần đơn vị. Khi phân li, hoạt tính sinh học của nó bị thay đổi hoặc có thể mất hoàn toàn. Do tồn tại tương tác giữa các tiểu phần đơn vị nên khi kết hợp với một chất nào đó dù là phân tử bé cũng kéo theo những biến đổi nhất định trong cấu trúc không gian của chúng.

Ví dụ về cấu trúc bậc bốn:

-Protein được hình thành từ hàng chục đến hàng trăm các gốc acid amine.

Cấu trúc của protein:

-Cấu trúc bậc I:

+Thành phần và trình tự sắp xếp của các acid amin trong mạch polypeptide gọi là cấu trúc bậc I của protein.

+Liên kết trong cấu trúc bậc I là liên kết peptide giữa các acid amin.

-Cấu trúc bậc II:

+Pauling và Corsy(1955) : cho rằng mỗi vòng xoắn chứa 3,6 acide amin.

-Cấu trúc bậc III:

+xoắn α lại tự xoắn cuộn gập trong không gian tạo thành dạng hình cầu hay slípoit- cấu trúc bậc 3.

-Cấu trúc bậc IV:

+ Cấu trúc tổ hợp của 2 hay nhiều tiểu đơn vị (polypeptide) cấu trúc bậc 3 tạo thành.

+Hình thành và ổn định nhờ các lực tương tác các nhóm bên phân bố trên bề mặt các tiểu đơn vị, liên kết hydro, liên kết kị nước hoặc các loại liên kết mạnh hơn như liên kết ester, liên kết disfide,…

Bai Giang Cau Truc May Tinh

Published on

1. Cấu trúc Máy tính 1GV: Đinh Đồng Lưỡng TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI GIẢNG CẤU TRÚC MÁY TÍNH (Computer Structure)

2. Cấu trúc Máy tính 2GV: Đinh Đồng Lưỡng Giới thiệu Cấu trúc Máy tính (Computer Structure) Trình b yầ : Đinh Đồng Lưỡng. TĐ : 058.832078 Mobile: 0914147520 Email: luongdd10@yahoo.com

3. Cấu trúc Máy tính 3GV: Đinh Đồng Lưỡng Mục đích và yêu cầu Mục đích:  Tìm hiểu cấu trúc và tổ chức các máy tính.  Tìm hiểu nguyên lý hoạt động cơ bản Máy tính.  Giới thiệu cấu trúc máy tính tiên tiến của Intel. Yêu cầu:  Có kiến thức lập trình cơ bản.  Sinh viên đọc tài liệu và làm việc theo nhóm để thực hiện báo cáo trên lớp.

4. Cấu trúc Máy tính 4GV: Đinh Đồng Lưỡng Tài liệu tham khảo (sách) 1.Willian Stallings – Computer Organization and Architecture. 2.Andrew Stamenbaum – Structure Computer Organization. 3.Cẩm nang sữa chữa và nâng cấp máy tính cá nhân Nguyễn Đăng Khoa 4.Giáo trình bảo trì và nâng cấp máy tính (Trường KHTN – TPHCM ) Lê Công Bảo 5. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thông máy RON WHITE – Nguyễn Trọng Tuấn (Dịch)

5. Cấu trúc Máy tính 5GV: Đinh Đồng Lưỡng Tài liệu tham khảo (trang web) @www.williamstallings.com @ocw.mit.edu @www.intel.com @www.asus.com @www.gigabyte.com @www1.guidePC.com

6. Cấu trúc Máy tính 6GV: Đinh Đồng Lưỡng Nội dung môn học 1. Giới thiệu chung. 2. Hệ thống máy tính. 3. Biểu diễn dữ liệu và số học máy tính. 4. Bộ xử lý trung tâm. 5. Bộ nhớ Máy tính. 6. Hệ thống vào ra.

7. Cấu trúc Máy tính 7GV: Đinh Đồng Lưỡng Chương 1 1.1 Khái niệm chung máy tính 1.2 Phân loại máy tính 1.3 Sự tiến hóa của máy tính Giới thiệu chung

8. Cấu trúc Máy tính 8GV: Đinh Đồng Lưỡng 1.1 Khái niệm chung Máy tính(computer) là thiết bị điện tử thực hiện công việc sau:  nhận thông tin vào.  xử lý thông tin theo chương trình nhớ sẵn bên trong bộ nhớ máy tính.  đưa thông tin ra. Chương trình (Program): chương trình là dãy các câu lệnh nằm trong bộ nhớ, nhằm mục đích hướng dẫn máy tính thực hiện một công việc cụ thể nào đấy. Máy tính thực hiện theo chương trình.

9. Cấu trúc Máy tính 9GV: Đinh Đồng Lưỡng Phần mềm (Software): Bao gồm chương trình và dữ liệu. Phần cứng (Hardware): Bao gồm tất cả các thành phần vật lý cấu thành lên hệ thống Máy tính. Phần dẻo (Firmware): Là thành phần chứa cả hai thành phần trên. Kiến trúc máy tính(Computer Architecture) đề cập đến các thuộc tính của hệ thống máy tính dưới cái nhìn của người lập trình. Hay nói cách khác, là những thuộc tính ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thực hiện logic của chương trình. Bao gồm: tập lệnh, biểu diễn dữ liệu, các cơ chế vào ra, kỹ thuật đánh địa chỉ,… 1.1 Khái niệm chung

10. Cấu trúc Máy tính 10GV: Đinh Đồng Lưỡng Tổ chức máy tính(Computer Organization): đề cập đến các khối chức năng và liên hệ giữa chúng để thực hiện những đặc trưng của kiến trúc. Ví dụ: trong kiến trúc bộ nhân: đây là thuộc tính của hệ thống xử lý. Bộ nhân này sẽ được tổ chức riêng bên trong máy tính hoặc nó được tính toán nhiều lần trên bộ cộng để cũng được một kết qủa nhân tương ứng. Cấu trúc máy tính(Computer Structure): là những thành phần của máy tính và những liên kết giữa các thành phần. Ở mức cao nhất máy tính bao gồm 4 thành phần: 1.1 Khái niệm chung

11. Cấu trúc Máy tính 11GV: Đinh Đồng Lưỡng Bộ xử lý : điều khiển và xử lý số liệu. Bộ nhớ : chứa chương trình và dữ liệu. Hệ thống vào ra : trao đổi thông tin giữa máy tính với bên ngoài. Liên kết giữa các hệ thống : liên kết các thành phần của máy tính lại với nhau. 1.1 Khái niệm chung

12. Cấu trúc Máy tính 12GV: Đinh Đồng Lưỡng  Mô hình phân lớp của hệ thống CÁC TRÌNH ỨNGCÁC TRÌNH ỨNG DỤNGDỤNG CÁC PHẦN MỀM TRUNG GIANCÁC PHẦN MỀM TRUNG GIAN HỆ ĐIỀU HÀNHHỆ ĐIỀU HÀNH PHẦN CỨNG MÁY TÍNHPHẦN CỨNG MÁY TÍNH Người dùngNgười dùng Nhà Tkế OSNhà Tkế OS Nhà lập trìnhNhà lập trình 1.1 Khái niệm chung

13. Cấu trúc Máy tính 13GV: Đinh Đồng Lưỡng  Mô hình cơ bản Các thiết bịCác thiết bị nhậpnhập Các thiết bịCác thiết bị xuấtxuất XỬ LÝXỬ LÝ TRUNG TÂMTRUNG TÂM BỘ NHỚBỘ NHỚ CHÍNHCHÍNH 1.1 Khái niệm chung

14. Cấu trúc Máy tính 14GV: Đinh Đồng Lưỡng  Sơ đồ cấu trúc máy tính Computer Main Memory Input Output Systems Interconnection Peripherals Central Processing Unit Computer Communication lines 1.1 Khái niệm chung

15. Cấu trúc Máy tính 15GV: Đinh Đồng Lưỡng  Sơ đồ cấu trúc CPU Computer ArithmeticArithmetic andand Login UnitLogin Unit ControlControl UnitUnit Internal CPUInternal CPU InterconnectionInterconnection RegistersRegisters CPU I/O Memory System Bus CPU 1.1 Khái niệm chung

16. Cấu trúc Máy tính 16GV: Đinh Đồng Lưỡng Chức năng(Computer Function): là mô tả hoạt động của hệ thống hay từng thành phần của hệ thống. Chức năng chung của một hệ thống bao gồm: Xử lý dữ liệu. Lưu trữ dữ liệu. Vận chuyển dữ liệu. Điều khiển 1.1 Khái niệm chung

17. Cấu trúc Máy tính 17GV: Đinh Đồng Lưỡng  Sơ đồ chức năng máy tính DataData MovementMovement ApparatusApparatus ControlControl MechanismMechanism DataData StorageStorage FacilityFacility DataData ProcessingProcessing FacilityFacility 1.1 Khái niệm chung

18. Cấu trúc Máy tính 18GV: Đinh Đồng Lưỡng 1.2 Phân loại máy tính Phân loại theo phương pháp truyền thống Máy vi tính ( Microcomputer) Máy tính nhỏ (Minicomputer) Máy tính lớn (Mainframe Computer) Siêu máy tính (Super Computer) Phân loại theo phương pháp hiện đại Máy tính để bàn (Desktop Computer) Máy chủ (Servers) Máy tính nhúng (Embedded Computer)

19. Cấu trúc Máy tính 19GV: Đinh Đồng Lưỡng Máy để bàn:  là loại máy thông dụng nhất hiện nay.  bao gồm máy tính cá nhân (PC: Persional Computer) và trạm (Workstation Computer).  giá mua 100$ đến 10.000$ Máy chủ  là máy phục vụ(server)  dùng trong mạng theo mô hình Clent/Server  có tốc độ, hiệu năng, bộ nhớ và độ tin cậy cao  giá vài chục nghìn đến vài chục triệu đô 1.2 Phân loại máy tính

20. Cấu trúc Máy tính 20GV: Đinh Đồng Lưỡng Máy tính nhúng  được đặt trong nhiều thiết bị khác nhau để điều khiển thiết bị làm việc  được thiết kế chuyên dụng  ví dụ: điện thoại di động, bộ điều khiển các thiết gia đình, Router định tuyến,… 1.2 Phân loại máy tính

21. Cấu trúc Máy tính 21GV: Đinh Đồng Lưỡng 1.3 Sự tiến hóa của máy tính Sự phát triển của máy tính chia ra 4 thế hệ: Thế hệ 1: Máy tính dùng đèn chân không (Vacumm Tube) 1946-1955 Thế hệ 2: Máy tính dùng Transitor (1955-1965) Thế hệ 3: Máy tính dùng mạch tích hợp IC (Intergrated Circuit) 1966 – 1980 Thế hệ 4: Máy tính dùng mạch tích hợp cực lớn VLSI (Very Large Scale Intergrated )1980 đến nay

22. Cấu trúc Máy tính 22GV: Đinh Đồng Lưỡng Máy tính ENIAC Electronic Numerical Integrator And Computer

23. Cấu trúc Máy tính 23GV: Đinh Đồng Lưỡng Đề xuất năm 1943 và hoàn thành 1946 được sử dụng đến1955 do thầy trò Eckert và Mauchly Trường đại học Pennsylvania của Mỹ Đặc điểm chính: Nặng 30 tấn, chiến diện tích 150m2 và sử dụng 140KW. 5000 nghìn phép cộng trên giây. Sử dụng hệ thập phân. Lập trình bằng công tắc. Sử dụng 18000 bóng đèn điện tử (vacuum tubes) 1.3 Sự tiến hóa của máy tính

24. Cấu trúc Máy tính 24GV: Đinh Đồng Lưỡng Máy tính Von Neumann  Máy tính IAS(Institute for Advanced Studies)  Máy có mô hình cơ bản là máy tính này nay  Thế kế 1947 hoàn thành 1952  Xây dựng dựa trên ý tưởng của Turring (Mỹ) và Von Neumann(Anh) Main Memory Arithmetic and ogic Unit Program Control Unit Input Output Equipment

25. Cấu trúc Máy tính 25GV: Đinh Đồng Lưỡng  Các sản phẩm của công nghệ VLSI(Very Large Scale Integrated)  Bộ vi xử lý được chế tạo trên một con chip  Vi mạch điều khiển tổng hợp (Chipset)  Bộ nhớ bán dẫn độc lập( ROM, RAM) thiết kế thành Module  Các bộ vi điều khiển chuyên dụng.  Bộ vi xử lý đầu tiên của Intel 4004 năm1971  Bộ xử lý được coi hoàn thiện nhất là 8088/8086 năm 1978,1979 đây được coi là ngày sinh nhật của các máy tính sau này 1.3 Sự tiến hóa của máy tính

26. Cấu trúc Máy tính 26GV: Đinh Đồng Lưỡng Máy Micral, André Trương Trọng Thi sáng chế  Micral Pháp, máy vi tính lắp ráp hoàn toàn đầu tiên

27. Cấu trúc Máy tính 27GV: Đinh Đồng Lưỡng CeleronPentium 4 (Intel)20032003 CeleronPentium II (Intel)19971997 CeleronPentium III (Intel)19991999 8086 (Intel)19781978 80286 (Intel)19801980 8088 (Intel)19791979 Pentium (Intel)19931993 Lịch sử phát triển máy tính thế hệ thứ 4Lịch sử phát triển máy tính thế hệ thứ 4 1.3 Sự tiến hóa của máy tính

28. Cấu trúc Máy tính 28GV: Đinh Đồng Lưỡng Chương 2 Hệ thống máy tính 2.1 Các thành phần cơ bản của máy tính 2.2 Hoạt động cơ bản của máy tính 2.3 Liên kết hệ thống

29. Cấu trúc Máy tính 29GV: Đinh Đồng Lưỡng 2.1 Các thành phần cơ bản của máy tính  Mô hình cơ bản của máy tính. Các mô hình máy tính hiện nay được thiết kế dựa trên kiến trúc Von Neumann.  Các đặc điểm kiến trúc của Von Neumann:  Dữ liệu và chương trình chứa trong bộ nhớ đọc ghi.  Bộ nhớ được đánh địa chỉ cho các ngăn nhớ không phụ thuộc vào nội dung của chúng.  Máy tính thực hiện lệnh một cách tuần tự.

30. Cấu trúc Máy tính 30GV: Đinh Đồng Lưỡng  Sơ đồ cấu trúc cơ bản của máy tính  Bộ xử lý trung tâm (CPU): Điều khiển hoạt động của máy tính và xử lý số liệu  Hệ thống nhớ: chứa chương trình và dữ liệu đang được xử lý.  Hệ thống vào/ra (I/O: Input/Output) : trao đổi thông tin giữa bên ngoài và bên trong máy tính  Liên kết hệ thống (Interconnection): kết nối và vận chuyển thông tin giữa các thành phần với nhau 2.1 Các thành phần cơ bản của máy tính

31. Cấu trúc Máy tính 31GV: Đinh Đồng Lưỡng 1.Bộ xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) Chức năng: Điều khiển toàn bộ hoạt động của máy tính. Xử lý dữ liệu (vd: các phép toán số học và logic) Nguyên tắc hoạt động: CPU hoạt động theo chương trình nằm trong bộ nhớ chính. Cấu trúc cơ bản CPU Đơn vị điều khiển (CU:Control Unit): Điều khiển hoạt động của máy tính theo chương trình đã định sẵn. Đơn vị số học và logic (ALU: Arithmetic And Logic Unit): thực hiện các phép toán số học và logic trên các dữ liệu cụ thể. Tập thanh ghi (RF: Register File): Lưu trữ các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động của CPU. Đơn vị nối ghép BUS(BIU: Bus Interface Unit): kết nối và trao đổi thông tin giữa Bus bên trong và Bus bên ngoài CPU.

32. Cấu trúc Máy tính 32GV: Đinh Đồng Lưỡng  Bộ vi xử lý hoạt động theo xung nhịp(clock) có tần số xác định.  Tốc độ vi xử lý được đánh giá gián tiếp thông qua tần số xung nhịp.  Gọi To : chu kỳ xung nhịp, fo =1/To tần số xung nhịp.  Mỗi thao tác của bộ xử lý cần kTo . To càng nhỏ thì bộ xử lý chạy càng nhanh  Ví dụ: Một máy tính Pentium 4 tốc độ 2GHz Ta có fo =2GHz=2.109 Hz To = 1/fo =1/2.109 = 0.5ns 1.Bộ xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit)

33. Cấu trúc Máy tính 33GV: Đinh Đồng Lưỡng 2. Bộ nhớ máy tính  Chức năng: Lưu trữ chương trình và dữ liệu. Các thao tác cơ bản: Thao tác đọc dữ liệu (Read) Thao tác ghi dữ liệu (Write)  Các thành phần chính Bộ nhớ trong (Internal Memory) Bộ nhớ ngoài (External Memory)

34. Cấu trúc Máy tính 34GV: Đinh Đồng Lưỡng Bộ nhớ trong(Internal Memory)  Chức năng và đặc điểm: Chứa thông tin mà CPU có thể trao đổi trực tiếp Tốc độ rất nhanh Dung lượng không lớn Sử dụng bộ nhớ bán dẫn RAM, ROM  Các loại bộ nhớ Bộ nhớ chính (Main memory) Bộ nhớ Cache (Cache Memory) hay gọi bộ nhớ đệm

35. Cấu trúc Máy tính 35GV: Đinh Đồng Lưỡng Bộ nhớ chính (main memory)  Chứa chương trình và dữ liệu đang được sử dụng bởi CPU  Bộ nhớ chính được tổ chức thành các ngăn nhớ và được đánh địa chỉ  Ngăn nhớ thường được tổ chức theo byte  Nội dung của một ngăn nhớ có thể thay đổi nhưng địa chỉ vật lý của nó đã được đánh là không thay đổi

36. Cấu trúc Máy tính 36GV: Đinh Đồng Lưỡng Bộ nhớ đệm nhanh(cache memory)  Đây là bộ nhớ bán dẫn có tốc độ nhanh và chúng được đặt đệm giữa CPU và bộ nhớ chính nhằm tăng tốc truy xuất của CPU tới bộ nhớ chính.  Dung lượng nhỏ hơn rất nhiều bộ nhớ chính  Tốc độ nhanh hơn rất nhiều lần  Ngay nay Cache được tích hợp vào trong bộ vi xử lý và nó trong suốt với người sử dụng.  Bộ nhớ Cache thông thường được chia ra thành 2 mức.  Cache có thể có hoặc không

37. Cấu trúc Máy tính 37GV: Đinh Đồng Lưỡng Chi tiết cấu trúc bộ nhớ Cache 2. Bộ nhớ máy tính

38. Cấu trúc Máy tính 38GV: Đinh Đồng Lưỡng Bộ nhớ ngoài(External memory) Chức năng và đặc điểm  Lưu trữ tài nguyên phần mềm Máy tính.  Được kết nối với hệ thống như thiết bị vào ra.  Dung lượng rất lớn (vài trăm GB)  Tốc độ chậm Các loại bộ nhớ ngoài  Bộ nhớ từ: Đĩa cứng, đĩa mềm,…  Bộ nhớ quang: CD, VCD, DVD,…  Bộ nhớ bán dẫn: flash Disk, memory Card, pen Disk,…

39. Cấu trúc Máy tính 39GV: Đinh Đồng Lưỡng Hệ thống vào ra (Input/Output System)  Chức năng: trao đổi thông tin giữa máy tính với thế giới bên ngoài.  Thao tác cơ bản  Vào dữ liệu (In)  Ra dữ liệu (Out)  Các thành phần chính  Thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices)  Các Module I/O (IO Module)

40. Cấu trúc Máy tính 40GV: Đinh Đồng Lưỡng  Cấu trúc vào ra cơ bản Port I/OPort I/O Port I/OPort I/O Port I/OPort I/O Tbị ngoại vi 1Tbị ngoại vi 1 Tbị ngoại vi 2Tbị ngoại vi 2 Tbị ngoại vi nTbị ngoại vi n Mo_Mo_ duledule I/OI/OBus máy tínhBus máy tính Hệ thống vào ra (Input/Output System)

41. Cấu trúc Máy tính 41GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết bị ngoại vi (Peripherals) Các thiết bị ngoại vi (Peripherals) – Chức năng: chuyển đổi thông tin từ bên ngoài thành dữ liệu máy tính và ngược lại. – Các thiết bị ngoại vi cơ bản:  Thiết bị vào: bàn phím, chuột, …  Thiết bị ra: máy in, màn hình,…  Thiết bị nhớ: đĩa từ, quang,….  Thiết bị truyền thông: Modem,…

42. Cấu trúc Máy tính 42GV: Đinh Đồng Lưỡng Module vào ra Chức năng: nối ghép thiết bị ngoại vi với máy tính  Mỗi Module có 1 hay nhiều cổng vào ra  Mỗi cổng được đánh địa chỉ xác định Các thiết bị ngoại vi được kết nối với máy tính thông qua cổng vào ra (ví dụ: COM, LPT, USB, VGA,…)

43. Cấu trúc Máy tính 43GV: Đinh Đồng Lưỡng 2.2 Hoạt động của máy tính 1. Thực hiện chương trình Là hoạt động cơ bản của Máy tính. Máy tính lặp đi lặp lại quá trình thực hiện lệnh gồm hai bước cơ bản:  Nhận lệnh (Fetch)  Thực hiện lệnh (Execute) Thực hiện chương trình dừng khi:  Mất nguồn  Gặp lệnh dừng  Gặp tình huống không giải quyết được(lỗi)

44. Cấu trúc Máy tính 44GV: Đinh Đồng Lưỡng Chu kỳ thực hiện lệnh BeginBegin EndEnd Nhận lệnhNhận lệnh Thực thi lệnhThực thi lệnh

45. Cấu trúc Máy tính 45GV: Đinh Đồng Lưỡng 1. Thực hiện chương trình Nhận lệnh (Fetch)  Bắt đầu mỗi chu kỳ lệnh là CPU tiến hành lấy lệnh từ bộ nhớ chính. Trong quá trình lấy và thực hiện lệnh có 2 thanh ghi CPU mà ta quan tâm đó PC (Program Counter)và thanh ghi IR(Instruction Register)  Bộ đếm chương trình thanh ghi PC giữ địa chỉ của lệnh sẽ được nhận.  CPU lấy lệnh từ ngăn nhớ được trỏ bởi PC đưa vào thanh ghi lệnh IR lưu giữ  Sau mỗi lệnh được nhận thì nội dung của thanh ghi PC tự động tăng để trỏ tới lệnh kế tiếp sẽ được thực hiện.

46. Cấu trúc Máy tính 46GV: Đinh Đồng Lưỡng Thực hiện (Execute)  Bộ xử lý giải mã lệnh đã được nhận và phát tín hiệu điều khiển thực hiện thao tác mà lệnh yêu cầu.  Thực hiện trao đổi giữa CPU và bộ nhớ chính  Thực hiện trao đổi giữa CPU và Module I/O.  Xử lý dữ liệu thực hiện các phép toán số học và logic.  Điều khiển rẽ nhánh.  Kết hợp các thao tác trên. 1. Thực hiện chương trình

47. Cấu trúc Máy tính 47GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: Thực hiện chương trình 0001: loader 0010: store 0101: add

48. Cấu trúc Máy tính 48GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: Thực hiện chương trình

49. Cấu trúc Máy tính 49GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: Thực hiện chương trình

50. Cấu trúc Máy tính 50GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: Thực hiện chương trình

51. Cấu trúc Máy tính 51GV: Đinh Đồng Lưỡng 2. Ngắt (Interrupt) Khái niệm chung về ngắt: Ngắt là cơ chế cho phép CPU tạm dừng chương trình đang thực hiện chuyển sang thực hiện một chương trình khác, gọi là chương trình con phục vụ ngắt. Các loại ngắt  Ngắt do lỗi thực hiện chương trình: chia cho 0  Ngắt do lỗi phần cứng: lỗi RAM  Ngắt do module I/O phát ra tín hiệu ngắt đến CPU yêu cầu trao đổi dữ liệu Hoạt động của ngắt

53. Cấu trúc Máy tính 53GV: Đinh Đồng Lưỡng  Chu kỳ lệnh với ngắt 2. Ngắt (Interrupt) Bắt đầuBắt đầu DừngDừng Nhận lệnhNhận lệnh Thực hiệnThực hiện Ngắt?Ngắt? Chương trìnhChương trình con phục vụ ngắtcon phục vụ ngắt N Y

54. Cấu trúc Máy tính 54GV: Đinh Đồng Lưỡng Xử lý tín hiệu ngắt  Cấm ngắt: Bộ xử lý bỏ qua các ngắt tiếp theo trong khi đang xử lý ngắt.  Các ngắt vẫn đang đợi và được kiểm tra sau khi ngắt đầu tiên được thực hiện xong  Các ngắt được thực hiện tuần tự nếu cùng thứ tự ưu tiên.  Các ngắt trong máy tính máy tính được định nghĩa mức độ ưu tiên khác nhau.  Ngắt có mức ưu tiên thấp có thể bị ngắt bởi ngắt có ưu tiên cao hơn. Vì vậy có thể xảy ra tình trạng ngắt lồng nhau 2. Ngắt (Interrupt)

55. Cấu trúc Máy tính 55GV: Đinh Đồng Lưỡng  Là hoạt động trao đổi dữ liệu giữa thiết bị ngoại vi với bên trong máy tính  Các kiểu hoạt động I/O: CPU trao đổi dữ liệu với module vào ra. Module vào ra trao đổi dữ liệu trực tiếp với bộ nhớ chính 3. Hoạt động vào ra

56. Cấu trúc Máy tính 56GV: Đinh Đồng Lưỡng 2.3 Liên kết hệ thống 1. Thông tin các thành phần trong máy tính  Kết nối Module nhớ bao gồm  Địa chỉ: nhận địa chỉ để xác định ngăn nhớ  Dữ liệu: truyền nhận dữ liệu và lệnh từ bộ nhớ  Tín hiệu điều khiển: Bao gồm tín hiệu điều khiển đọc và tín hiệu điều khiển ghi ModuleModule nhớnhớ DỮ LIỆUDỮ LIỆU ĐỊA CHỈĐỊA CHỈ Dữ liệu hoặc lệnh T/h đk đọc T/h đk ghi

57. Cấu trúc Máy tính 57GV: Đinh Đồng Lưỡng  Kết nối Module I/O  Địa chỉ: nhận địa chỉ để xác định cổng vào ra  Dữ liệu: nhận dữ liệu từ thiết bị ngoại vi, CPU hay bộ nhớ chính, đưa ra dữ liệu tới thiết bị ngoại vi, CPU hay bộ nhớ chính.  Nhận các tín hiệu điều khiển từ CPU  Phát tín hiệu điều khiển đến TBNV  Phát tín hiệu yêu cầu của TBNV tới CPU ModuleModule I/OI/O DỮ LIỆU MT&TBNVDỮ LIỆU MT&TBNV ĐỊA CHỈĐỊA CHỈ T/h đk đọc T/h đk ghi DỮ LIỆU MT&TBNVDỮ LIỆU MT&TBNV ĐỊA CHỈĐỊA CHỈ T/h đk TBNV T/h yêu cầu ngắt 2.3 Liên kết hệ thống

58. Cấu trúc Máy tính 58GV: Đinh Đồng Lưỡng  Kết nối CPU  CPU phát địa chỉ đến bộ nhớ hay Module vào ra.  Đọc lệnh và dữ liệu  Đưa dữ liệu ra sau khi xử lý  Phát tín hiệu điều khiển đến Module nhớ hay Module vào ra  Nhận các tín hiệu ngắt. 2.3 Liên kết hệ thống CPUCPU DỮ LIỆUDỮ LIỆU LỆNHLỆNH T/h y/c ngắt DỮ LIỆUDỮ LIỆU ĐỊA CHỈĐỊA CHỈ T/h đkhiển

59. Cấu trúc Máy tính 59GV: Đinh Đồng Lưỡng  Khái niệm BUS: Bus là tập hợp các đường dây dùng để vận chuyển thông tin từ thành phần này tới thành phần khác bên trong máy tính.  Độ rộng của BUS : là số đường dây có khả năng vận chuyển các bit thông tin đồng thời.  Phân loại BUS: theo chức năng ta chia bus ra làm 3 loại: BUS địa chỉ, BUS dữ liệu và BUS điều khiển 2. Cấu trúc BUS

60. Cấu trúc Máy tính 60GV: Đinh Đồng Lưỡng  BUS địa chỉ : Chức năng: dùng để vận chuyển địa chỉ từ CPU đến các Module nhớ hay các Module vào ra, nhằm để xác định ngăn nhớ hay cổng vào ra nào cần truy xuất trao đổi thông tin. (đây là BUS một chiều). Độ rộng của BUS địa chỉ (A0 ,A1 ,…, An-1 ) Cho biết khả năng quản lý cực đại số các ngăn nhớ. Nếu sử dụng độ rộng bus địa chỉ n đường thì dung lượng cực đại của bộ nhớ có thể quản lý là 2n ngăn nhớ hay tương đương với 2n byte nhớ (nếu mỗi ngắn nhớ 1 byte) 2.3 Liên kết hệ thống

61. Cấu trúc Máy tính 61GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: Bus địa chỉ của một số bộ VXL là  8088/8086 n=20 220 (1MB)  80286 n=24 224 (16MB)  80386…Pentium n=32 232 (4GB)  Pentium II, III,IV n=36 236 (64GB) 2.3 Liên kết hệ thống

63. Cấu trúc Máy tính 63GV: Đinh Đồng Lưỡng  BUS điều khiển: Tập hợp các tín hiệu điều khiển gồm có  Các tín hiệu phát ra từ CPU để điều khiển Module nhớ và Module vào ra.  Các tín hiệu từ Module nhớ, Module vào ra gởi đến CPU yêu cầu.  Ngoài ra còn là BUS cung cấp nguồn tín hiệu xung nhịp (clock) với các BUS đồng bộ.  Một số tín hiệu điển hình 2.3 Liên kết hệ thống

64. Cấu trúc Máy tính 64GV: Đinh Đồng Lưỡng  Tín hiệu (MemR) điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ từ ngăn nhớ xác định. (IOR) Tín hiệu đọc dữ liệu từ một cổng vào ra.  Tín hiệu (MemW) điều khiển ghi dữ liệu có sẵn trên BUS dữ liệu đến một ngăn nhớ xác định. Tín hiệu điều khiển (IOW) ghi dữ liệu có sẵn ra cổng.  Interrupt Request(INTR) tín hiệu yêu cầu ngắt từ các thiết bị ngoại vi  Interrupt Acknowlegde(INTA) tín hiệu chấp nhận ngắt phát ra từ CPU  Ngoài ra còn có các tín hiệu khác như: t/h yêu cầu và chấp nhận CPU chuyển nhượng BUS (BRQ,BGT),… 2.3 Liên kết hệ thống

65. Cấu trúc Máy tính 65GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặc điểm của cấu trúc đơn BUS.  Có nhiều thành phần nối vào một BUS chung.  Tại một thời điểm chỉ phục vụ được một yêu cầu trao đổi dữ liệu.  Các thành phần nối vào BUS có thể có tốc độ khác nhau.  Các module nhớ và module vào ra phụ thuộc vào cấu trúc của CPU. Khắc phục:  Xây dựng cấu trúc đa BUS bao gồm các hệ thống BUS khác nhau về tốc độ.  Trong hầu hết các máy PC bus được phân 3 cấp và các bus nối với nhau thông qua cầu nối BUS 2.3 Liên kết hệ thống

66. Cấu trúc Máy tính 66GV: Đinh Đồng Lưỡng 2.3 Liên kết hệ thống Bộ VXLBộ VXL Cầu nốiCầu nối BUSBUS Cầu nốiCầu nối BUSBUS BUS bộ VXL BUS bộ nhớ chính BUS vào/ra tốc độ chậm

67. Cấu trúc Máy tính 67GV: Đinh Đồng Lưỡng Cấu trúc Pentium II điển hình IntelIntel PemtiumPemtium NorthNorth BrigdeBrigde SouthSouth BridgeBridge SuperSuper I/OI/O CacheCache L2L2 ROMROM Cache L1 BUS 66MHz của VXL BUS ISA BUS PCI LPT COM1 COM2 Đĩa mềm Bàn phím Chuột IDE1 IDE2 Khe cắm PCI Khe cắm ISA USB1 USB2 CMOS & RTC 66MHz 66MHz SIMM EDO (16) DIMM SDRAM (66)

69. Cấu trúc Máy tính 69GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: Cấu hình một máy tính  Intel MotherBoard D915PBLL, Socket T ATX 800FSB, DDR2 533, PCI-E 16x, SATA, 8ch Audio & LAN  3.2GHz Pentium IV processor.  512 MB DDRAM.  80 GB hard disk.  keyboard and a mouse,  foppy disk drive,  24x speed DVD drive,  19″ monitor with 1280 x 1024 pixels resolution,  56 Kbit Modem,  100 Mbit Ethernet card.

70. Cấu trúc Máy tính 70GV: Đinh Đồng Lưỡng Phần trao đổi và giải đáp

71. Cấu trúc Máy tính 71GV: Đinh Đồng Lưỡng Tóm tắt chương 2  Đặc điểm kiến trúc Von Neumann.  Cấu trúc và chức năng cơ bản của hệ thống máy tính.  Quy trình thực hiện chương trình trong máy tính.  Ngắt là gì? Tại sao phải sử dụng ngắt trong hệ thống máy tính.  BUS máy tính? Phân loại và chức năng BUS máy tính.  Cấu trúc đa bus trong máy tính.  Nhận diện được tất cả các thành phần phần cứng trong máy tính của bạn.

72. Cấu trúc Máy tính 72GV: Đinh Đồng Lưỡng Chương 3 Biểu diễn dữ liệu và số học máy tính 3.1 Các hệ đếm cơ bản 3.2 Mã hoá và lưu trữ trong máy tính 3.3 Biểu diễn số nguyên 3.4 Số học nhị phân 3.5 Biểu diễn số dấu chấm động 3.6 Biểu diễn ký tự

73. Cấu trúc Máy tính 73GV: Đinh Đồng Lưỡng 3.1 Các hệ đếm cơ bản  Hệ thập phân (Decimal System): con người sử dụng  Hệ nhị phân (Binary System): máy tính sử dụng  Hệ thập lục phân (Hexadecimal System): dùng biểu diễn rút ngắn số học nhị phân  Cách chuyển đổi giữa các hệ đếm.

74. Cấu trúc Máy tính 74GV: Đinh Đồng Lưỡng Hệ thập phân (decimal) Bộ ký tự cơ sở gồm 10 số: 0…9 Dạng tổng quát: an-1 an-2 an-3 …a1 a0 ,a-1 a-2 …a-m 45 123 =123,45 ∑ − −= = 1 10* n mi i iaA Ví dụ: 123,45 Phần nguyên : 123 : 10 = 12 dư 3 12 : 10 = 1 dư 2 1 : 10 = 0 dư 1 Phần phân : 0,45*10 = 4,5 0,5 *10 = 5 Trong đó (ai = 0…9).

75. Cấu trúc Máy tính 75GV: Đinh Đồng Lưỡng Hệ nhị phân(Binary) Bộ ký tự cơ sở gồm 2 số: 0,1 Dạng tổng quát: an-1 an-2 an-3 …a1 a0 ,a-1 a-2 …a-m Ví dụ: 11011,0112 = 24 +23 +21 +20 +2-2 +2-3 =27,375 Thập lục phân (hexadecimal) Bộ ký tự cơ sở: 0…9,A…F Dạng tổng quát: an-1 an-2 an-3 …a1 a0 ,a-1 a-2 …a-m Ví dụ: 89ABH = 1000 1001 1010 1011B. )1,0(2* 1 == ∑ − −= i n mi i i aaA )..,9..0(16* 1 FAaaA i n mi i i == ∑ − −= Hệ nhị phân (Binary) Hệ thập lục phân (Hexadecimal)

76. Cấu trúc Máy tính 76GV: Đinh Đồng Lưỡng 3.2 Mã hoá và lưu trữ trong máy tính Nguyên tắc chung về mã hoá dữ liệu Mọi dữ liệu được đưa vào máy tính được mã hoá thành số nhị phân. Các loại dữ liệu:  Dữ liệu nhân tạo: do con người quy ước  Dữ liệu tự nhiên: tồn tại khách quan với con người Mã hoá dữ liệu nhân tạo  Dữ liệu số nguyên: mã hoá theo một số chuẩn đã qui ước  Dữ liệu số thực: mã hoá bằng số dấu chấm động  Dữ liệu phi số (ký tự): mã hoá theo các bộ mã ký tự hiện hành như : ASCII, Unicode,…

78. Cấu trúc Máy tính 78GV: Đinh Đồng Lưỡng Thứ tự lưu trữ các byte dữ liệu MT Bộ nhớ chính tổ chức lưu trữ dữ liệu theo đơn vị byte Độ dài từ dữ liệu có thể chiếm từ 1 đến 4 byte. Vì vậy cần phải biết thứ tự chúng lưu trữ trong bộ nhớ chính đối các dữ liệu nhiều byte. Có hai cách lưu trữ được đưa ra  Little Endian (đầu nhỏ): Byte có ý nghĩa thấp hơn được lưu trữ trong bộ nhớ ở vị trí có địa chỉ nhỏ hơn.  Big Endian (đầu to): Byte có ý nghĩa thấp hơn được lưu trữ trong bộ nhớ ở vị trí có địa chỉ lớn hơn.

79. Cấu trúc Máy tính 79GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: lưu trữ một từ 32bit 0001 1010 0010 1011 0011 1100 0100 1101B 1 A 2 B 3 C 4 D H Biểu diễn trong ngăn nhớ theo 2 cách 300 4D 300 1A 301 3C 301 2B 302 2B 302 3C 303 1A 303 4D Little Endian Big Endian Thứ tự lưu trữ các byte dữ liệu MT

82. Cấu trúc Máy tính 82GV: Đinh Đồng Lưỡng  Ví dụ: n=8 0…28 -1 (255) n=16 0… 216 -1 (65535). n=32 0…232 -1 Ví dụ: Số nguyên không dấu

83. Cấu trúc Máy tính 83GV: Đinh Đồng Lưỡng Số nguyên có dấu  Số bù một và số bù hai ĐN: Cho một số nhị phân N được biểu diễn bởi n bit. Ta có  Số bù một của N bằng (2n -1)-N  Số bù hai của N bằng 2n -N Ví dụ: Cho số N = 0001 00012 được biểu diễn bởi n=8bit. Xác định số bù 1 và bù 2 của N. Ap dụng công thức 1111 1111 (2n -1) 0001 0001 N số bù một của N 1110 1110

84. Cấu trúc Máy tính 84GV: Đinh Đồng Lưỡng Số nguyên có dấu  Nhận xét: số bù một của một số N được xác định bằng cách đảo các bit trong N Ap dụng công thức 1 0000 0000 (2n ) 0001 0001 N số bù hai của N 1110 1111  Nhận xét: số bù hai của một số N được xác định bằng cách lấy số bù một của N cộng thêm 1 Số bù 2 của N =(số bù 1 của N)+1

86. Cấu trúc Máy tính 86GV: Đinh Đồng Lưỡng Số nguyên có dấu Trong đó: Bít có trọng số cao nhất (hay bit ngoài cùng bên trái của dãy nhị được máy tính sử dụng để biểu diễn dấu của giá trị) nếu: = 0 : thì số nhị phân cần tính giá trị là số dương. Dạng tổng quát là: 0an-2 an-3 …a0 = 1 : thì số nhị phân cần tính giá trị là số âm. Dạng tổng quát là: 1an-2 an-3 …a0

90. Cấu trúc Máy tính 90GV: Đinh Đồng Lưỡng 3.4 Biểu diễn số dấu chấm động Cho hai giá trị: Khối lượng mặt trời: 199000000000000000000000000000000000g Khối lượng điện tử: 0.00000000000000000000000000000910956g Để lưu trữ con số này thì máy tính cần đến số bit rất lớn. Như vậy, trong trường hợp này thì loại số có dấu chấm tĩnh sẽ rất bất tiện. Vì vậy tất cả máy tính lưu trữ những số trên dưới dạng dấu chấm động (floating point) 1.990 x 1033 và 0.910956x 10-27 hay theo số khoa học là : 1.999E+33 và 0.910956E-27.

91. Cấu trúc Máy tính 91GV: Đinh Đồng Lưỡng Dạng tổng quát chúng tôi Trong đó: M (Matissa) phần định trị R (Radix) cơ số E(Exponent) số mũ X=(-1)s 1.M 2E-B Trong đó: s: là bit dấu (s=0 phần định trị là dương; s=1 phần định trị là âm) M : là phần định trị. E: là số mũ được dịch chuyển đi B đơn vị. R đã được biết (R=2) máy tính lưu số dấu chấm động bao gồm hai thành phần chính 3.4 Biểu diễn số dấu chấm động

92. Cấu trúc Máy tính 92GV: Đinh Đồng Lưỡng Chuẩn IEEE 754-1985 phân định 3 dạng số dấu chấm động cơ bản (IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers ) Số có độ chính xác đơn dài 32 bit (single) Số có độ chính xác kép dài 64 bit (double) Số có độ chính xác mở rộng dài 128bit (quadruple) 3.4 Biểu diễn số dấu chấm động

93. Cấu trúc Máy tính 93GV: Đinh Đồng Lưỡng Loại Single Double Quadruple Bề rộng của trường (bit) S E M Tổng cộng E cực đại E cực tiểu Độ dịch 1 8 23 32 255 0 127 1 11 52 64 2047 0 1023 1 15 111 128 32767 0 16383 3.4 Biểu diễn số dấu chấm động

94. Cấu trúc Máy tính 94GV: Đinh Đồng Lưỡng S E M Biểu diễn số dấu chấm động chuẩn IEEE 32bit ± * e± S=1 phần định trị là âm S=0 phần định trị là dương E: giá trị E nằm trong 8 bit, là số mũ được dịch chuyển đi 127 M: phần định trị, giá trị nằm trong 23 bit Ta có số -2345,125 trong hệ thập phân. Hãy biểu diễn chúng dưới dạng chuẩn IEEE 32bit trong máy tính

101. Cấu trúc Máy tính 101GV: Đinh Đồng Lưỡng Phần trao đổi và giải đáp

102. Cấu trúc Máy tính 102GV: Đinh Đồng Lưỡng Ôn tập chương 3  Các hệ đếm, ý nghĩa của chúng trong máy tính.  Mã hóa dữ liệu trong máy tính.  Mã hóa số nguyên(mã hóa số nguyên có và không dấu).  Mã hóa số thực (số dấu chấm động)  Mã hóa ký tự (ASCII, Unicode)  Lưu trữ dữ liệu trong máy tính

103. Cấu trúc Máy tính 103GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặt câu hỏi Câu 1: Kết quả hiển thi lên màn hình là bao nhiêu? Khi thực hiện đoạn lệnh sau: Var a: shortint; Begin a:=-1; writeln(‘Gia tri a:=’,a); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, mem[seg(a):ofs(a)]); End.

104. Cấu trúc Máy tính 104GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặt câu hỏi Câu 2: Kết quả hiển thi lên màn hình là bao nhiêu? Khi thực hiện đoạn lệnh sau: Var a: shortint; Begin a:=-128; writeln(‘Gia tri a:=’,a); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, mem[seg(a):ofs(a)]); End.

105. Cấu trúc Máy tính 105GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặt câu hỏi Câu 3: Kết quả hiển thi lên màn hình là bao nhiêu? Khi thực hiện đoạn lệnh sau: Var a: shortint; Begin a:=$6A; writeln(‘Gia tri a:=’,a); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, mem[seg(a):ofs(a)]); End.

106. Cấu trúc Máy tính 106GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặt câu hỏi Câu 4: Kết quả hiển thi lên màn hình là bao nhiêu? Khi thực hiện đoạn lệnh sau: Var b : integer absolute 3715:100; a : shortint absolute 3715:100; Begin b:=$00B5; writeln(‘Gia tri a:=’,a); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, mem[seg(a):ofs(a)]); End.

107. Cấu trúc Máy tính 107GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặt câu hỏi Câu 5: Kết quả hiển thi lên màn hình là bao nhiêu? Khi thực hiện đoạn lệnh sau: Var b : integer absolute 3715:100; a: shortint absolute 3715:100; Begin b:=-75; writeln(‘Gia tri a:=’,a); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, mem[seg(a):ofs(a)]); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, mem[seg(a):ofs(a)+1]); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, memw[seg(a):ofs(a)]); End.

108. Cấu trúc Máy tính 108GV: Đinh Đồng Lưỡng Chương 4 Bộ xử lý trung tâm 4.1 Cấu trúc của CPU 4.2 Tập lệnh (Instruction File) 4.3 Hoạt động của CPU 4.4 Kiến trúc Intel

109. Cấu trúc Máy tính 109GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.1 Cấu trúc của CPU Nhiệm vụ CPU: thực hiện lệnh của chương trình.  Nhận lệnh (Fetch Instruction): CPU nhận lệnh từ bộ nhớ  Giải mã lệnh(Decode Instruction): Xác định thao tác mà lệnh yêu cầu  Nhận dữ liệu(Fetch Data): Nhận dữ liệu từ bộ nhớ hay cổng vào ra  Xử lý dữ liệu(Process Data): thực hiện các phép toán số học và logic đối với dữ liệu  Ghi dữ liệu (Write Data): Ghi dữ liệu ra bộ nhớ hay cổng vào ra.

110. Cấu trúc Máy tính 110GV: Đinh Đồng Lưỡng a. Cấu trúc CPU CPU RegisterRegister ControlControl UnitUnit ALUALU Control Data Address Bus Bus Bus System bus

111. Cấu trúc Máy tính 111GV: Đinh Đồng Lưỡng b. Đơn vị số học và logic (ALU) Chức năng: thực các phép toán số học và logic Số học: cộng, trừ, nhân, chia, tăng, giảm, đảo,.. Logic: AND, OR,XOR, NOT, dịch bit,…  Mô hình kết nối của ALU ALUALU Thanh ghi cờThanh ghi cờ Dliệu vào từ thanh ghi T.h điều khiển Kết quả

112. Cấu trúc Máy tính 112GV: Đinh Đồng Lưỡng c. Đơn vị điều khiển Chức năng:  Nhận lệnh từ bộ nhớ đưa vào thanh ghi lệnh IP.  Tăng nội dung thanh ghi PC mỗi khi nhận lệnh song  Giải mã lệnh và xác định thao tác mà lệnh yêu cầu  Phát ra tín hiệu điều khiển thực thi lệnh.  Nhận các tín hiệu yêu cầu từ BUS hệ thống và giải quyết đáp ứng yêu cầu đó.

113. Cấu trúc Máy tính 113GV: Đinh Đồng Lưỡng c. Đơn vị điều khiển  Mô hình kết nối đơn vị điều khiển Thanh ghi lệnhThanh ghi lệnh ControlControl UnitUnit BUS ĐIỀU KHIỂN T. h điều khiển bên trong CPU Các cờ Clock T.h yêu cầu từ BUS hệ thống T.h điều khiển đến BUS hệ thống

114. Cấu trúc Máy tính 114GV: Đinh Đồng Lưỡng c. Đơn vị điều khiển  Các thông tin kết nối đến CU  Clock: tín hiệu xung nhịp từ mạch tạo dao động.  Mã lệnh từ thanh ghi lệnh đưa đến CU giải mã  Các trạng thái cờ đưa đến cho biết trạng thái của CPU cũng như trạng thái thực hiện các phép toán trong ALU.  Các tín hiệu điều khiển từ BUS điều khiển.  Các tín hiệu điều khiển bên trong CPU: điều khiển thanh ghi, ALU.  Các tín hiệu điều khiển bên ngoài CPU đó là Bộ nhớ hay cổng vào ra

116. Cấu trúc Máy tính 116GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.2 Tập thanh ghi  Phân loại thanh ghi theo chức năng  Thanh ghi địa chỉ: Thanh ghi được sử dụng để quản lý địa chỉ của ngăn nhớ hay cổng vào ra.  Thanh ghi dữ liệu: Thanh ghi dùng để lưu trữ dữ liệu tạm thời  Thanh ghi đa năng: Thanh ghi có thể chứa dữ liệu hoặc địa chỉ đều được.  Thanh ghi điều khiển/trạng thái: Thanh ghi chứa thông tin về trạng thái CPU.  Thanh ghi lệnh: thanh ghi chứa lệnh đang được thực hiện

117. Cấu trúc Máy tính 117GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.2 Tập thanh ghi  Một số thanh ghi điển hình  Bộ đếm chương trình PC  Ngăn xếp SS (Stack)  Con trỏ ngăn xếp SP SP (196) Đáy Stack 194 195 196 197 198 199 200 Thêm vào Lấy ra Ngăn nhớ CS Ngăn nhớ Truy cập 300 301 302 303 304 305 306 Thanh ghi cơ sở Thanh ghi chỉ số

118. Cấu trúc Máy tính 118GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.2 Tập thanh ghi  Các thanh ghi dữ liệu  Chứa các dữ liệu tạm thời và kết quả trung gian.  Các thanh ghi số nguyên 8,16,32,64 bit.  Các thanh ghi số dấu chấm động.  Thanh ghi trạng thái (State Register) &Thanh ghi cờ (FR: Flag Register).  Chứa các thông tin trạng thái của CPU.  Các cờ phép toán báo hiệu trạng thái kết quả.  Các cờ điều khiển báo hiệu trạng thái của CPU  Ví dụ: cờ ZF, CF, SF, OF, IF (cờ ngắt =1 cho ngắt =0 cấm ngắt

119. Cấu trúc Máy tính 119GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.3 Tập lệnh Giới thiệu chung về tập lệnh  Mỗi bộ xử lý có tập lệnh xác định.  Một tập lệnh thường đến vài chục đến vài nghìn lệnh  Mỗi lệnh là chuỗi nhị phân mà bộ xử lý có thể phân tích và hiểu để thực hiện thao tác mà lệnh đó yêu cầu.  Các lệnh khi viết thường được ánh xạ ra thành các ký hiệu gợi nhớ. ADD, MOV, IN, OUT, SHL, ROL,…  Đây tựa của câu lệnh của hợp ngữ (Lập ASSEMBLY)

120. Cấu trúc Máy tính 120GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.3 Tập lệnh  Các thành phần một lệnh máy 2 phần:  Mã thao tác (Operation Code: Opcode): Mã chỉ ra thao tác mà bộ vi xử lý cần phải thực hiện.  Địa chỉ toán hạng (Operand Address): Chỉ ra nơi chứa các toán hạng mà mã thao tác sẽ tác động. o Toán hạng nguồn: dữ liệu vào của thao tác o Toán hạng đích: dữ liệu ra của thao tác Địa chỉ toán hạngĐịa chỉ toán hạngMã thao tácMã thao tác

121. Cấu trúc Máy tính 121GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.3 Tập lệnh Các kiểu thao tác  Thao tác chuyển dữ liệu  Thao tác xử lý số học và logic  Thao tác vào ra dữ liệu qua cổng  Thao tác điều khiển rẽ nhánh  Thao tác điều khiển hệ thống  Thao tác xử lý số dấu chấm động  Thao tác chuyên dụng khác: xử lý ảnh, âm thanh, tiếng nói,…

123. Cấu trúc Máy tính 123GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.3 Tập lệnh  Các lệnh số học  Lệnh ADD : cộng  Lệnh SUB : trừ  Lệnh MUL: nhân  Chia DIV : chia  Các lệnh logic  Lệnh Test Thực hiện lệnh AND thiết lập cờ  Lệnh Shift Dịch trái, hoặc phải  Lệnh Rotate Quay trái hoặc quay phải  Lệnh Convert Chuyển đổi dữ liệu từ dạng này sang dạng khác  Lệnh AND, OR, XOR, NOT,….

124. Cấu trúc Máy tính 124GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.3 Tập lệnh  Các lệnh vào ra  Lệnh Input:  Lệnh Output  Các lệnh chuyển điều khiển  Lệnh Jump  Lệnh Call  Lệnh Return : trở về từ chương trình con  Các lệnh điều khiển hệ thống  Lệnh Halt : dừng thực hiện chương trình  Lệnh Wait : tạm dừng thực hiện chương trình, lặp kiểm tra cho đến khi thoả mãn thì tiếp tục thực hiện  No Operation: không thực hiện gì cả  Lệnh Lock : Cấm không cho chuyển nhượng BUS  Lệnh Unlock: cho phép chuyển nhượng BUS

125. Cấu trúc Máy tính 125GV: Đinh Đồng Lưỡng Các phương pháp định địa chỉ (Addressing Models)  Toán hạng của của lệnh có thể là:  Một thanh ghi cụ thể  Nội dung của thanh ghi  Nội dung của ngăn nhớ hay cổng vào ra  Các phương pháp định địa chỉ thông dụng:  Định địa chỉ tức thời  Định địa chỉ thanh ghi  Định địa chỉ trực tiếp  Định địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi  Định địa chỉ gián tiếp  Định địa chỉ dịch chuyển

126. Cấu trúc Máy tính 126GV: Đinh Đồng Lưỡng Định địa chỉ tức thì  Toán hạng là hằng số nằm ngay trong trường địa chỉ toán hạng  Đây chỉ có thể là toán hạng nguồn  Không tham chiếu bộ nhớ  Truy cập toán hạng rất nhanh  Dải giá trị toán hạng bị hạn chế ADD R1, const constADDADD

127. Cấu trúc Máy tính 127GV: Đinh Đồng Lưỡng Định địa chỉ thanh ghi  Toán hạng được chứa trong một thanh ghi, thanh ghi có tên trong trường địa chỉ toán hạng. Tập thanh ghi Toán hạng Thanh ghiOPCODEOPCODE

128. Cấu trúc Máy tính 128GV: Đinh Đồng Lưỡng Định địa chỉ trực tiếp  Toán hạng là ngăn nhớ có địa chỉ được chỉ ra ngay trong trường địa chỉ toán hạng Bộ nhớ Toán hạng Địa chỉOPCODEOPCODE

129. Cấu trúc Máy tính 129GV: Đinh Đồng Lưỡng Định địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi  Toán hạng là ngăn ngăn nhớ có địa chỉ được chỉ ra trong thanh ghi. Trường địa chỉ toán hạng lưu trữ tên thanh ghi đó.  Thanh ghi có thể là ngầm định  Thanh ghi này được gọi là thanh ghi con trỏ Bộ nhớ Toán hạng Thanh ghi Địa chỉ Thanh ghiOPCODEOPCODE

130. Cấu trúc Máy tính 130GV: Đinh Đồng Lưỡng Định địa chỉ gián tiếp qua ngăn nhớ Bộ nhớ Địa chỉ Toán hạng Địa chỉOPCODEOPCODE

131. Cấu trúc Máy tính 131GV: Đinh Đồng Lưỡng Định địa chỉ dịch chuyển  Để xác định toán hạng gồm 2 thành phần  Tên thanh ghi và hằng số  Địa chỉ toán hạng = Nội dung thanh ghi + hằng số + Bộ nhớ Toán hạngTập thanh ghi constADDADD

132. Cấu trúc Máy tính 132GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.4 Hoạt động của CPU  Chu kỳ lệnh CPU bao gồm: Nhận lệnh, giải mã lệnh, nhận toán hạng, thực hiện lệnh, cất toán hạng, ngắt.  Giản đồ trạng thái chu kỳ lệnh Nhận lệnh Tính Địa chỉ lệnh Tính địa chỉ toán hạng Giải mã thao tác Thao tác dl KT ngắt và ngắt Cất toán hạng Nhận toán hạng Tính địa chỉ toán hạng Lệnh tiếp theo Dữ liệu mảng hay chuỗi

133. Cấu trúc Máy tính 133GV: Đinh Đồng Lưỡng Phần trao đổi và giải đáp

134. Cấu trúc Máy tính 134GV: Đinh Đồng Lưỡng Câu hỏi ôn tập  Cấu trúc và chức năng của CPU  Kiến trúc tập lệnh  Các phương pháp tham chiếu toán hạng.  Hoạt động cơ bản CPU  Kiến trúc BXL tiến tiến

135. Cấu trúc Máy tính 135GV: Đinh Đồng Lưỡng Chương 5 Bộ nhớ máy tính 5.1 Tổng quan bộ nhớ trong Máy tính 5.2 Bộ nhớ bán dẫn 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh (Cache) 5.4 Bộ nhớ ngoài (bộ nhớ phụ) 5.5 Hệ thống nhớ trên máy PC hiện nay

136. Cấu trúc Máy tính 136GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.1 Tổng quan Các đặc trưng của bộ nhớ Ví trí:  Bên trong CPU: tập thanh ghi, cache  Bộ nhớ trong: Bộ nhớ chính và Cache  Bộ nhớ ngoài: các thiết bị nhớ, RAID Dung lượng:  Độ dài từ nhớ (tính bằng bit)  Số lượng từ nhớ Đơn vị truyền:  Từ nhớ  Khối nhớ

137. Cấu trúc Máy tính 137GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.1 Tổng quan Phương pháp truy nhập:  Truy nhập tuần tự (băng từ)  Truy nhập trực tiếp (các loại đĩa)  Truy nhập ngẫu nhiên (bộ nhớ bán dẫn)  Truy nhập liên kết (cache) Hiệu năng:  Thời gian truy nhập  Chu kỳ truy xuất bộ nhớ  Tốc độ truyền

138. Cấu trúc Máy tính 138GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.1 Tổng quan Kiểu bộ nhớ vật lý:  Bộ nhớ bán dẫn  Bộ nhớ từ  Bộ nhớ quang Các đặc tính vật lý:  Khả biến/không khả biến  Xoá được/không xoá được

139. Cấu trúc Máy tính 139GV: Đinh Đồng Lưỡng Phân cấp bộ nhớ Registers Central Memory Disks CD/ROM Archival Stores Kích thước Tốc độ Peripheral memories CPU Cache Disk Cache

140. Cấu trúc Máy tính 140GV: Đinh Đồng Lưỡng Phân cấp bộ nhớ Tập thanh ghi Bộ nhớBộ nhớ Cache L1Cache L1 Bộ nhớBộ nhớ CacheCache L2L2 Bộ nhớBộ nhớ chínhchính Bộ nhớ trongBộ nhớ trong Bộ nhớBộ nhớ mạngmạng Từ trái qua phải: dung lượng tăng dần, tốc độ giảm dần, giá thành tính theo đơn vị byte hoặc bit giảm dần. registerregister

141. Cấu trúc Máy tính 141GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.2 Bộ nhớ bán dẫn Bộ nhớ chỉ đọc (ROM: Read Only Memory) Bộ nhớ không khả biến Sử dụng để lưu các thông tin sau:  Thư viện các chương trình con.  Các chương trình con điều khiển hệ thống (BIOS)  Các bảng chức năng. 2k từ nhớ (n bit từ nhớ) k đường địa chỉ n đường dữ liệu ra

142. Cấu trúc Máy tính 142GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.2 Bộ nhớ bán dẫn Các kiểu ROM: ROM mặt nạ, PROM: Programmable ROM, EPROM: Erasable PROM, EEPROM Electrically EPROM, Flash Memory ( Bộ nhớ cực nhanh): Ghi theo khối, xoá bằng điện.

143. Cấu trúc Máy tính 143GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.2 Bộ nhớ bán dẫn Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM : Random Access Memory)  Bộ nhớ đọc ghi (R/W memory)  Bộ nhớ khả biến  Lưu thông tin tạm thời  Có hai loại chính là SRAM (Static RAM) và DRAM (Dynamic RAM) 2k từ nhớ (n bit từ nhớ) k đường địa chỉ Read Write n đường dữ liệu vào n đường dữ liệu ra

144. Cấu trúc Máy tính 144GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.2 Bộ nhớ bán dẫn RAM tĩnh (SRAM: Static RAM)  Các bit được lưu dựa trên các Flip- Flop (4-8 FF lưu 1 bit)  Thông tin lưu ổn định  Cấu trúc phức tạm  Dung lượng nhỏ(KB)  Tốc độ nhanh (6-8 ns)  Dùng làm cache  Giá thành cao

147. Cấu trúc Máy tính 147GV: Đinh Đồng Lưỡng Tổ chức của chip nhớ  Sơ đồ cơ bản của chip nhớ Chip nhớ 2n x m bit A0..An-1 D0..Dm-1 cs OEWE

149. Cấu trúc Máy tính 149GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết kế Mudule nhớ Thiết kế module nhớ bán dẫn  Cho chip nhớ 2n x m bit  Yêu cầu sử dụng chip nhớ trên thiết kế module nhớ dung lượng là bội kích thước chip nhớ trên. Giải quyết vấn đề Có hai cách:  Thiết kế để tăng độ dài từ nhớ, số ngăn nhớ không thay đổi.  Thiết kế để tăng số lượng ngăn nhớ, độ dài từ nhớ không thay đổi.

150. Cấu trúc Máy tính 150GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết kế Mudule nhớ Thiết kế tăng số lượng từ nhớ Giả thiết: Cho các chip nhớ có dung lượng 2n x m bit. Yêu cầu: Thiết kế module nhớ có kích thước: 2n x (k.m) bit Giải quyết: Để thiết kế được yêu cầu ta xác định hai thông số n (số đường địa chỉ)và k(số chip nhớ cần để ghép vào module thiết kế

151. Cấu trúc Máy tính 151GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết kế Mudule nhớ Ví dụ: Cho các chip nhớ SDRAM dung lượng 4K x 4 bit. Hãy thiết kế module nhớ có kích thước 4K x 8 bit  Dung lượng chip nhớ 212 x 4 bit  Thông tin cần cho chip nhớ số đường địa chỉ n =12 và số đường dữ liệu m=4  Thông tin về module nhớ số đường địa chỉ là 12 đường (số ngăn nhớ không thay đổi), số đường dữ liệu là 8 đường và số chip sử dụng thiết kế 2(k=2)

152. Cấu trúc Máy tính 152GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết kế Mudule nhớ Chip nhớ 212 x 4 bit cs OEWE Chip nhớ 212 x 4 bit cs OEWE A0…A11 cs WE OE D0…D3 D 4…D7

153. Cấu trúc Máy tính 153GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết kế Mudule nhớ Thiết kế tăng số lượng ngăn nhớ Giả thiết: Cho các chip nhớ có dung lượng 2n x m bit. Yêu cầu: Thiết kế module nhớ có kích thước: 2k .2n x m bit Giải quyết: Để thiết kế được ta xác định hai thông số n+k (số đường địa chỉ) và 2k (số chip nhớ cần để ghép vào module thiết kế)

154. Cấu trúc Máy tính 154GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết kế Mudule nhớ Ví dụ : Cho các chip nhớ SDRAM dung lượng 4K x 8 bit. Hãy thiết kế module nhớ có kích thước 8K x 8 bit.  Dung lượng chip nhớ giải thiết 212 x 8 bit  Thông tin cần cho chip nhớ số đường địa chỉ n =12 và số đường dữ liệu m=8  Thông tin về module nhớ số đường địa chỉ là 13 đường (số ngăn nhớ thay đổi) và số đường dữ liệu là 8 đường(độ dài từ nhớ không đổi).

156. Cấu trúc Máy tính 156GV: Đinh Đồng Lưỡng Bài làm thêm  Thiết kế module nhớ 16K x 8 bit từ các chip nhớ 4K x 8 bit  Thiết kế module nhớ 32K x 8 bit từ các chip nhớ 4K x 8 bit  Thiết kế module nhớ 8K x 8 bit từ các chip nhớ 4K x 4 bit  Thiết kế module nhớ 32M x 32 bit từ các chip nhớ 4M x 32 bit

157. Cấu trúc Máy tính 157GV: Đinh Đồng Lưỡng Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ Nguyên tắc chung: Trong quá trình truyền dữ liệu có thể gặp sự thay đổi các bit thông tin do nhiễu hoặc do sai hỏng của thiết bị hay module vào ra. Vì vậy, thực tế đặt ra là phải làm sao phát hiện được lỗi và có thể sửa sai được. Một trong phương pháp phát hiện lỗi (EDC: Error Dectecting Code) và sửa lỗi (ECC: Error Correcting Code) là: Giả sử cần kiểm tra m bit thì người ta ghép thêm k bit kiểm tra được mã hoá theo cách nào đó rồi truyền từ ghép m+k bit (k bit được truyền không mang thông tin nên gọi là bit dư thừa) Trong đó m là số bit cần ghi vào bộ nhớ và k bit là số bit cần tạo ra kiểm tra lỗi trong m bit.

158. Cấu trúc Máy tính 158GV: Đinh Đồng Lưỡng Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ Khi đọc dữ liệu ra có khả năng sau:  Không phát hiện dữ liệu có lỗi.  Phát hiện thấy dữ liệu lỗi và có thể hiệu chỉnh dữ liệu lỗi thành đúng.  Phát hiện thấy lỗi nhưng không có khả năng chỉ ra lỗi vì thế phát ra tín hiệu báo lỗi.  Sơ đồ phát hiện lỗi và sửa lỗi

159. Cấu trúc Máy tính 159GV: Đinh Đồng Lưỡng Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ Bộ nhớ Bộ tạo mã Bộ tạo mã Bộ so sánh Bộ hiệu chỉnh và đưa dữ liệu ra Dliệu ra Tbáo lỗi m bit m bit k bit k bit k bit M bit k bit

160. Cấu trúc Máy tính 160GV: Đinh Đồng Lưỡng Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ Ví dụ 1: Phát hiện lỗi với bit chẵn lẻ(Party) Mã EDC đơn giản là bit chẵn lẻ được gắn thêm vào các bit dữ liệu. Nếu bit chẵn lẻ =1: nếu số bit 1 trong xâu là lẻ Hoặc sử dụng Nếu bit chẵn lẻ =0: nếu số bit 1 là chẵn Ưu điểm: đơn giản và số bit dư thừa ít. Nhược điểm: không định vị được lỗi, hoặc nếu có sự thay đổi cả hai bit hoặc 1 hoặc 0 thì không phát hiện được. Khắc phục nhược điểm trên xây dựng mã EDC khối.

161. Cấu trúc Máy tính 161GV: Đinh Đồng Lưỡng Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ Ví dụ 2: Phát hiện lỗi bằng mã dư thừa CRC (Cycle Redundary Check). Nguyên tắc: Một xâu nhị phân bất kỳ có thể coi là tập hợp các hệ số của đa thức B(x) trong đó x là hư số. Chọn đa thức G(x) là đa nào đó ta quy định trước gọi đa thức sinh. Ta tiến hành chia module2 đa thức B(x) cho G(x) ta được thương số Q(x) và phần dư R(x).  Đa thức sinh do tổ chức viễn thông quốc tế quy định.  Khi đó ta cần truyền xâu B(x) + R(x) bit  Để kiểm tra lỗi ta cần chia giá trị nhận được cho đa thức sinh nếu phép chia có dư thì có lỗi xuất hiện trong xâu.

164. Cấu trúc Máy tính 164GV: Đinh Đồng Lưỡng Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ  Giả sử các bit cần truyền là: I4 I3 I2 I1 = 1101 tính các C3C2C1=010  Bit cần truyền 1100110  Giả sử ta có bị lỗi, thí dụ bit I2 từ giá trị 0 thành giá trị 1 mã nhận được 1110110.  Bên thu tính ra bit kiểm tra: C3=1⊕ 1⊕ 1=1 C2=1⊕ 1⊕ 1=1 C1=1⊕ 1⊕ 1=1  Nếu module 2 số này ta được 111 ⊕ 010 = 101 (C1,C3 thay đổi và vị trí thay đổi là 101 (5))

165. Cấu trúc Máy tính 165GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Nguyên tắc:  Cache có tốc độ truy xuất nhanh hơn rất nhiều bộ nhớ chính  Cache được đặt giữa CPU và bộ nhớ chính nhằm tăng tốc độ trao đổi thông tin giữa CPU và bộ nhớ chính.  Cache thường được đặt trong chip vi xử lý

166. Cấu trúc Máy tính 166GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.4 Bộ nhớ đệm nhanh Thao tác của Cache  CPU yêu cầu lấy nội dung của một ngăn nhớ bằng việc đưa ra một địa chỉ xác định ô nhớ.  CPU kiểm tra xem có nội dung cần tìm trong Cache  Nếu có: CPU nhận dữ liệu từ bộ nhớ Cache  Nếu không có: Bộ điều khiển Cache đọc Block nhớ chứa dữ liệu CPU cần vào Cache.  Tiếp đó chuyển dữ liệu từ Cache đến CPU  Sơ đồ thao tác cache, bộ nhớ chính và CPU

167. Cấu trúc Máy tính 167GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.4 Bộ nhớ đệm nhanh Start Done Địa chỉ RA từ CPU Truy cập bộ nhớ lấy ra BLOCK chứa địa chỉ RA Đưa BLOCK vào một Line trong Cache Chuyển từ ở địa chỉ RA tới CPU Có BLOCK nào trong cache chứa RA Chuyển từ ứng RA tới CPU miss hit

168. Cấu trúc Máy tính 168GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.4 Bộ nhớ đệm nhanh Tag Line 1 Line 2 Line 3 … Line C CPU Bộ nhớ Cache Bộ nhớ chính Block M Block M-1 Block M-2 … Block 4 Block 3 Block 2 Block 1

169. Cấu trúc Máy tính 169GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh  Tổ chức Cache Giả sử bộ nhớ chính gồm có 2n từ nhớ đã được đánh địa chỉ ( mỗi từ nhớ có địa chỉ duy nhất rộng n bit) Bộ nhớ chính chia thành M khối, mỗi khối có K từ nhớ M=2n /K Bộ nhớ Cache có C khe mỗi khe có K từ nhớ.(C<<M) Tại một thời điểm luôn có một tập con các khối nhớ thường trú trong cache. Nếu một từ sẽ được đọc thì khối chứa từ đó sẽ được chuyển vào trong cache.

171. Cấu trúc Máy tính 171GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Phương pháp ánh xạ trực tiếp (Direct mapping)  Mỗi block được ánh xạ duy nhất tới 1 line trong cache  Địa chỉ phát ra từ CPU được chia 2 phần  w bits có trọng số thấp để xác định duy nhất từ cần truy xuất(WORD)  s bits còn lại xác định khối nhớ. Trong s bits chia 2 nhóm r bits LINE và s-r bits TAG Cụ thể hóa ví dụ: Tag s-r Line or Slot r Word w 8 14 2

172. Cấu trúc Máy tính 172GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Tổng bit trong địa chỉ bộ nhớ chính n=24 bit: trong đó 2 bit phần word xác định chính xác 4 từ 22 bit xác định khối( 8 bit tag (=22-14) và 14 bit slot or line)  Không có hai block nào trong Cache có cùng Line và Tag.  Kiểm tra nội dung từ tồn tại Cache chính là kiểm tra địa chỉ line và Tag

173. Cấu trúc Máy tính 173GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh

174. Cấu trúc Máy tính 174GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Cache line Main Memory blocks 0 0, C, 2C, 3C…2s -C 1 1,C+1, 2C+1…2s -C+1 C-1 C-1, 2C-1,3C-1…2s -1 Nhận xét:  Đơn giản  Chi phí ít  Nhược điểm là sự cố định các khối trong các line của Cache. Trong trường hợp chương trình muốn truy xuất tới 2 Block tiên tục mà 2 block được phân nằm trong cùng line thì khả năng Cache miss rất cao.

175. Cấu trúc Máy tính 175GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh

176. Cấu trúc Máy tính 176GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Phương pháp ánh xạ liên kết (Associative mapping)  Một Block của bộ nhớ chính có thể nhập bất kỳ line nào trong Cache.  Địa chỉ CPU phát ra được chia thành 2 địa chỉ tag và word  Địa chỉ Tag xác định khối duy nhất của bộ nhớ nằm trong Cache.  Mỗi giá trị Tag của Line là khác nhau.  Chi phí phương pháp này đối với Cache là cao.

177. Cấu trúc Máy tính 177GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh

178. Cấu trúc Máy tính 178GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh  22 bit Tag để lưu trữ Block 4 byte dữ liệu.  Việc kiểm tra Cache dựa vào các giá trị Tag trong line (22 bit) để nhận biết Cache hit hay miss.  2 bits cuối xác định chính xác từ cần truy xuất  Ví dụ Địa chỉ Tag Dữ liệu Cache line FFFFFC FFFFFC 24682468 3FFF Tag 22 bit Word 2 bit

179. Cấu trúc Máy tính 179GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh

180. Cấu trúc Máy tính 180GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Phương pháp ánh xạ liên kết tập hợp (Set Associative mapping)  Các line trong Cache được chia ra thành tập(nhóm) line  Mỗi block chỉ được ánh xạ vào bất kỳ line nào trong tập nào đó mà thôi. Ví dụ Block b chỉ có thể nập vào bất kỳ line nào trong nhóm các line thứ i. Ví dụ 2 lines một nhóm (two way associative mapping), Số Block bộ nhớ chính là modulo 213  000000, 00A000, 00B000, 00C000 … ánh xạ cùng nhóm.

181. Cấu trúc Máy tính 181GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh

182. Cấu trúc Máy tính 182GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh  Sử dụng tập hợp để biết tập nào được truy xuất.  So sánh trường Tag để xác đinh Cache hit hay miss  Ví dụ: Địa chỉ Tag Dữ liệu số tập 1FF 7FFC 1FF 12345678 1FFF 001 7FFC 001 11223344 1FFF Tag 9 bit Set 13 bit Word 2 bit

183. Cấu trúc Máy tính 183GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh

184. Cấu trúc Máy tính 184GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.4 Bộ nhớ đệm nhanh Một số Block của bộ nhớ chính được nạp vào trong các line của Cache  Nội dung thẻ TAG (thẻ nhớ) cho biết block nào của bộ nhớ chính hiện đang được chứa trong line  Khi CPU truy nhập đọc hay ghi một từ nhớ của bộ nhớ chính, có 2 khả năng xảy ra :  Từ nhớ đó có trong Cache (cache hit). Từ nhớ đó đang không có trong cache (Cache miss). Phương pháp ghi dữ liệu khi cache hit  Ghi xuyên qua (Write Through): nội dung sau khi xử lý xong được cập nhập vào cả Cache và bộ nhớ chính. Tốc độ chậm.

185. Cấu trúc Máy tính 185GV: Đinh Đồng Lưỡng Cache trong các bộ xử lý Intel  Ghi sau (Write back): Dữ liệu xử lý chỉ được ghi ra Cache, tốc độ nhanh. Tuy nhiên khi Block trong cache không dùng nữa thì phải ghi trả cả block tới bộ nhớ chính. Dung lượng Cache được sử dụng cho thế hệ máy:  80486: có 3KB nhớ  Pentium : có 2 cache L1 trên chip đó là Cache lệnh và cache dữ liệu (8KB). Cache L2 liên hợp  Pentium 4: hai mức Cache L1 và L2 trên chip. Cache L1 mỗi cache 8KB. Cache L2: mỗi cache 256KB, 512KB, 1GB

186. Cấu trúc Máy tính 186GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.5 Bộ nhớ ngoài  Các kiểu bộ nhớ ngoài  Đĩa từ  Đĩa quang  Bộ nhớ Flash  RAID

187. Cấu trúc Máy tính 187GV: Đinh Đồng Lưỡng Đĩa cứng (HDD: Hard Disk Driver)  Là thành phần quan trọng lưu trữ hệ điều hành và các phần mềm tiện ích máy tính  Một máy tính có thể một đĩa hoặc nhiều đĩa  Dung lượng mỗi đĩa rất lớn. Năm 1993 đĩa lớn nhất 200MB đến nay 80 hay 120GB  Tốc độ đọc ghi nhanh so các bộ nhớ ngoài khác  Giá thành hạ  Được sử dụng làm bộ nhớ RAID (Redundant Array of (Inexpensive) Independent Disks). Hệ thống nhớ gồm nhiều ổ đĩa cứng kết hợp với nhau mà HĐH coi như một ổ logic duy nhất.  Dữ liệu được lưu trữ phân tán trên tất cả các đĩa  Có thể tạo và lưu trữ thông tin dư thừa nhằm mục đích cho việc phục hồi khi đĩa nào đó bị hỏng. Độ tin cậy trong lưu trữ thông tin rất cao. Được sử dụng là bộ nhớ cho các hệ thống máy chủ.

188. Cấu trúc Máy tính 188GV: Đinh Đồng Lưỡng Đĩa quang (CD-ROM, DVD)  CD-ROM (Compact Disk ROM)  CD-R (Recordable CD)  CD-RW (Rewriteable CD)  Dung lượng phổ biến 650MB  Ổ đĩa CD  ổ CD ROM: có thể đọc dữ liệu từ đĩa CD  ổ CD RW : Có thể vừa ổ đọc đĩa CD và có thể ghi dữ liệu lên đĩa CD-R, và CD-RW.  Tốc độ đọc cơ sở 150KB/s  Tốc độ bội lần : 40x, 50x, 60x,…  DVD(Digital Video Disk): chỉ dùng trên đầu đọc  DVD (Digital Versatile Disk): dùng trên ổ đĩa máy tính  Dung lượng thông dụng 4.7GB

189. Cấu trúc Máy tính 189GV: Đinh Đồng Lưỡng Flash disk  Thường kết nối qua cổng USB  Không phải dạng đĩa là bộ nhớ bán dẫn cực nhanh  Dung lượng phát triển nhanh  Gọn nhẹ và tiện lợi  Đặc điểm đĩa Flash 1)Supports USB full-speed (12MBps) transmission 2) Driverless installation in Windows ME / 2000 / XP, Mac 9.0 and above, Linux 2.4 and above 3) Supports boot-up by USB-HDD or USB-ZIP mode 4) LED indicator displays status

190. Cấu trúc Máy tính 190GV: Đinh Đồng Lưỡng Flash disk 5) Write protection switch 6) Reading and writing speed: 900k/s and 700k/s 7) Password protection and data encryption prevents unauthorized access to data 8) Application software support in Windows OS security function 9) Application software resize (partition) available 10) Capacity: 16MB, 32MB, 64MB, 128MB, 256MB, 512MB, 1GB 11) Compliance: FCC(B), CE, C- Tick

191. Cấu trúc Máy tính 191GV: Đinh Đồng Lưỡng GiỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ RAID Xuất xứ  RAID là cụm từ viết tắt nhóm từ Redundant Array of Inexpensive (Independent) Disks  Thuật ngữ RAID được đưa ra trong một bài báo của một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học tổng hợp California, Hoa Kỳ.  RAID được đề xuất nhằm xóa bỏ khoảng trống lớn tốc độ CPU và các ổ đĩa điện cơ tương đối chậm.  Hiệu suất thi hành vượt trội so với khi dùng một đĩa đơn lớn đắt tiền (SLED: Single Large Expensive Disk)

192. Cấu trúc Máy tính 192GV: Đinh Đồng Lưỡng GiỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ RAID Khái niệm RAID: là cấu trúc đa đĩa vật lý để tạo nên một đĩa logic có kích thước lớn, độ tin cậy và khả năng vận hành cao hơn. Mục đích Nâng cao hiệu suất vận hành của toàn bộ hệ thống. Khả năng làm việc song song các đĩa. An toàn dữ liệu tận dụng tính dư thừa dữ liệu nhằm cải thiện độ tin cậy đĩa. Cung cấp bộ nhớ lớn

193. Cấu trúc Máy tính 193GV: Đinh Đồng Lưỡng  Đặc điểm chúng của RAID RAID là tập hợp các ổ đĩa vật lý được nhìn từ hệ điều hành như ổ đĩa logic đơn. Dữ liệu được phân bố trên mảng các ổ đĩa vật lý. Sử dụng kỹ thuật Striping. (Striping là kỹ thuật phân chia dữ liệu trên hai hay nhiều ổ đĩa làm tăng khả năng làm việc song song hệ thống) Dung lượng đĩa dư thừa được sử dụng để lưu trữ thông tin chẵn lẻ nhằm đảm bảo khả năng phục hồi dữ liệu trong trường hợp có hư hỏng về đĩa. GiỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ RAID

194. Cấu trúc Máy tính 194GV: Đinh Đồng Lưỡng GiỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ RAID

195. Cấu trúc Máy tính 195GV: Đinh Đồng Lưỡng Các mức của RAID Có 6 mức chính của RAID  RAID 0  RAID 1  RAID 2  RAID 3  RAID 4  RAID 5

196. Cấu trúc Máy tính 196GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 0

197. Cấu trúc Máy tính 197GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 1

198. Cấu trúc Máy tính 198GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 2

199. Cấu trúc Máy tính 199GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 3

200. Cấu trúc Máy tính 200GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 4

201. Cấu trúc Máy tính 201GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 5

202. Cấu trúc Máy tính 202GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 0

204. Cấu trúc Máy tính 204GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 1

205. Cấu trúc Máy tính 205GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặc điểm chung RAID mức 1  Là mức rất khác so các mức còn lại về cách lưu trữ dữ liệu dư thừa.  Mỗi đĩa dữ liệu có một đĩa dự phòng đĩa dự phòng còn gọi mirror disk. Ưu điểm:  Đáp ứng yêu cầu vào ra hệ thống  Phục hồi dữ tốt nhất trong các mức của RAID Nhược điểm:  Khả năng cập nhật dữ liệu chậm  Chi phí mua đĩa cao KQ: Vận hành tốt cho hệ thống thường xuyên truy xuất dữ liệu

206. Cấu trúc Máy tính 206GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 2

207. Cấu trúc Máy tính 207GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặc điểm chung RAID mức 2  Sử dụng công nghệ truy cập song song.  Tất cả đĩa đều vận hành tham gia yêu cầu trao đổi dữ liệu.  Kích thước Strip có thể byte hay word.  Có sử dụng mã Hamming để phát hiện lỗi và sửa lỗi Ưu điểm:  Có khả năng phát hiện lỗi và sửa những lỗi đơn hệ thống.  Số đĩa sử dụng ít hơn so mức RAID 1 Nhược điểm:  Chi phí mua đĩa cao. KQ: Ứng dụng trong hệ thống hay xuất hiện lỗi

208. Cấu trúc Máy tính 208GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 3

209. Cấu trúc Máy tính 209GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặc điểm chung RAID mức 3  Giống RAID 2 những tổ chức đơn giản hơn. Sử dụng một đĩa dự phòng.  Tất cả đĩa đều vận hành tham gia yêu cầu trao đổi dữ liệu.  Kích thước Strip có thể byte hay word.  Có sử dụng mã Parity để phục hồi dữ liệu. Ưu điểm:  Có khả năng truyền dữ liệu song song.  Số đĩa sử dụng dự phòng là 1 đĩa. Chi phí thấp. Nhược điểm:  Tại một thời điểm chỉ thỏa mãn một yêu cầu vào ra. KQ: Ứng dụng trong hệ thống hay xuất hiện lỗi

210. Cấu trúc Máy tính 210GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 4

211. Cấu trúc Máy tính 211GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặc điểm chung RAID mức 4  Giống RAID 3 những tổ chức đơn giản hơn. Sử dụng một đĩa dự phòng.  Dữ liệu tổ chức thành khối.  Các đĩa sử dụng phương pháp truy cập độc lập.  Có sử dụng mã Parity để phục hồi dữ liệu. Ưu điểm:  Có khả năng đáp ứng nhiều yêu cầu vào ra đồng thời.  Số đĩa sử dụng dự phòng là 1 đĩa. Chi phí thấp. Nhược điểm:  Khả năng truyền dữ liệu song song là kém. KQ: Ứng dụng trong hệ thống hay xuất hiện lỗi

212. Cấu trúc Máy tính 212GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 5

213. Cấu trúc Máy tính 213GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặc điểm chung RAID mức 5  Giống RAID 4, tuy nhiên sự phân bố đều thông tin dư phòng tránh được hiện tượng tắc nghẽn(bottle neck)  Dữ liệu tổ chức thành khối.  Các đĩa sử dụng phương pháp truy cập độc lập.  Có sử dụng mã Parity để phục hồi dữ liệu. Ưu điểm:  Có khả năng đáp ứng nhiều yêu cầu vào ra đồng thời.  Số đĩa sử dụng dự phòng là 1 đĩa. Chi phí thấp. Nhược điểm:  Khả năng truyền dữ liệu song song là kém. KQ: Ứng dụng nhiều trong thực tế.

214. Cấu trúc Máy tính 214GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 6

215. Cấu trúc Máy tính 215GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 10

216. Cấu trúc Máy tính 216GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 50

217. Cấu trúc Máy tính 217GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.6 Hệ thống nhớ trên máy PC hiện nay  Hệ thống Cache: tích hợp trực tiếp trên các chip vi xử lý  Bộ nhớ chính: tồn tại dưới dạng module nhớ RAM  SIMM: Single Inline Memory Module  30 pin : 8 đường dữ liệu  72 pin : 32 đường dữ liệu  DIMM: Dual Inline Memory Module  168 pin: 64 đường dữ liệu  RIMM:Rambus Inline Memory Module

218. Cấu trúc Máy tính 218GV: Đinh Đồng Lưỡng ROM BIOS ROM BIOS: Basic Input Output System ROM chứa chương trình sau:  Chương trình POST (Power On Self Test)  Chương trình CMOS setup (Compementary Metal Oxide Semiconductor)  Chương trình Bootstrap Looader  Chương trình điều khiển vào ra cơ bản (BIOS)  CMOS RAM  Chứa cấu hình hệ thống hiện thời  Đồng hồ và ngày tháng năm hệ thống  Có pin nuôi riêng

219. Cấu trúc Máy tính 219GV: Đinh Đồng Lưỡng Chương 6 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra 6.2 Các phương pháp điều khiển vào ra 6.3 Nối ghép thiết bị ngoại vi 6.4 Các cổng vào ra thông dụng Giới thiệu chung

220. Cấu trúc Máy tính 220GV: Đinh Đồng Lưỡng 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra Giới thiệu chung hệ thống vào ra Chức năng: Trao đổi thông tin giữa Máy tính với môi trường bên ngoài. Các thao tác cơ bản:  Vào dữ liệu  Ra dữ liệu Các thành phần chính:  Thiết bị ngoại vi  Module ghép nối vào ra

221. Cấu trúc Máy tính 221GV: Đinh Đồng Lưỡng 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra Thiết bị ngoại vi Chức năng: phương tiện chuyển đổi thông tin giữa bên trong và bên ngoài máy tính Đặc điểm các thiết bị Trên thị trường tồn tại rất nhiều các thiết bị ngoại vi khác nhau về: Nguyên tắc hoạt động, tốc độ, định dạng dữ liệu truyền, v.v. Đồng thời các thiết bị này có tốc độ làm việc chậm hơn CPU và RAM rất nhiều. Chính vì lý do trên cần có Module vào ra để ghép nối các thiết bị ngoại vi vào hệ thống BUS máy tính.

222. Cấu trúc Máy tính 222GV: Đinh Đồng Lưỡng Phân loại:  Thiết bị nhập: Keyboard, Mouse, Scan, Micro,…  Thiết bị xuất: Monitor, Printer,  Thiết bị xuất nhập: Modem, NIC, Driver,… Cấu trúc tổng quát của thiết bị ngoại vi: Bộ chuyển đổi tín hiệu: chuyển đổi dữ liệu giữa bên trong và bên ngoài Máy tính Bộ đệm dữ liệu: nơi lưu trữ dữ liệu trung gian giữa Máy tính và thiết bị ngoại vi, đặt bên trong thiết bị ngoại vi. Khối logic điều khiển: điều khiển hoạt động của thiết bị ngoại vi theo tín hiệu từ Module I/O gởi tới thiết bị. 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra

223. Cấu trúc Máy tính 223GV: Đinh Đồng Lưỡng 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra Bộ đệm dữ liệu Bộ chuyển đổi tín hiệu Khối Logic điều khiển T/h trạng thái (State) Dữ liệu vào/ ra Module T/h điều khiển Dữ liệu vào/ra bên ngoài

224. Cấu trúc Máy tính 224GV: Đinh Đồng Lưỡng 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra Module I/O Chức năng: Nối ghép thiết bị ngoại vi với bus của máy tính.  Điều khiển và định thời  Trao đổi thông tin với CPU  Trao đổi thông tin với thiết bị ngoại vi  Đệm giữa máy tính với thiết bị ngoại vi  Phát hiện lỗi của các thiết bị ngoại vi. Cấu trúc chung: Thanh ghi đệm dữ liệu: đệm dữ liệu trong quá trình trao đổi Cổng nối ghép vào ra: kết nối thiết bị ngoại vi, mỗi cổng có địa chỉ xác định và chuẩn kết nối riêng phụ thuộc sơ đồ chân. Thanh ghi trạng thái/điều khiển: lưu trữ thông tin trạng thái cho các cổng vào ra Khối logic điều khiển: điều khiển Module vào ra

225. Cấu trúc Máy tính 225GV: Đinh Đồng Lưỡng Thanh ghi đệm dữ liệu Cổng nối ghép vào/ra Thanh ghi trạng thái/điều khiển Khối Logic điều khiển Cổng nối ghép vào/ra Bus dữ liệu Bus dữ liệu Các đường đ/c Các đường đ/k Đường đ/kh State 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra

226. Cấu trúc Máy tính 226GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ cổng ghép nối song song(LPT)  Các đường dẫn của cổng song được nối với 3 thanh ghi 8 bit khác nhau:  Thanh ghi dữ liệu (Địa chỉ cơ sở)  Thanh ghi trạng thái (Địa chỉ cơ sở +1)  Thanh ghi điều khiển (Địa chỉ cơ sở +2)  Các đại chỉ cổng có thể là: LPT1: 378h (379h ; 37Ah) LPT2: 3BCh LPT3: 278h LPT4: 2BCh

227. Cấu trúc Máy tính 227GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ cổng ghép nối song song(LPT)  Hợp ngữ: Để xuất ra dữ liệu: OUT DX, AL hoặc OUT DX, AX Để nhập vào dữ liệu: IN AL, DX hoặc IN AX, DX (DX chứa địa chỉ; AL chứa giá trị)  Turbo C Để xuất ra dữ liệu: outportb(đia_chỉ, giá_trị) Để nhập vào dữ liệu: bien = inportb(địa_chỉ)  Turbo Pascal Để xuất ra dữ liệu: port[đia_chỉ]:= giá_trị Để nhập vào dữ liệu: bien:=port[địa_chỉ]

228. Cấu trúc Máy tính 228GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ cổng ghép nối tiếp(COM)  Các thanh ghi chính:  Thanh ghi đệm (Buffer Register) Địa chỉ cơ sở  Thanh ghi trạng thái (Status Register) ĐCCS+5  Thanh ghi điều khiển (Control Register) ĐCCS+3  Các địa chỉ cổng có thể là: COM1: 3F8h (3FDh ; 3FBh) COM2: 2F8h COM3: 3E8h COM4: 2E8h

229. Cấu trúc Máy tính 229GV: Đinh Đồng Lưỡng 6.2 Các phương pháp điều khiển vào ra Phân loại:  Vào ra bằng chương trình  Vào ra bằng ngắt  Truy cập bộ nhớ trực tiếp DMA Vào ra bằng chương trình Nguyên tắc chung:  Sử dụng lệnh vào ra trong chương trình để trao đổi dữ liệu với cổng vào ra.  Khi CPU thực hiện chương trình gặp lệnh vào ra thì CPU điều khiển trao đổi dữ liệu với cổng vào ra. Lệnh I/O:  Với không gian địa chỉ vào ra riêng biệt: sử dụng các lệnh vào ra chuyên dụng  Với không gian vào ra dùng chung bộ nhớ thì các lệnh trao đổi dữ liệu sử dụng như ngăn nhớ.

230. Cấu trúc Máy tính 230GV: Đinh Đồng Lưỡng 6.2 Các phương pháp điều khiển vào ra Hoạt động vào ra bằng chương trình  CPU gặp lệnh trao đổi vào ra, yêu cầu thao tác vào ra  Module vào ra thao tác vào ra  Module vào ra thiết lập các bit trạng thái(State)  CPU kiểm tra các bit trạng thái: Nếu chưa sẵn sàng thì quay lại kiểm tra lại Nếu sẵn sàng thì chuyển sang trao đổi dữ liệu với Module vào ra.

Cau Truc Va Chuc Nang Cua May Tinh

1.2 CẤU TRÚC & CHỨC N ĂNG CỦA MÁY TÍNH

Bản chất phân cấp của một hệ thống phức tạp giữ vai trò chính trong việc thiết kế và mô tả nó. Tại mỗi cấp, hệ thống bao gồm một tập hợp các thành phần con cùng với những mối liên hệ giữa chúng. Ở đây có hai yếu tố được quan tâm đến là cấu trúc và chức năng:

Cấu trúc: cách thức các thành phần hệ thống liên hệ với nhau.

Chức năng : hoạt động của mỗi thành phần riêng lẻ với tư cách là một phần của cấu trúc.

1.2.1 CHỨC NĂNG

Một cách tổng quát, một máy tính có thể thực hiện bốn chức năng cơ bản sau, như được thể hiện trong hình 1.1:

Xử lý dữ liệu: máy tính phải có khả năng xử lý dữ liệu. Dữ liệu có thể có rất nhiều dạng và phạm vi yêu cầu xử lý cũng rất rộng. Tuy nhiên, chúng ta sẽ thấy rằng chỉ có một số phương pháp cơ bản trong xử lý dữ liệu.

Lưu trữ dữ liệu: máy tính cũng cần phải có khả năng lưu trữ dữ liệu. Ngay cả khi máy tính đang xử lý dữ liệu, nó vẫn phải lưu trữ tạm thời tại mỗi thời điểm phần dữ liệu đang được xử lý. Do vậy ít nhất chúng ta cần có chức năng lưu trữ ngắn hạn. Tuy nhiên, chức năng lưu trữ dài hạn cũng có tầm quan trọng tương đương, vì dữ liệu cần được lưu trữ trên máy cho những lần cập nhật và tìm kiếm kế tiếp.

Di chuyển dữ liệu: máy tính phải có khả năng di chuyển dữ liệu giữa nó và thế giới bên ngoài. Khả năng này được thể hiện thông qua việc di chuyển dữ liệu giữa máy tính với các thiết bị nối kết trực tiếp hay từ xa đến nó. Tùy thuộc vào kiểu kết nối và cự ly di chuyển dữ liệu, chúng ta có tiến trình nhập xuất dữ liệu hay truyền dữ liệu:

Tiến trình nhập xuất dữ liệu: thực hiện di chuyển dữ liệu trong cự ly ngắn giữa máy tính và thiết bị nối kết trực tiếp.

Tiến trình truyền dữ liệu: thực hiện di chuyển dữ liệu trong cự ly xa giữa máy tính và thiết bị nối kết từ xa.

Hình 1.1: Các chức n

ăng c ơ bản của máy tính

Điều khiển:

bên trong hệ thống máy tính, đơn vị điều khiển có nhiệm vụ quản lý các tài nguyên máy tính và điều phối sự vận hành của các thành phần chức năng phù hợp với yêu cầu nhận được từ người sử dụng.

Tương ứng với các chức năng tổng quát nói trên, có bốn loại hoạt động có thể xảy ra gồm:

Máy tính được dùng như một thiết bị di chuyển dữ liệu, có nhiệm vụ đơn giản là chuyển dữ liệu từ bộ phận ngoại vi hay đường liên lạc này sang bộ phận ngoại vi hay đường liên lạc khác [Hình 1.2 (a)].

Máy tính được dùng để lưu trữ dữ liệu, với dữ liệu được chuyển từ môi trường ngoài vào lưu trữ trong máy (quá trình đọc dữ liệu) và ngược lại (quá trình ghi dữ liệu) [Hình 1.2 (b)].

Máy tính được dùng để xử lý dữ liệu thông qua các thao tác trên dữ liệu lưu trữ [Hình 1.2 (c)] hoặc kết hợp giữa việc lưu trữ và liên lạc với môi trường bên ngoài [Hình 1.2 (d)].

đổiường ngoài

Hình 1.2 (b): Máy tính – Thiết bị lưu trữ dữ liệu

dữ liệu với môi tr

1.2.2 CẤU TRÚC

Hình 1.2 (c): Máy tính – Thiết bị xử lý dữ liệu lưu trữ

Hình 1.2 (d): Máy tính – Thiết bị xử lý/ trao

Hình 1.2 (a): Máy tính – Thiết bị di chuyển dữ liệu

Ở mức đơn giản nhất, máy tính có thể được xem như một thực thể tương tác theo một cách thức nào đó với môi trường bên ngoài. Một cách tổng quát, các mối quan hệ của nó với môi trường bên ngoài có thể phân loại thành các thiết bị ngoại vi hay đường liên lạc.

Giáo trình này tập trung khảo sát cấu trúc nội tại của máy tính, như được thể hiện ở mức tổng quát nhất trong hình 1.3. Trong hình vẽ này, máy tính được mô tả với bốn cấu trúc chính:

Đ

ơn vị xử lý trung tâm (CPU – Central Processing Unit): điều khiển hoạt động của máy tính và thực hiện các chức năng xử lý dữ liệu. CPU thường được đề cập đến với tên gọi bộ xử lý.

Bộ nhớ chính: dùng để lưu trữ dữ liệu.

Các thành phần nhập xuất: dùng để di chuyển dữ liệu giữa máy tính và môi trường bên ngoài.

Các thành phần nối kết hệ thống: cung cấp cơ chế liên lạc giữa CPU, bộ nhớ chính và các thành phần nhập xuất.

Máy tính có thể có một hoặc nhiều thành phần nói trên, ví dụ như một hoặc nhiều CPU. Trước đây đa phần các máy tính chỉ có một CPU, nhưng gần đây có sự gia tăng sử dụng nhiều CPU trong một hệ thống máy đơn. CPU luôn luôn là đối tượng quan trọng cần được khảo sát vì đây là thành phần phức tạp nhất của hệ thống. Hình 1.4 thể hiện cấu trúc của CPU với các thành phần chính gồm:

đó hoạt động của máy tính.

Đ

ơn vị điều khiển: điều khiển hoạt động của CPU và do

Đ

ơn vị luận lý và số học (ALU – Arithmetic and Logic Unit): thực hiện các chức năng xử lý dữ liệu của máy tính.

Tập thanh ghi: cung cấp nơi lưu trữ bên trong CPU.

Thành phần nối kết nội CPU: cơ chế cung cấp khả năng liên lạc giữa đơn vị điều khiển, ALU và tập thanh ghi.

Trong các thành phần con nói trên của CPU, đơn vị điều khiển lại giữ vai trò quan trọng nhất. Sự cài đặt đơn vị này dẫn đến một khái niệm nền tảng trong chế tạo bộ vi xử lý máy tính. Đó là khái niệm vi lập trình. Hình 1.5 mô tả tổ chức bên trong một đơn vị điều khiển với ba thành phần chính gồm:

Hình 1.3: Cấu trúc tổng quát của máy tính

Bộ lập dãy logic

Bộ giải mã và tập các thanh ghi điều khiển

Bộ nhớ điều khiển

Ứng với cách tổ chức vừa trình bày của máy tính, chúng ta có thể chia bài toán khảo sát máy tính thành bốn phần như sau:

Phần 1: Tổng quan về kiến trúc máy tính

Phần 2: Hệ thống máy tính

Phần 3: Đơn vị xử lý trung tâm

Phần 4: Đơn vị điều khiển

Hình 1.3: Bộ xử lý trung tâm của máy tính (CPU)

Hình 1.3: Đơn vị điều khiển của CPU