Kiến trúc von-Neumann ban đầu được nhà toán học người Mỹ John von-Neumann giới thiệu năm

1945.

Kiến trúc von-Neumann dựa trên 3 khái niệm cơ sở:

 Lệnh và dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ đọc ghi chia sẻ (shared memory);

 Bộ nhớ được đánh địa chỉ theo vùng, không phụ thuộc vào nội dung nó lưu trữ;

 Các lệnh của một chương trình được thực hiện một cách tuẩn tuự

Harvảd:

 Bộ nhớ được chia thành 2 phần:

 Bộ nhớ lưu mã chương trình

 Bộ nhớ lưu dữ liệu

 CPU sử dụng 2 hệ thống bus để giao tiếp với bộ nhớ:

 Bus giao tiếp với bộ nhớ chương trình

 Bus giao tiếp với bộ nhớ dữ liệu.

 Kiến trúc Harvard nhanh hơn kiến trúc von-Neumann do băng thông của bus lớn hơn;

 Hỗ trợ nhiều thao tác đọc/ghi bộ nhớ tại một thời điểm-> giảm xung đột truy nhập bộ nhớ, đặc biệt khi CPU sử dụng kỹ thuật đường ống (pipeline).

2.Hệ thống bus (bus subsystem)

 Một bus là tập hợp các đường dây, truyền dẫn các tín  hiệu, kết nối CPU với bộ nhớ và hệ thống vào ra.

Hệ thống bus thường gồm:

 Bus dữ liệu (Data Bus – D Bus):

• Truyền dẫn tín hiệu dữ liệu (2 chiều)

• Độ rộng: 8, 16, 32, 64 bit (bằng độ rộng từ xử lý của CPU)

 Bus địa chỉ (Address Bus – A Bus)

• Truyền dẫn tín hiệu địa chỉ (1 chiều)

• Độ rộng: 20, 24, 32, 64 bit (là khả năng QL địa chỉ của CPU)

Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit -CPU):

 Chức năng:

• Đọc lệnh từ bộ nhớ

• Giải mã và thực hiện lệnh

 CPU bao gồm:

• Bộ điều khiển (Control Unit - CU)

• Bộ tính toán số học và logic (Arithmetic and Logic Unit - ALU)

• Các thanh ghi (Registers)

Bus điều khiển (Control Bus – C Bus): truyền dẫn tín hiệu điều khiển (1 chiều trên mỗi đường dây).

Bộ xử lý trung tâm (Central Processing Unit -CPU):

 Chức năng:

• Đọc lệnh từ bộ nhớ

• Giải mã và thực hiện lệnh

 CPU bao gồm:

• Bộ điều khiển (Control Unit - CU)

• Bộ tính toán số học và logic (Arithmetic and Logic Unit - ALU)

• Các thanh ghi (Registers)

Các CPU hiện đại thường có nhiều CU, ALU,  FPU và hàng trăm thanh ghi.

Bộ điều khiển (Control Unit - CU):

Hinhf vex

Bộ điều khiển (Control Unit - CU):

 CU nhận 3 tín hiệu đầu vào:

• Lệnh từ thanh ghi lệnh IR

• Giá trị các cờ trạng thái

• Xung đồng hồ

 CU giải mã lệnh và sinh tín hiệu điều khiển các thành phần khác thực hiện lệnh

• Nhóm tín hiệu điều khiển các bộ phận bên trong CPU;

• Nhóm tín hiệu điều khiển các bộ phận bên ngoài CPU

Bộ tính toán (Arithmetic and Logic Unit - ALU):

Bộ tính toán (ALU):

 ALU bao gồm một loạt các đơn vị chức năng con để thực hiện các phép toán số học và logic:

• Bộ cộng (ADD), bộ trừ (SUB), bộ nhân (MUL), bộ chia (DIV), ....

• Các bộ dịch (SHIFT) và quay (ROTATE)

• Bộ phủ định (NOT), bộ và (AND), bộ hoặc (OR) và bộ hoặc loại trừ (XOR)

 ALU có:

• 2 cổng vào IN: nhận toán hạng từ các thanh ghi; và

• 1 cổng ra OUT: kết nối với bus trong để chuyển kết quả đến thanh ghi.

Thanh ghi của CPU (registers):

 Là các ô nhớ đặc biệt, nằm trong CPU

 Tốc độ hoạt động rất cao – bằng tốc độ CPU

 Được sử dụng làm toán hạng đầu vào và lưu kết quả đầu ra khi

CPU xử lý các lệnh.

 Các thanh ghi của CPU Intel x86:

 8086/80286: AX, BX, CX, DX – 16 bít. Các thanh ghi này có được sử dụng như 8 thanh ghi 8 bít: AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH, DL

 80386/80486 và Pentium: EAX, EBX, ECX, EDX – 32 bít

 Bộ đếm chương trình (PC – Program Counter) hay con trỏ lệnh (IP - Instruction Register): lưu địa chỉ của lệnh kế tiếp;

 Thanh ghi con trỏ ngăn xếp (SP – Stack Pointer): luôn chưa địa chỉ đỉnh ngăn xếp.