Kiến Trúc Máy Tính Và Hợp Ngữ
Kiến Trúc Máy Tính Và Hợp Ngữ là một môn học quan trọng trong các chương trình đào tạo về công nghệ thông tin, khoa học máy tính, và kỹ thuật máy tính. Môn học này cung cấp kiến thức sâu hơn về cấu trúc bên trong của máy tính và cách chúng thực hiện các chương trình ở cấp độ ngôn ngữ máy.
Nội dung chính của môn học:
- Kiến trúc máy tính:
- Cấu trúc và tổ chức máy tính: Tìm hiểu về các thành phần cơ bản của một máy tính như CPU, bộ nhớ, và các thiết bị vào/ra.
- Bộ xử lý trung tâm (CPU): Hiểu rõ về cấu trúc bên trong của CPU, bao gồm các đơn vị điều khiển, đơn vị tính toán số học và logic (ALU), và cách chúng thực hiện các lệnh.
- Tập lệnh và kiến trúc tập lệnh (ISA): Giới thiệu về tập lệnh của một CPU cụ thể, bao gồm các loại lệnh và cách chúng được mã hóa.
- Cơ chế điều khiển: Cách CPU điều khiển luồng thực hiện các lệnh, bao gồm các phương pháp điều khiển nhánh (branching), ống dẫn lệnh (pipeline), và các kỹ thuật xử lý song song.
- Hợp ngữ (Assembly Language):
- Giới thiệu về hợp ngữ: Hợp ngữ là ngôn ngữ lập trình cấp thấp gần với mã máy, giúp lập trình viên tương tác trực tiếp với phần cứng.
- Cấu trúc lệnh hợp ngữ: Tìm hiểu về cú pháp, cách viết và cách sử dụng các lệnh hợp ngữ để thao tác với thanh ghi, bộ nhớ, và thực hiện các phép toán cơ bản.
- Lập trình hợp ngữ: Viết các chương trình hợp ngữ để thực hiện các tác vụ như tính toán số học, xử lý chuỗi, và điều khiển luồng chương trình.
- Debug và tối ưu hóa mã hợp ngữ: Kỹ thuật kiểm tra và tối ưu hóa mã hợp ngữ để đạt hiệu suất cao nhất.
- Quản lý bộ nhớ và các khái niệm nâng cao:
- Bộ nhớ và lưu trữ: Hiểu cách máy tính quản lý bộ nhớ, bao gồm việc ánh xạ địa chỉ, phân trang, và bộ nhớ ảo.
- Quản lý thanh ghi và ngăn xếp (stack): Cách sử dụng thanh ghi và ngăn xếp trong việc lưu trữ dữ liệu tạm thời và quản lý các lời gọi hàm.
- Giao tiếp phần cứng: Tìm hiểu cách hợp ngữ có thể được sử dụng để giao tiếp trực tiếp với các thiết bị phần cứng.
- Tối ưu hóa và hiệu suất:
- Kỹ thuật tối ưu hóa: Tìm hiểu các phương pháp tối ưu hóa chương trình hợp ngữ để sử dụng tài nguyên hệ thống hiệu quả hơn.
- Đánh giá hiệu suất: Các phương pháp để đánh giá và cải thiện hiệu suất của mã hợp ngữ và các chương trình cấp thấp khác.
Mục tiêu của môn học:
- Cung cấp cho sinh viên hiểu biết sâu sắc về cấu trúc và hoạt động của máy tính ở mức độ phần cứng và phần mềm thấp.
- Giúp sinh viên làm quen với lập trình hợp ngữ, từ đó phát triển khả năng tối ưu hóa các chương trình ở cấp độ thấp.
- Trang bị kiến thức cần thiết để tiếp tục nghiên cứu và phát triển các hệ thống phần cứng và phần mềm hiệu quả hơn.
Môn học Kiến Trúc Máy Tính Và Hợp Ngữ là cơ sở quan trọng cho các lĩnh vực liên quan đến phát triển hệ điều hành, lập trình nhúng, và thiết kế vi mạch, đồng thời giúp sinh viên hiểu rõ hơn về cách các phần mềm tương tác với phần cứng.