1. TÊN HỌC PHẦN:
Tiếng Việt: Kiến trúc máy tính và Hệ điều hành
Tiếng Anh: Computer Architecture and Operating System
Mã học phần: CNTT1142 Số tín chỉ: 03
2. BỘ MÔN PHỤ TRÁCH GIẢNG
DẠY:
Công nghệ thông tin
3. ĐIỀU KIỆN HỌC TRƯỚC:
- Nhập môn Công nghệ thông tin
4. MÔ TẢ HỌC PHẦN:
Học phần
cung cấp các kiến thức về:
ü Các
khái niệm cơ bản, sơ lược quá trình phát triển của máy tính điện tử và phân loại
kiến trúc máy tính.
ü Kiến
trúc máy tính tuần tự: nguyên lý hoạt động của máy tính tuần tự; cấu trúc và
nguyên lý hoạt động của đơn vị xử lý trung tâm, bộ nhớ chính; các vấn đề về thiết
kế hệ lệnh, thiết kế bộ nhớ.
ü Tổ chức
vào/ra, cấu trúc bus, các giao diện truyền dữ liệu; cấu tạo và nguyên tắc hoạt
động của các thiết bị ngoại vi: bàn phím, chuột, màn hình, máy in, đĩa từ, đĩa
quang.
ü Tổ chức và chức năng của hệ
điều hành trong hệ thống máy tính
ü Nguyên lý hoạt động và chức
năng của các thành phần căn bản của hệ điều hành như quản lý tiến trình, quản
lý bộ nhớ, quản lý đĩa, quản lý tập tin, quản lý nhập/xuất
ü Tổ chức bảo vệ hệ thống và
an toàn thông tin
5. MỤC TIÊU HỌC PHẦN:
Sau khi học xong, sinh viên có thể:
- Trình
bày được những kiến thức cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy tính điện
tử; các vấn đề về thiết kế hệ lệnh, thiết kế bộ nhớ.
- Trình
bày được những kiến thức cơ bản về tổ chức vào/ra, cấu trúc bus, các giao diện
truyền dữ liệu; cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị ngoại vi.
-
Nêu được chức năng chính của hệ điều hành
-
Nhận dạng được các thành phần chính của hệ
điều hành
-
Phân biệt
được các thuật toán điều phối tiến trình
-
Nêu được
các khái niệm không gian điạ chỉ và không gian vật lý của bộ nhớ
-
Phân biệt
được mô hình cấp phát bộ nhớ liên tục và không liên tục
-
Nêu được
mô hình tổ chức và truy xuất tập tin
-
Nêu được
mô hình tổ chức và truy xuất hệ thống vào/ra.
-
Nêu được
các thuật toán điều phối đĩa, phương pháp quản lý đĩa và quản lý swap
-
Phân biệt
được các mô hình RAID
-
Nêu được
các nguy cơ ảnh hưởng đến an ninh và an toàn hệ thống và các cách phòng chống
6. NỘI DUNG HỌC PHẦN:
PHÂN BỐ THỜI GIAN
STT
|
Nội
dung
|
Tổng
số
tiết
|
Trong
đó
|
Ghi
chú
|
Lý
thuyết
|
Bài tập,
thảo luận, kiểm tra
|
|
1
2
3
4
5
6
|
Chương 1
Chương
2
Chương
3
Chương
4
Chương
5
Chương
6
|
3
12
9
9
8
4
|
3
6
5
7
6
3
|
0
6
4
2
2
1
|
|
|
Cộng
|
45
|
30
|
15
|
|
CHƯƠNG I- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Giới thiệu các khái niệm cơ bản,
sơ lược quá trình phát triển của máy tính điện tử từ thế hệ thứ nhất đến nay.
Trong chương 1 cũng trình bày mô hình 4 loại kiến trúc máy tính: SISD, SIMD,
MISD, MIMD theo phân loại của Flynn.
CHƯƠNG II- KIẾN TRÚC MÁY TÍNH TUẦN
TỰ
Giới
thiệu mô hình kiến trúc và nguyên lý hoạt động của máy tính tuần tự VonNeumann.
Trình bày cấu trúc và nguyên lý hoạt động của các thành phần chính trong máy
tính: đơn vị xử lý trung tâm, bộ nhớ chính…; các vấn đề về thiết kế hệ lệnh, các
chế độ địa chỉ hóa trong lệnh; các vấn đề về mô hình phân cấp bộ nhớ, phân loại,
tổ chức và thiết kế bộ nhớ.
CHƯƠNG III- TỔ CHỨC VÀO/RA VÀ CÁC THIẾT BỊ
NGOẠI VI
Chương 3 trình bày các nội dung cơ bản về cấu
trúc bus; tổ chức vào/ra bao gồm phương pháp định địa chỉ thiết bị ngoại vi, cấu
trúc giao diện vào/ra và các phương pháp trao đổi dữ liệu giữa CPU và các thiết
bị ngoại vi. Trong chương 3 cũng trình bày về các giao diện truyền dữ liệu: nối
tiếp, song song; về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị ngoại vi:
bàn phím, chuột, màn hình, máy in, đĩa từ, đĩa quang.
CHƯƠNG IV – KHÁI NIỆM HỆ ĐIỀU
HÀNH, QUẢN LÝ TIẾN TRÌNH, QUẢN LÝ BỘ NHỚ
Hệ điều
hành điều khiển và phối hợp việc sử dụng phần cứng cho những ứng dụng khác nhau
của nhiều người sử dụng khác nhau. Trong chương này chúng ta sẽ xem xét định
nghĩa hệ điều hành, yếu tố chi phối lịch sử phát triển của hệ
điều hành và các loại hệ điều hành phổ biến.Chúng ta cũng khảo sát chức năng quản
lý tiến trình của hệ điều hành: cấu trúc dữ liệu để theo dõi tiến trình, các
thao tác trên tiến trình, nguyên lý phân chia CPU cho các tiến trình. Chúng ta
sẽ xem xét các cơ chế liên lạc giữa
các tiến trình do hệ điều hành cung cấp như: Tín hiệu, Pipe, Vùng nhớ chia sẻ,
Trao đổi thông điệp hay socket. Chương này cũng trình bày các giải pháp quản lý bộ
nhớ như: khái niệm không gian
địa chỉ được xây dựng trên không gian nhớ vật lý, kỹ thuật phân trang và phân
đoạn.
CHƯƠNG V – QUẢN LÝ TẬP TIN, QUẢN
LÝ NHẬP/XUẤT, CẤU TRÚC LƯU TRỮ
Trong chương này chúng ta sẽ mô tả các khái
niệm cơ bản của tập tin, phần cứng nhập/xuất, cấu trúc lưu trữ. Tiếp đó chúng ta xét các khía cạnh khác nhau của tập tin và
cấu trúc thư mục. Chúng ta cũng thảo luận các cách để quản lý việc bảo vệ tập
tin. Kế đến chúng ta sẽ thảo luận
các dịch vụ nhập/xuất được cung cấp bởi hệ điều hành và hiện thân của các dịch
vụ này trong giao diện ứng dụng nhập/xuất. Sau đó, chúng ta giải thích hệ điều
hành làm cầu nối giữa giao diện phần cứng và giao diện ứng dụng như thế nào. Chúng ta xem xét cấu trúc vật lý đĩa
từ. Chúng ta sau đó mô tả các thuật toán lập
lịch đĩa nhằm lên lịch thứ
tự I / O của đĩa để
cải thiện hiệu suất. Tiếp theo, chúng ta thảo luận
về định dạng đĩa và quản
lý của các khối khởi động, các khối bị hư hỏng, và
không gian trao đổi. Sau đó chúng ta kiểm
tra hình
thức ghép nhiều ổ đĩa cứng vật lý thành một hệ thống ổ đĩa cứng nhằm gia tăng tốc
độ đọc/ghi dữ liệu hoặc nhằm tăng thêm sự an toàn của dữ liệu chứa trên hệ thống
đĩa
CHƯƠNG VI – BẢO VỆ VÀ AN TOÀN HỆ
THỐNG
Mục tiêu của việc bảo vệ hệ thống là bảo vệ chống
lỗi của tiến trình, lỗi của một tiến trình j phải được ngăn chặn không làm ảnh
hưởng đến các tiến trình khác, và chống sự truy xuất bất hợp lệ, bảo đảm các bộ
phận tiến trình sử dụng tài nguyên theo một cách thức hợp lệ được qui định cho
nó trong việc khai thác các tài nguyên này. An toàn hệ thống phải
xem xét môi trường bên ngoài của hệ thống,
và bảo vệ nó khỏi: truy cập trái
phép, sửa đổi hoặc phá hủy độc hại, không thống nhất một cách tình cờ.
Chương này đầu tiên sẽ xem
xét phương pháp bảo vệ hệ thống với ma trận quyền truy xuất. Sau đó, chúng ta thảo
luận về các kỹ thuật đảm bảo an toàn hệ thống như xác thực và kiểm soát truy cập.
7. GIÁO TRÌNH:
8. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1] Nguyễn Nam
Trung, Vi xử lý và cấu trúc máy tính, NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[2] Trần Quang Vinh (2003), Cấu trúc máy vi tính, NXB
Giáo dục.
[3]
William Stallings (2003), Computer Organization and Architecture Designing for
Performance, Sixth Edition, Prentice Hall.
[4].
Andrew S. Tanenbaum (2001), Structured Computer Organization, Fourth Edition,
Prentice Hall.
[5]. Abraham
Silberschatz, Peter B. Galvin, Greg Gagne (2008), Operating System Concepts
(8th edition), Wiley.
9. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN:
* Chuyên cần: đánh giá
10% số điểm (hệ số 0.1)
Hình thức:
tham dự học và tham gia thảo luận trên lớp
* Kiểm tra giữa kỳ: đánh
giá 20% số điểm (hệ số 0.2)
Hình thức:
làm bài kiểm tra
* Thi cuối kỳ: đánh giá
70% số điểm (hệ số 0.7)
Hình thức: thi viết 90 phút