Computer abstraction and technology

From Computer Engineerring Lecture
Jump to: navigation, search

Abstraction [1]

Một kỹ thuật quan trọng cho việc quản lý phức tạp là “Abtraction”: Ẩn các chi tiết khi chúng không quan trọng. Một hệ thống có thể được nhìn ở nhiều mức (level) khác nhau của Abtraction. Ví dụ, các chính trị gia Mỹ đã trừu tượng (abstract) thế giới thành các thành phố, quận, tiểu bang, và quốc gia. Một hạt có nhiều thành phố, một tiểu bang thì có nhiều hạt. Khi một chính trị gia chạy đua cho chức tổng thống, chính trị gia này cần quan tâm đến các tiểu bang (state) bỏ phiếu như thế nào thay vi các hạt bỏ phiếu, vì vậy state là mức độ trừu tượng cao nhất. Mặt khác, cụ điều tra dân số đo lường dân số của mỗi thành phố, vì vậy cơ quan này cần xem xét chi tiết của mức độ trừu tượng thấp hơn.

Levels of abstraction for electronic computing system.PNG

Hình trên mô tả các mức trừu tượng (levels of abstraction) cho một hệ thống máy tính điện tử cùng với xây dựng chi tiết các khối ở mỗi mức độ. Mức thấp nhất là mức vật lý (physics), sự chuyển động của các electron. Hành vi của các electron là sự mô tả bởi cơ học lượng tử và phương trình của Maxwell. Hệ thống của chúng ta đươc xây dựng từ các thiết bị điện tử (electronic devices) như các transistor (hoặc bóng đèn điện tử). Các thiết bị này có các điểm kết nối rõ ràng được gọi là các terminal, và có thể được mô hình bởi mối quan hệ giữa điện áp (voltage) và dòng điện (current) được đo tại mỗi terminal. Bằng cách trừu tượng ở mức thiết bị (device level), chúng ta có thể bỏ qua các electronon riêng lẻ. Mức abtraction kế tiếp là mạch tuần tự (analog circuit), trong đó các thiết bị được lắp ráp ddeerr tạo ra các thành phần như bộ khuếch đại (amplifier). Mạch tuần tự nhận vào và xuất ra một tín hiệu điện tử liên tục (tín hiệu điện tương tự). Mạch số (Digital Circuit) như các cổng logic hạn chế điện áp rời rạc, mà chúng ta sẽ thường sử dụng để chỉ “0” và “1”. Trong thiết kế luận lý (Logic design), chúng ta xây dựng những kiến trúc phức tạp hơn, như các bộ cộng hoặc bộ nhớ, từ những mạch số.
Vi kiến trúc (Microarchitecture) kết nối cổng logic và mức kiến trúc. Mức kiến trúc mô tả một máy tính từ quan điểm của người lập trình (programmer’s perspective). Ví dụ, kiến trúc tập lện Intel IA-32 sử dụng bởi vi xử lý trong hầu hết các máy tính các nhân (PC) được định nghĩa bởi tập các lệnh và các thanh ghi mà người lập trình được phép sử dụng. Vi kiến trúc bao gồm việc tích hợp các thành phần logic để thực thi các lệnh mà được định nghĩa bởi kiến trúc. Một kiến trúc cụ thể có thể được thực hiện bởi nhiều vi kiến trúc khác nhau với nhiều giá thành/hiệu suất/cống suất khác nhau. Ví dụ, Intel Core 2 Duo, the Intel 80486, AMD Athlon tất cả đều thực hiện kiến trúc lệnh IA-32 với nhiều vi kiến trúc khác nhau.
Chuyển sang lĩnh vực phần mềm, hệ điều hành xử lý mức thấp chi tiết như việc truy cập một ổ cứng (hard drive) hoặc quản lý bộ nhớ. Cuối cùng, phần mềm ứng dụng sử dụng các tiện nghi này mà được cung cấp bởi hệ điều hành để giải quyết các vấn đề cho người dùng. Nhờ sức mạnh của Abtraction, mà bà của bạn có thể lướt web thoải mà mà không cần quan tâm đến sự chuyển động của các electron hoặc tổ chức bổ nhớ trong máy tính của bà ấy 😊.


Tài liệu tham khảo

  1. David Harris Sarah Harris, Digital Design and Computer Architecture, 2th, Morgan Kaufmann, 2012