Luận văn An toàn trong mạng máy tínhvà vềbức tường lửa

Chúng ta đang sống trong một thời đại mới, thời đại phát triển rực rỡcủa công nghệthông tin, đặc biệt là công nghệmáy vi tính và mạng máy tính với sựbựng nổcủa hàng ngàn cuộc cỏch mạng lớnnhỏ. Từkhi ra đời, máy vi tính ngày càng giữ vai trũquan trọng trongcác lĩnh vực khoa học kỹthuật và cuộc sống hàng ngày của con người. Từsựra đời của chiếc máy tính điện tửlớn ENIAC đầu tiên năm 1945, sau đó là sựra đời những máy vi tính của hóng IBM vào năm 1981 cho đến nay, sau hơn 20 nă m, cùng với sựthay đổi vềtốc độcác bộvi xửlý và cỏc phần mềm ứng dụng, cụng nghệthụng tin đó ởmột bước phát triển cao, đó là sốhóa tất cảnhững dữliệu thông tin, đồng thời kết nối chúng lại với nhau và luân chuyển mạnh mẽ. Hiện nay, mọi loại thông tin, sốliệu, hỡnh ảnh, õm thanh đều được đưa vềdạng kỹthuật số đểbất kỳ máy tính nào cũng có thểlưu trữ, xửlý cũng nhưchuyển tiếp với các máy tính hay thiết bịkỹthuật sốkhỏc. Sựra đời của các mạng máy tính và những dịch vụcủa nó đó mang lại cho con người rất nhiều những lợi ích to lớn, góp phần thúc đẩy nền kinh tếphát triển mạnh mẽ, đơn giản hóa những thủtục lưu trữ, xửlý, trao chuyển thụng tin phức tạp, liờn lạc và kết nối giữa những vịtrớ, khoảng cỏch rất lớn một cỏch nhanh chúng, hiệu quả Và mạng máy tính đó trởthành yếu tốkhụng thểthiếu đối với sựphát triển của nền kinh tế, chính trịcũng nhưvăn hóa, tư tưởng của bất kỳquốc gia hay châu lục nào. Con người đó khụng cũn bịgiới hạn bởi những khoảng cỏch về địa lý, có đầy đủquyền năng hơn đểsáng tạo những giá trịmới vô giá vềvật chất và tinh thần, thỏa món những khỏt vọng lớn lao của chớnh họvà của toàn nhõn loại.

pdf96 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Lượt xem: 1759 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn An toàn trong mạng máy tínhvà vềbức tường lửa, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Mạnh Chiến – ĐT2, CĐ1A – K45 Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG…………….. LUẬN VĂN An toàn trong mạng máy tính và về bức tường lửa. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Mạnh Chiến – ĐT2, CĐ1A – K45 Trang 2 LỜI NÓI ĐẦU Chúng ta đang sống trong một thời đại mới, thời đại phát triển rực rỡ của công nghệ thông tin, đặc biệt là công nghệ máy vi tính và mạng máy tính với sự bựng nổ của hàng ngàn cuộc cỏch mạng lớn nhỏ. Từ khi ra đời, máy vi tính ngày càng giữ vai trũ quan trọng trong các lĩnh vực khoa học kỹ thuật và cuộc sống hàng ngày của con người. Từ sự ra đời của chiếc máy tính điện tử lớn ENIAC đầu tiên năm 1945, sau đó là sự ra đời những máy vi tính của hóng IBM vào năm 1981 cho đến nay, sau hơn 20 năm, cùng với sự thay đổi về tốc độ các bộ vi xử lý và cỏc phần mềm ứng dụng, cụng nghệ thụng tin đó ở một bước phát triển cao, đó là số hóa tất cả những dữ liệu thông tin, đồng thời kết nối chúng lại với nhau và luân chuyển mạnh mẽ. Hiện nay, mọi loại thông tin, số liệu, hỡnh ảnh, õm thanh … đều được đưa về dạng kỹ thuật số để bất kỳ máy tính nào cũng có thể lưu trữ, xử lý cũng như chuyển tiếp với các máy tính hay thiết bị kỹ thuật số khỏc. Sự ra đời của các mạng máy tính và những dịch vụ của nó đó mang lại cho con người rất nhiều những lợi ích to lớn, góp phần thúc đẩy nền kinh tế phát triển mạnh mẽ, đơn giản hóa những thủ tục lưu trữ, xử lý, trao chuyển thụng tin phức tạp, liờn lạc và kết nối giữa những vị trớ, khoảng cỏch rất lớn một cỏch nhanh chúng, hiệu quả … Và mạng máy tính đó trở thành yếu tố khụng thể thiếu đối với sự phát triển của nền kinh tế, chính trị cũng như văn hóa, tư tưởng của bất kỳ quốc gia hay châu lục nào. Con người đó khụng cũn bị giới hạn bởi những khoảng cỏch về địa lý, có đầy đủ quyền năng hơn để sáng tạo những giá trị mới vô giá về vật chất và tinh thần, thỏa món những khỏt vọng lớn lao của chớnh họ và của toàn nhõn loại. Cũng chớnh vỡ vậy, nếu khụng cú mạng mỏy tớnh, hoặc mạng mỏy tớnh khụng thể hoạt động như ý muốn thỡ hậu quả sẽ rất nghiêm trọng. Và vấn đề an toàn cho mạng máy tính cũng phải được đặt lên hàng đầu khi thiết kế, lắp đặt và đưa vào sử dụng một hệ thống mạng máy tính dù là đơn giản nhất. Bờn cạnh đú, thụng tin giữ một vai trũ hết sức quan trọng bởi vỡ nếu như thiếu thông tin, con người sẽ trở nên lạc hậu dẫn tới những hậu quả nghiêm trọng, nền kinh tế chậm phát triển. Vỡ lý do đó, việc lưu giữ, trao đổi và quản lý tốt nguồn tài nguyờn thụng tin để sử dụng đúng mục đích, không bị thất thoát đó là mục tiờu hướng tới của không chỉ một ngành, một quốc gia mà của toàn thế giới. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Mạnh Chiến – ĐT2, CĐ1A – K45 Trang 3 Trong quỏ trỡnh thực tập và làm đồ án tốt nghiệp, được sự đồng ý và hướng dẫn, chỉ bảo tận tỡnh của thầy giỏo hướng dẫn Nguyễn Thống Nhất, cùng với sự giúp đỡ của bạn bè và công ty nơi thực tập, em đó cú thêm nhiều điều kiện để tỡm hiểu về mạng mỏy tớnh, về vấn đề an toàn trong mạng máy tính và về bức tường lửa. Đó cũng là đề tài mà em muốn nghiên cứu và trỡnh bày trong đồ án tốt nghiệp này. Nội dung chính của đồ án gồm:  Phần I: Tổng quan về mạng mỏy tớnh  Phần II: Vấn đề an toàn trong mạng mỏy tớnh  Phần III: Bức tường lửa (Firewall) Đồ án đề cập đến một vấn đề khá lớn và tương đối phức tạp, đũi hỏi nhiều thời gian và kiến thức về lý thuyết cũng như thực tế. Do thời gian nghiên cứu chưa được nhiều và trỡnh độ bản thõn cũn hạn chế, nờn đồ án không tránh khỏi những khiếm khuyết. Em rất mong nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo của các thầy, cô giáo và sự đóng góp nhiệt tỡnh của cỏc bạn để giúp em bổ sung vốn kiến thức và có thể tiếp tục nghiên cứu đề tài nêu trên một cách tốt hơn, hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cám ơn! Hà Nội tháng 5 năm 2010 Sinh viờn thực hiện Nguyễn Duy Hà Vũ Sơn Thành Phạm Văn An PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ MẠNG MÁY TÍNH CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ MÁY TÍNH 1.1. Lịch sử mỏy tớnh Trong thời đại khoa học kỹ thuật ngày nay, máy tính điện tử đóng một vai trũ hết sức quan trọng và là yếu tố khụng thể thiếu đối với hầu hết các ngành nghề, cỏc dịch vụ cũng như đối với đời sống sinh hoạt của con người. Để trở thành những công cụ hữu ích, công Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Mạnh Chiến – ĐT2, CĐ1A – K45 Trang 4 nghệ cao như hiện nay, máy tính điện tử đó trải qua rất nhiều thời kỡ phỏt triển, đáp ứng những đũi hỏi ngày một cao của con người. Với sự ra đời và thành công của máy ENIAC, năm 1946 được xem như năm mở đầu cho kỷ nguyên máy tính điện tử, kết thúc sự nỗ lực nghiên cứu của các nhà khoa học đó kộo dài trong nhiểu năm trước đó, và mở ra một thời kỳ phát triển mạnh mẽ của công nghệ phần cứng cơ sở chế tạo ra những máy tính điện tử với tính năng ngày càng cao, được sử dụng rộng rói trong rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Lịch sử phỏt triển của mỏy tớnh cú thể chia thành 4 giai đoạn như sau: 1.1.1. Giai đoạn 1: Từ 1945 đến 1958, với máy tính thế hệ thứ nhất sử dụng công nghệ đèn chân không.  Máy tính ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), do John Mauchly và John Presper Eckert (đại học Pensylvania, Mỹ) thiết kế và chế tạo, là chiếc máy số hoá điện tử đa năng đầu tiên trên thế giới. - Nguồn gốc: Dự án chế tạo máy ENIAC được bắt đầu vào năm 1943. Đây là một nỗ lực nhằm đáp ứng yêu cầu thời chiến của BRL (Ballistics Research Laboratory – Phũng nghiờn cứu đạn đạo quân đội Mỹ) trong việc tính toán chính xác và nhanh chóng các bảng số liệu đạn đạo cho từng loại vũ khí mới. - Số liệu kỹ thuật: ENIAC là một chiếc máy khổng lồ với hơn 18000 bóng đèn chân không, nặng hơn 30 tấn, tiêu thụ một lượng điện năng vào khoảng 140kW và chiếm một diện tích xấp xỉ 1393 m2. Mặc dù vậy, nó làm việc nhanh hơn nhiều so với các loại máy tính điện cơ cùng thời với khả năng thực hiện 5000 phép cộng trong một giây đồng hồ. Điểm khác biệt giữa ENIAC & các máy tính khác: ENIAC sử dụng hệ đếm thập phân chứ không phải nhị phân như ở tất cả các máy tính khác. Với ENIAC, các con số được biểu diễn dưới dạng thập phân và việc tính toán cũng được thực hiện trên hệ thập phân. Bộ nhớ của máy gồm 20 “bộ tớch lũy”, mỗi bộ có khả năng lưu giữ một số thập phân có 10 chữ số. Mỗi chữ số được thể hiện bằng một vũng gồm 10 đèn chân không, trong đó tại mỗi thời điểm, chỉ có một đèn ở trạng thái bật để thể hiện một trong mười chữ số từ 0 đến 9 của hệ thập phân. Việc lập trỡnh trờn ENIAC là một cụng việc vất vả vỡ phải thực hiện nối dõy bằng tay qua việc đóng/mở các công tắc cũng như cắm vào hoặc rút ra các dây cáp điện. - Hoạt động thực tế: Máy ENIAC bắt đầu hoạt động vào tháng 11/1945 với nhiệm vụ đầu tiên không phải là tính toán đạn đạo (vỡ chiến tranh thế giới lần thứ hai đó kết thỳc) mà để thực hiện các tính toán phức tạp dùng trong việc xác định tính khả thi của bom H. Việc có thể sử dụng máy vào mục đích khác với mục đích chế tạo ban đầu cho thấy tính đa năng của ENIAC. Máy tiếp tục hoạt động dưới sự quản lý của BRL cho đến khi được tháo rời ra vào năm 1955.  Mỏy tớnh Von Neumann Như đó đề cập ở trên, việc lập trỡnh trờn mỏy ENIAC là một cụng việc rất tẻ nhạt và tốn kộm nhiều thời gian. Cụng việc này cú lẻ sẽ đơn giản hơn nếu chương trỡnh cú thể được biểu diễn dưới dạng thích hợp cho việc lưu trữ trong bộ nhớ cùng với dữ liệu cần xử lý. Khi đó máy tính chỉ cần lấy chỉ thị bằng cách đọc từ bộ nhớ, ngoài ra chương trỡnh cú Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Mạnh Chiến – ĐT2, CĐ1A – K45 Trang 5 thể được thiết lập hay thay đổi thông qua sự chỉnh sửa các giá trị lưu trong một phần nào đó của bộ nhớ. í tưởng này, được biết đến với tên gọi “khái niệm chương trỡnh được lưu trữ”, do nhà toán học John von Neumann, một cố vấn của dự án ENIAC, đưa ra ngày 8/11/1945, trong một bản đề xuất về một loại máy tính mới có tên gọi EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). Máy tính này cho phép nhiều thuật toán khác nhau có thể được tiến hành trong máy tính mà không cần phải nối dây lại như máy ENIAC.  Mỏy IAS Tiếp tục với ý tưởng của mỡnh, vào năm 1946, von Neuman cùng các đồng nghiệp bắt tay vào thiết kế một máy tính mới có chương trỡnh được lưu trữ với tên gọi IAS (Institute for Advanced Studies) tại học viện nghiên cứu cao cấp Princeton, Mỹ. Mặc dù mói đến năm 1952 máy IAS mới được hoàn tất, nó vẫn là mô hỡnh cho tất cả cỏc mỏy tớnh đa năng sau này. 1.1.2. Giai đoạn 2: Từ 1958 đến 1964, với máy tính thế hệ thứ hai sử dụng công nghệ chất bán dẫn. Sự thay đổi đầu tiên trong lĩnh vực máy tính điện tử xuất hiện khi có sự thay thế đèn chân không bằng đèn bán dẫn. Đèn bán dẫn nhỏ hơn, rẻ hơn, tỏa nhiệt ít hơn trong khi vẫn có thể được sử dụng theo cùng cách thức của đèn chân không để tạo nên máy tính. Không như đèn chân không vốn đũi hỏi phải có dây, có bảng kim loại, có bao thủy tinh và chân không, đèn bán dẫn là một thiết bị ở trạng thái rắn được chế tạo từ silicon có nhiều trong cát có trong tự nhiên. Đèn bán dẫn là phát minh lớn của phũng thớ nghiệm Bell Labs trong năm 1947. Nó đó tạo ra một cuộc cách mạng điện tử trong những năm 50 của thế kỷ 20. Dù vậy, mói đến cuối những năm 50, các máy tính bán dẫn hóa hoàn toàn mới bắt đầu xuất hiện trên thị trường máy tính. Việc sử dụng đèn bán dẫn trong chế tạo máy tính đó xỏc định thế hệ máy tính thứ hai, với đại diện tiêu biểu là máy PDP–1 của công ty DEC (Digital EquIPment Corporation) và IBM 7094 của IBM. DEC được thành lập vào năm 1957 và cũng trong năm đó cho ra đời sản phẩm đầu tiên của mỡnh là mỏy PDP–1 như đó đề cập ở trên. Đây là chiếc máy mở đầu cho dũng mỏy tớnh mini của DEC, vốn rất phổ biến trong cỏc mỏy tớnh thế hệ thứ ba. 1.1.3. Giai đoạn 3: Từ 1964 đến 1974, với máy tính thế hệ thứ ba sử dụng cụng nghệ mạch tớch hợp. Một đèn bán dẫn tự chứa, đơn lẻ thường được gọi là một thành phần rời rạc. Trong suốt những năm 50 và đầu những năm 60 của thế kỷ 20, các thiết bị điện tử phần lớn được kết hợp từ những thành phần rời rạc – đèn bán dẫn, điện trở, tụ điện, v.v... Các thành phần rời rạc được sản xuất riêng biệt, đóng gói trong các bộ chứa riêng, sau đó được dùng để nối lại với nhau trên những bảng mạch. Các bảng này lại được gắn vào trong máy tính, máy kiểm tra dao động, và các thiết bị điện tử khác nữa. Bất cứ khi nào một thiết bị điện tử cần đến một đèn bán dẫn, một ống kim loại nhỏ chứa một mẫu silicon sẽ phải được hàn vào một bảng mạch. Toàn bộ quá trỡnh sản xuất, đi từ đèn bán dẫn đến bảng mạch, là một quá trỡnh Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Mạnh Chiến – ĐT2, CĐ1A – K45 Trang 6 tốn kộm và khụng hiệu quả. Những vấn đề như vậy đó làm nền tảng cho việc dẫn đến các bài toán mới trong công nghiệp máy tính. Các máy tính thế hệ thứ hai ban đầu chứa khoảng 10000 đèn bán dẫn. Con số này sau đó đó tăng lên nhanh chóng đến hàng trăm ngàn, làm cho việc sản xuất các máy mạnh hơn, mới hơn gặp rất nhiều khó khăn. Sự phát minh ra mạch tích hợp vào năm 1958 đó cỏch mạng húa điện tử và bắt đầu cho kỷ nguyên vi điện tử với nhiều thành tựu rực rỡ. Mạch tích hợp chính là yếu tố xác định thế hệ thứ ba của máy tính. Trong mục tiếp sau đây chúng ta sẽ tỡm hiểu một cỏch ngắn gọn về cụng nghệ mạch tớch hợp. Sau đó, hai thành viên quan trọng nhất trong các máy tính thế hệ thứ ba, máy IBM System/360 và máy DEC PDP–8, sẽ được giới thiệu cùng với các tính năng nổi bật của chúng. 1.1.4. Giai đoạn 4: Từ 1974 đến nay, với máy tính thế hệ thứ tư sử dụng công nghệ mạch tích hợp vô cùng lớn/siêu lớn (VLSI/ULSI). Với tốc độ phát triển nhanh chóng của công nghệ, mức độ cho ra đời các sản phẩm mới ở mức cao, cũng như tầm quan trọng của phần mềm, của truyền thông và phần cứng, việc phân loại máy tính theo thế hệ trở nên kém rừ ràng và ớt cú ý nghĩa như trước đây. rong phần tiếp theo, hai thành tựu tiêu biểu về công nghệ của máy tính thế hệ thứ tư sẽ được giới thiệu một cách tóm lược.  Bộ nhớ bỏn dẫn Vào khoảng những năm 50 đến 60 của thế kỷ này, hầu hết bộ nhớ máy tính đều được chế tạo từ những vũng nhỏ làm bằng vật liệu sắt từ, mỗi vũng cú đường kính khoảng 1/16 inch. Các vũng này được treo trên các lưới ở trên những màn nhỏ bên trong máy tính. Khi được từ hóa theo một chiều, một vũng (gọi là một lừi) biểu thị giỏ trị 1, cũn khi được từ hóa theo chiều ngược lại, lừi sẽ đại diện cho giỏ trị 0. Bộ nhớ lừi từ kiểu này làm việc khỏ nhanh. Nú chỉ cần một phần triệu giõy để đọc một bit lưu trong bộ nhớ. Nhưng nó rất đắt tiền, cồng kềnh, và sử dụng cơ chế hoạt động loại trừ: một thao tác đơn giản như đọc một lừi sẽ xúa dữ liệu lưu trong lừi đó. Do vậy cần phải cài đặt các mạch phục hồi dữ liệu ngay khi nó được lấy ra ngoài. Năm 1970, Fairchild chế tạo ra bộ nhớ bán dẫn có dung lượng tương đối đầu tiên. ChIP này có kích thước bằng một lừi đơn, có thể lưu 256 bit nhớ, hoạt động không theo cơ chế loại trừ và nhanh hơn bộ nhớ lừi từ. Nú chỉ cần 70 phần tỉ giõy để đọc ra một bit dữ liệu trong bộ nhớ. Tuy nhiên giá thành cho mỗi bit cao hơn so với lừi từ. Kể từ năm 1970, bộ nhớ bán dẫn đó đi qua tám thế hệ: 1K, 4K, 16K, 64K, 256K, 1M, 4M, và giờ đây là 16M bit trờn một chIP đơn (1K = 210, 1M = 220). Mỗi thế hệ cung cấp khả năng lưu trữ nhiều gấp bốn lần so với thế hệ trước, cùng với sự giảm thiểu giá thành trên mỗi bit và thời gian truy cập.  Bộ vi xử lý Vào năm 1971, hóng Intel cho ra đời chIP 4004, chIP đầu tiên có chứa tất cả mọi thành phần của một CPU trên một chIP đơn. Kỷ nguyên bộ vi xử lý đó được khai sinh từ đó. ChIP 4004 cú thể cộng hai số 4 bit và nhõn bằng cỏch lập lại phộp cộng. Theo tiờu chuẩn ngày nay, chIP 4004 rừ ràng quỏ đơn giản, nhưng nó đó đánh dấu sự bắt đầu của một quá trỡnh tiến húa liờn tục về dung lượng và sức mạnh của các bộ vi xử lý. Bước chuyển biến Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Mạnh Chiến – ĐT2, CĐ1A – K45 Trang 7 kế tiếp trong quá trỡnh tiến húa núi trờn là sự giới thiệu chIP Intel 8008 vào năm 1972. Đây là bộ vi xử lý 8 bit đầu tiờn và có độ phức tạp gấp đôi chIP 4004. Đến năm 1974, Intel đưa ra chIP 8080, bộ vi xử lý đa dụng đầu tiên được thiết kế để trở thành CPU của một máy vi tính đa dụng. So với chIP 8008, chIP 8080 nhanh hơn, có tập chỉ thị phong phú hơn và có khả năng định địa chỉ lớn hơn. Cũng trong cùng thời gian đó, các bộ vi xử lý 16 bit đó bắt đầu được phát triển. Mặc dù vậy, mói đến cuối những năm 70, các bộ vi xử lý 16 bit đa dụng mới xuất hiện trên thị trường. Sau đó đến năm 1981, cả Bell Lab và Hewlett–packard đều đó phỏt triển các bộ vi xử lý đơn chIP 32 bit. Trong khi đó, Intel giới thiệu bộ vi xử lý 32 bit của riờng mỡnh là chIP 80386 vào năm 1985. 1.2. Cấu trúc và chức năng của máy tính 1.2.1. Cấu trỳc tổng quỏt của mỏy tớnh Mỏy tớnh là một hệ thống phức tạp với hàng triệu thành phần điện tử cơ sở. 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. Hỡnh 1: Cấu trỳc tổng quỏt của mỏy tớnh  Thành phần chính, quan trọng nhất của máy tính là Đơn vị xử lý trung tõm (CPU – Central Processing Unit): Điều khiển hoạt động của máy tính và thực hiện các chức năng xử lý dữ liệu. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Mạnh Chiến – ĐT2, CĐ1A – K45 Trang 8 Hỡnh 2: Bộ xử lý trung tõm của mỏy tớnh (CPU) CPU thường được đề cập đến với tên gọi bộ xử lý. Mỏy tớnh cú thể cú một hoặc nhiều thành phần núi trờn, Vớ 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 vỡ đây là thành phần phức tạp nhất của hệ thống. Cấu trúc của CPU gồm các thành phần chính: - Đơn vị điều khiển: Điều khiển hoạt động của CPU và do đó điều khiển hoạt động của máy tính. - Đơn 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 trũ 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 khỏi niệm vi lập trỡnh. Hỡnh dưới đây mô tả tổ chức bên trong một đơn vị điều khiển với ba thành phần chính gồm: - Bộ lập dóy logic - Bộ giải mó và tập cỏc thanh ghi điều khiển - Bộ nhớ điều khiển Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Mạnh Chiến – ĐT2, CĐ1A – K45 Trang 9 Hỡnh 3: Đơn vị điều khiển của CPU Cỏc thành phần khỏc của mỏy tớnh:  Bộ nhớ chớnh: Dùng để lưu trữ dữ liệu.  Cỏc thành phần nhập xuất: Dùng để di chuyển dữ liệu giữa máy tính và môi trường bên ngoài.  Cỏc thành phần nối kết hệ thống: Cung cấp cơ chế liên lạc giữa CPU, bộ nhớ chính và các thành phần nhập xuất. 1.2.2. Chức năng của mỏy tớnh Một cỏch tổng quát, một máy tính có thể thực hiện bốn chức năng cơ bản sau: - Di chuyển dữ liệu - Điều khiển - Lưu trữ dữ liệu - Xử lý dữ liệu Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Mạnh Chiến – ĐT2, CĐ1A – K45 Trang 10 Hỡnh 4: Cỏc chức năng cơ bản của máy tính  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 yờu cầu xử lý cũng rất rộng. Tuy nhiờn chỉ cú 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, nú vẫn phải lưu trữ tạm thời tại mỗi thời điểm phần dữ liệu đang được xử lý. Do vậy cần thiết phải có chức năng lưu trữ ngắn hạn. Tuy nhiên, chức năng lưu trữ dài hạn cũng có tầm quan trọng tương đóng đối với dữ liệu cần được lưu trữ trên máy cho những lần cập nhật và tỡm 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, mà cú tiến trỡnh nhập xuất dữ liệu hay truyền dữ liệu: - Tiến trỡnh nhập xuất dữ liệu: Thực hiện di chuyển dữ liệu trong cự ly ngắn giữa mỏy tớnh và thiết bị nối kết trực tiếp. - Tiến trỡnh truyền dữ liệu: Thực hiện di chuyển dữ liệu trong cự ly xa giữa mỏy tớnh và thiết bị nối kết từ xa. - Điều khiển: Bên trong hệ thống máy tính, đơn vị điều khiển có nhiệm vụ quản lý cỏc tài nguyờn mỏy tớnh 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 khỏc. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Mạnh Chiến – ĐT2, CĐ1A – K45 Trang 11 Hỡnh 5: Mỏy tớnh – Thiết bị di chuyển dữ liệu  Máy tính được dùng để lưu trữ dữ liệu, với dữ liệu được chuyển từ môi trường ngoài vào lưu trữ trong máy (quá trỡnh đọc dữ liệu) và ngược lại (quá trỡnh ghi dữ liệu). Hỡnh 6 mụ tả hoạt động làm thiết bị lưu trữ dữ liệu của máy tính. Hỡnh 6: Mỏy tớnh – Thiết bị lưu trữ dữ liệu  Máy tính được dùng để xử lý dữ liệu thụng qua cỏc thao tỏc trờn dữ liệu lưu trữ hoặc kết hợp giữa việc lưu trữ và liên lạc với môi trường bên ngoài. Di chuyển dữ liệu Điều khiển Lưu trữ dữ liệu Xử lý dữ liệu Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Mạnh Chiế