CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH
Biểu diễn và xử lý thông tin trong máy tính
1.1 Hệ đếm nhị phân và phương pháp biểu diễn thông tin trong máy tính ỉ Hệ nhị phõn (Binary)
Hệ nhị phân, hay hệ đếm cơ số 2, chỉ sử dụng hai con số 0 và 1, với giá trị của mỗi số phụ thuộc vào vị trí của nó Các vị trí trong hệ này có trọng số tương ứng với bậc luỹ thừa của cơ số 2 Trong hệ đếm cơ số 2, chấm cơ số được gọi là chấm nhị phân, và mỗi con số nhị phân được gọi là một bit (Binary digit) Bit bên trái nhất là bit có trọng số lớn nhất (MSB - Most Significant Bit), trong khi bit bên phải nhất là bit có trọng số nhỏ nhất (LSB - Least Significant Bit).
Số nhị phân (1010.11)2 có thể biểu diễn thành:
Chú ý: Sử dụng dấu ngoặc đơn và chỉ số dưới để chỉ định cơ số của hệ đếm Đối với phần lẻ của các số thập phân, số lẻ sẽ được nhân với cơ số, và số nhớ được ghi lại dưới dạng số nhị phân Trong quá trình biến đổi, số nhớ đầu tiên là bit MSB, trong khi số nhớ cuối cùng là bit LSB.
Ví dụ 2: Biến đổi số thập phân (0.625)10 thành nhị phân:
625*2 = 1.250 Số nhớ là 1, là bit MSB
0.250*2 = 0.500 Số nhớ là 0 0.500*2 = 1.000 Số nhớ là 1, là bit LSB
Bảng mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange) là bộ mã được thiết kế để biểu diễn các ký tự, con số và ký hiệu đặc biệt Đây là mã 7 bit, cho phép tạo ra 128 tổ hợp mã khác nhau, bao gồm cả chữ hoa và chữ thường Bảng mã ASCII hiện đang được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống máy tính ngày nay.
Các con số thập phân từ 0 đến 9 cùng với các ký hiệu đặc biệt được biểu diễn bằng mã số tương ứng như trong bảng Để chuyển đổi sang ASCII và các mã ký tự số khác, việc sử dụng mã tương đương trong bảng là phương pháp tốt nhất.
Ví dụ: Đổi các ký tự BILL thành mã ASCII:
Trong bảng mã ASCII chuẩn có 128 kí tự Trong bảng mã ASCII mở rộng có
Bài viết này đề cập đến 255 ký tự, trong đó bao gồm 128 ký tự từ mã ASCII chuẩn Các ký tự còn lại bao gồm các phép toán, chữ có dấu và các ký tự trang trí.
NUL = Null; DLE = Data link escape;
ETB = End od transmission block;
1.3 Biểu diễn giá trị số trong máy tính ỉ Biểu diễn số nguyờn
- Biểu diễn số nguyên không dấu:
Tất cả các số và mã trong máy vi tính được biểu diễn bằng hệ nhị phân Để biểu diễn các số nguyên không dấu, người ta sử dụng n bit Mỗi độ dài bit tương ứng với một khoảng giá trị xác định.
Số bit Khoảng giá trị n bit: 0 2 n - 1
- Biểu diễn số nguyên có dấu:
Bit cao nhất được sử dụng để biểu diễn dấu của số nguyên; nếu bit dấu có giá trị 0, số đó là dương, còn nếu bit dấu có giá trị 1, số đó là âm Do đó, khoảng giá trị số có thể được tính dựa trên cách biểu diễn này.
Số bit Khoảng giá trị: n bit 2 n-1 -1
16 bit -32768 32767 Integer it -2 31 2 31 -1 (-2147483648 2147483647) Long integer ü Cách biểu diễn bằng trị tuyệt đối và dấu
Trong cách biểu diễn số nguyên thập phân có dấu, bit dn-1 được sử dụng làm bit dấu, trong khi các bit từ d0 đến dn-2 thể hiện giá trị tuyệt đối của số Một từ n bit sẽ tương ứng với một số nguyên thập phân có dấu.
- Một Byte (8 bit) có thể biểu diễn các số có dấu từ -127 tới +127
- Có hai cách biểu diễn số không là 0000 0000 (+0) và 1000 0000 (-0) ü Cách biểu diễn bằng số bù 1 và số bù 2
Trong biểu diễn này, số âm -N được tạo ra bằng cách thay thế các bit nhị phân của số dương N bằng số bù của nó, tức là nếu bit di = 0 thì đổi thành 1 và ngược lại.
- Một Byte cho phép biểu diễn tất cả các số có dấu từ -127 (1000 00002) đến 127 (0111 11112)
- Có hai cách biểu diễn cho 0 là 0000 0000 (+0) và 1111 1111 (-0)
+ Số bù 2: Để có số bù 2 của một số nào đó, người ta lấy số bù 1 rồi cộng thêm 1
Số bù 2 của 25 là 11100111 Vậy -2510 = 111001112 Chỉ có một giá trị 0: +0 = 000000002, -0 = 000000002 ồ
9 ỉ Biểu diễn số thực (số cú dấu chấm (phẩy) động)
- Tổng quát : một số thực X được biểu diễn theo kiểu số dấu chấm động như sau :
M là phần định trị (Mantissa)
Chuẩn IEEE 754 là một trong những phương pháp phổ biến nhất để biểu diễn số chấm động trong khoa học máy tính Chuẩn này định nghĩa hai dạng biểu diễn số chấm động, giúp cải thiện độ chính xác và tính hiệu quả trong các phép toán số học.
Trong hệ thống số dấu, S biểu thị dấu hiệu, với S = 0 cho số dương và S = 1 cho số âm Phần mũ E được mã hóa bằng mã excess-127, với e (8 bit) được tính theo công thức e = E + 127, từ đó E có thể được xác định bằng E = e - 127 Giá trị 127 được gọi là độ lệch (bias) Cuối cùng, m (23 bit) là phần lẻ của phần định trị M.
M = 1.m Công thức xác định giá trị của số thực :
Ví dụ 1: xác định giá trị của số thực được biểu diễn bằng 32 bit như sau :
Ví dụ 2: Biểu diễn số thực X = 83.75 về dạng dấu chấm động IEEE 754 32 bit
Ta có: S = 0 vì đây là số dương e - 127 = 6 à E = 127 + 6 = 13310 = 1000 01012 Vậy X = 0 100 0010 1 010 0111 1000 0000 0000 0000
S E M Các qui ước đặc biệt:
- Các bit của e bằng 0, các bit của m bằng 0, thì X = ± 0
- Các bit của e bằng 1, các bit của m bằng 0, thì X = ±¥
- Các bit của e bằng 1, còn m có ít nhất một bit bằng 1, thì nó không biểu diễn cho số nào cả (NaN - Not a number)
- Phạm vi biểu diễn: 2 -127 đến 2 +127 , 10 -38 đến 10 +38
- e (11 bit) là mã excess - 1023 của phần mũ E: E = e - 1023
- m (52 bit) là phần lẻ của phần định trị M
- Giá trị của số thực:
- Giải giá trị biểu diễn là: 10 -308 đến 10 +308
Cấu trúc một máy tính đơn giản
2.1 Giới thiệu sơ lược cấu trúc của máy vi tính
Kể từ khi ra đời, cấu trúc cơ bản của máy vi tính không thay đổi nhiều Tất cả các máy tính số đều được hình thành từ các khối chức năng chính.
2.2 Lịch sử phát triển của CPU
Sự ra đời và phát triển của CPU từ năm 1971 đến nay đã chứng kiến nhiều bước tiến quan trọng, với những tên gọi như CPU 4004, phản ánh công nghệ và chiến lược phát triển kinh doanh của hãng Intel Các thế hệ CPU này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn mở rộng khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau Từ những ngày đầu, Intel đã khẳng định vị thế tiên phong trong ngành công nghiệp vi xử lý, đóng góp vào sự phát triển công nghệ thông tin hiện đại.
8088, CPU 80286, CPU 80386, CPU 80486, CPU 80586, Core i3, i5, i7,i9 Tóm tắt qua sơ đồ mô tả:
Vào tháng 11 năm 1971, Intel đã giới thiệu BXL 4004, đánh dấu sự ra đời của vi xử lý đầu tiên với tốc độ 740KHz và khả năng xử lý 0,06 triệu lệnh mỗi giây (MIPS) Sản phẩm này được sản xuất trên công nghệ 10 μm, tích hợp 2.300 transistor và hỗ trợ bộ nhớ mở rộng lên đến 640 byte.
Vi xử lý 8008, ra mắt năm 1972, được sử dụng trong thiết bị đầu cuối Datapoint 2200 của Computer Terminal Corporation (CTC), hoạt động với tốc độ 200kHz, sản xuất trên công nghệ 10 μm và có 3.500 transistor, hỗ trợ bộ nhớ mở rộng lên đến 16KB Tiếp theo, vi xử lý 8080, phát hành năm 1974, được áp dụng trong máy tính Altair 8800, có tốc độ gấp 10 lần 8008, đạt 2MHz, sản xuất trên công nghệ 6 μm, xử lý 0,64 MIPS với 6.000 transistor, có bus dữ liệu 8 bit và bus địa chỉ 16 bit, cho phép mở rộng bộ nhớ lên đến 64KB Cuối cùng, vi xử lý 8085 cũng hoạt động với tốc độ 2MHz, tiếp tục mở rộng khả năng xử lý trong lĩnh vực máy tính.
Bộ xử lí trung tâm(CPU) Bộ
11 nghệ 3 μm, với 6.500 transistor, có 8 bit bus dữ liệu và 16 bit bus địa chỉ, bộ nhớ mở rộng 64KB
Bộ vi xử lý 80186, ra mắt năm 1982, còn được gọi là IAPX 186, chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng nhúng và bộ điều khiển thiết bị đầu cuối, với các phiên bản hoạt động ở tần số 10 và 12 MHz Cùng năm, bộ vi xử lý 80286 cũng được giới thiệu, sử dụng công nghệ 1,5 μm và tích hợp 134.000 transistor, cho phép mở rộng bộ nhớ lên tới 16 MB, với các phiên bản hoạt động ở tần số 6, 8, 10, 12,5, 16, 20 và 25 MHz.
2.2.4 BXL 32bit vi kiến trúc NetBurst (NetBurst micro-architecture)
Intel386 bao gồm các dòng sản phẩm như 386DX, 386SX và 386SL Trong đó, 386DX là bộ vi xử lý 32 bit đầu tiên được Intel giới thiệu vào năm 1985, sử dụng các thanh ghi 32 bit và có khả năng truyền 32 bit dữ liệu cùng lúc trên bus dữ liệu, đồng thời sử dụng 32 bit để xác định địa chỉ.
80286, 80386 hoạt động ở 2 chế độ: real mode và protect mode
Vi xử lý 386SL, ra mắt năm 1990, được thiết kế cho thiết bị di động với công nghệ 1 μm, sở hữu 855.000 transistor và hỗ trợ bộ nhớ mở rộng lên đến 4GB, có các phiên bản với tốc độ 16, 20 và 25 MHz Trong khi đó, 486DX cũng sử dụng công nghệ 1 μm, có 1,2 triệu transistor và tương tự hỗ trợ bộ nhớ mở rộng 4GB.
25 MHz, 35 MHz và 50 MHz (0,8 μm) Pentium sử dụng công nghệ 0,8 μm chứa 3,1 triệu transistor, có các tốc độ 60, 66 MHz (socket 4 273 chân, PGA) Các phiên bản
Các vi xử lý với tốc độ 75, 90, 100 và 120 MHz được sản xuất bằng công nghệ 0,6 μm và chứa 3,3 triệu transistor (socket 7, PGA) Trong khi đó, các phiên bản 133, 150, 166 và 200 MHz sử dụng công nghệ 0,35 μm cũng với 3,3 triệu transistor (socket 7, PGA) Đặc biệt, Pentium MMX, với công nghệ 0,35 μm, có 4,5 triệu transistor và cung cấp các tốc độ 166, 200 và 233 MHz (Socket 7, PGA).
Pentium Pro, được Intel ra mắt vào tháng 9 năm 1995, là sự kế thừa thành công của dòng Pentium, sử dụng công nghệ 0,6 và 0,35 μm với 5,5 triệu transistor Bộ vi xử lý này có socket 8 với 387 chân, Dual SPGA và hỗ trợ tối đa 4GB RAM.
2.2.6 BXL Pentium II Đầu tiên, tên mã Klamath, sản xuất trên công nghệ 0,35 μm, có 7,5 triệu transistor, bus hệ thống 66 MHz, gồm các phiên bản 233, 266, 300MHz entium II, tên mã Deschutes, sử dụng công nghệ 0,25 μm, 7,5 triệu transistor, gồm các phiên bản 333MHz (bus hệ thống 66MHz), 350, 400, 450 MHz (bus hệ thống 100MHz) Celeron (năm 1998) được “rút gọn” từ kiến trúc BXL Pentium II, dành cho dòng máy cấp thấp
Bổ sung 70 lệnh mới (Streaming SIMD Extensions - SSE) giúp cải thiện hiệu suất của bộ xử lý (BXL) trong các tác vụ như xử lý hình ảnh, âm thanh, video và nhận dạng giọng nói Dòng Pentium III bao gồm các tên mã Katmai, Coppermine và Tualatin Coppermine sử dụng công nghệ 0,18 μm với 28,1 triệu transistor và bộ nhớ đệm L2 256 KB tích hợp, tăng tốc độ xử lý Trong khi đó, Tualatin áp dụng công nghệ 0,13 μm với 28,1 triệu transistor, bộ nhớ đệm L1 32KB, L2 256 KB hoặc 512 KB, sử dụng socket 370 FC-PGA và bus hệ thống 133 MHz Các tốc độ của Tualatin dao động từ 1133 đến 1400 MHz Celeron Coppermine, ra mắt năm 2000, là phiên bản "rút gọn" của kiến trúc BXL Pentium III.
Coppermine, hay còn gọi là Celeron II, được trang bị 70 lệnh SSE và sử dụng công nghệ 0,18 μm với 28,1 triệu transistor Bộ vi xử lý này có bộ nhớ đệm L1 32KB và L2 256KB tích hợp Nó sử dụng socket 370 FC-PGA và có các tốc độ hoạt động như 533, 566, 600, 633, 667, 700 và 733 MHz.
The Tualatin Celeron (Celeron S), introduced in 2000, is a streamlined version of the Pentium III Tualatin architecture, utilizing 0.13 μm technology It features a 32KB L1 cache and a 256KB integrated L2 cache, operating on a 370 FC-PGA socket with a 100 MHz system bus Available speeds include 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, and 1.4 GHz, with support for various frequencies ranging from 766 MHz to 1300 MHz.
The Intel Pentium 4 (P4), introduced in November 2000, is a seventh-generation x86 processor that utilizes the new NetBurst microarchitecture, distinguishing it from older processors like the PII, PIII, and Celeron, which were based on the P6 architecture Key technologies in the NetBurst architecture include Hyper Pipelined Technology for enhanced instruction processing, Execution Trace Cache to minimize delays between memory and CPU, and Rapid Execution Engine for improved mathematical co-processing Additionally, it features system bus speeds of 400 MHz and 533 MHz, along with advancements in Advanced Transfer Cache, Advanced Dynamic Execution, Enhanced Floating Point, Multimedia Unit, and Streaming SIMD Extensions 2 (SSE2), all aimed at delivering higher speeds, stronger computational capabilities, and better multimedia processing.
Pentium 4 đầu tiên (tên mã Willamette) xuất hiện cuối năm 2000 đặt dấu chấm hết cho "triều đại" Pentium III Willamette sản xuất trên công nghệ 0,18 μm, có 42 triệu transistor (nhiều hơn gần 50% so với Pentium III), bus hệ thống (system bus) 400 MHz, bộ nhớ đệm tích hợp L2 256 KB, socket 423 và 478 P4 Willamette có một số tốc độ như 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8, 1,9, 2,0 GHz P4 Northwood Xuất hiện vào tháng 1 năm 2002, được sản xuất trên công nghệ 0,13 μm, có khoảng 55 triệu transistor, bộ nhớ đệm tích hợp L2 512 KB, socket 478 Northwood có 3 dòng gồm Northwood A (system bus 400 MHz), tốc độ 1,6, 1,8, 2,0, 2,2, 2,4, 2,5, 2,6 và 2,8 GHz Northwood B (system bus 533 MHz), tốc độ 2,26, 2,4, 2,53, 2,66, 2,8 và 3,06 GHz (riêng 3,06 GHz có hỗ trợ công nghệ siêu phân luồng Hyper Threading - HT) Northwood C (system bus 800 MHz, tất cả hỗ trợ HT), gồm 2,4, 2,6, 2,8, 3,0, 3,2, 3,4 GHz P4 Prescott (năm 2004)
BUS VÀ TRUYỀN THÔNG TIN TRONG MÁY TÍNH
Khái Niệm BUS
Bus là hệ thống dây dẫn điện kết nối các thiết bị trong máy tính, được lắp đặt trên mainboard Nó bao gồm nhiều dây dẫn với các đầu nối được bố trí theo khoảng cách quy định, cho phép cắm các bảng I/O hoặc bộ nhớ, được gọi là bus hệ thống.
Phân Loại Bus
2.1 Bus ISA (Industry Standard Architecture)
Bus ISA chỉ được điều khiển bởi một CPU trên bảng mạch chính, với tất cả chương trình và thiết bị phụ thuộc vào CPU này Tần số làm việc tối đa của Bus ISA là 8.33 MHz, cho phép tốc độ chuyển tải tối đa đạt 16.66 MBps với dữ liệu 2 bytes Bề rộng dữ liệu của Bus ISA có thể là 8 hoặc 16 bits, và với 24 đường địa chỉ, nó có khả năng quản lý 16 MB bộ nhớ Đặc biệt, Bus ISA tương thích 90% với bus AT.
Sử dụng cho các CPU 32 bits ( số liệu và đường địa chỉ) từ 80386 trở đi Bus
MCA (Micro Channel Architecture) là một kiến trúc bus dành cho hệ thống IBM PS/2, không tương thích với bus ISA, cho phép xử lý dữ liệu 16 hoặc 32 bits Với nhiều đường dẫn hơn ISA và thiết kế phức tạp, MCA giúp giảm nhiễu cao tần từ PC đến các thiết bị xung quanh Tốc độ truyền dữ liệu của MCA có thể đạt tới 160 MBps.
2.3 Bus EISA (Extended ISA) Đây là chuẩn mở rộng của ISA để bố trí các dữ liệu 32 bits nhưng vẫn giữ được sự tương thích với mạch nối ghép cũ Bus EISA có 2 nấc, các tín hiệu ISA được gửi qua nấc trên và các tín hiệu phụ trợ EISA qua nấc dưới Các đặc trưng của EISA như sau:
Về mặt cơ khí, thiết bị mới có nhiều chân cắm hơn nhưng vẫn tương thích với chuẩn ISA Độ rộng dữ liệu cho phép truy xuất hai đường 8 bits hoặc hai đường 16 bits, cho phép đơn vị quản lý bus 32 bits chuyển tải 4 byte với bộ nhớ hoặc thiết bị ngoại vi Điều này giúp tăng tốc độ truyền tải lên khoảng 33 MBps, cao hơn so với 16.66 MBps của ISA.
• Độ rộng địa chỉ: ngoài 24 đường như ISA còn thêm 8 đường bổ sung nữa, do đó có thể định địa chỉ trong 4 GB bộ nhớ
Phần cứng EISA được thiết kế phức tạp hơn ISA, yêu cầu thực hiện các chu kỳ bus tương thích với ISA EISA cho phép phân xử bus, giúp vi xử lý bên ngoài bảng mạch chính điều khiển toàn bộ bus, mang lại hiệu quả cao trong các hệ thống đa xử lý Intel đã phát triển bốn chip điện tử cho bus EISA, bao gồm ISP (Intergrated system peripheral), BMIC (Bus master interface controller), EBC (EISA bus controller) và EBB (EISA bus buffer).
2.4 Bus cục bộ (Local Bus)
Mặc dù bus chuẩn có xung clock CPU cao, nhưng tốc độ truyền tải dữ liệu với các ngoại vi chỉ đạt tối đa 33MBps, điều này là một nhược điểm đáng lưu ý.
Các card đồ họa hiện đại không thể đạt được tốc độ tối ưu khi kết nối qua bus mở rộng trong chế độ đồ họa Các chuẩn bus cục bộ đã tạo ra các khe cắm mở rộng kết nối trực tiếp với bus cục bộ, cho phép truy xuất lên đến 32 bit và tận dụng tốc độ xung clock của CPU, vượt qua giới hạn 8.33MHz của bus hệ thống Để giải quyết vấn đề này, Intel đã phát triển bus PCI, trong khi Ủy ban VESA đã phát triển bus VL.
2.5 Bus PCI (Peripheral Component Interconnect)
Bus PCI là một giao thức kết nối của i486, sử dụng phương pháp dồn kênh (multiplexing) để truyền dữ liệu và địa chỉ, giúp tiết kiệm số chân nhưng làm giảm tốc độ do cần 2 xung clock cho mỗi lần truyền Kết nối giữa CPU, bộ nhớ chính và bus PCI được thực hiện qua cầu PCI, cho phép tối đa 10 thiết bị kết nối, bao gồm cả cầu PCI Chu kỳ bus PCI gần bằng chu kỳ bus của i486, hoạt động với độ rộng dữ liệu 32 bits và tốc độ 33MHz, có thể lên đến 64 bits với 66MHz Điểm mạnh của PCI là khả năng truyền dữ liệu theo kiểu cụm (burst), cho phép địa chỉ chỉ được truyền một lần, với tốc độ tối đa có thể đạt 120MBps.
2.6 Bus VL (VESA local bus)
Giống như PCI, bus VL đóng vai trò phân cách giữa CPU, bộ nhớ chính và bus mở rộng chuẩn Qua bus cục bộ trên bo mạch chính, bus VL cho phép điều khiển hiệu quả hơn.
Trong các thiết bị ngoại vi, khe cắm VL có 116 tiếp điểm và bus VL hoạt động với xung clock bên ngoài CPU Đặc biệt, trong các máy DX2, tần số bus VL chỉ bằng một nửa tần số clock của CPU.
Mỗi thiết bị trong hệ thống có thể ở hai vị trí: LMB (Local Bus Master) hoặc LBT (Local Bus Target) Bộ điều khiển bus cục bộ (LBC) trên main board xác định thiết bị nào sẽ trở thành LMB, cho phép thiết bị đó kiểm soát bus và nhường quyền cho thiết bị có ưu tiên cao hơn Hệ thống thường có ba cấp độ ưu tiên: DMA/làm tươi, CPU/đơn vị làm chủ bus và các đơn vị làm chủ bus khác Thiết bị ở vị trí LBT không thể thực hiện các tác vụ liên quan đến chuyển tải dữ liệu Hiện tại, bus VL chỉ hỗ trợ 32 bits nhưng dự kiến sẽ được mở rộng lên 64 bits trong tương lai.
3.Thực hành Định nghĩa Bus, và phân loại Bus
B2: Kể tên các loại bus
Thực hành bài tập theo các bước thực hiện ghi kết quả ra giấy
Thực hành cách nhận biết các loại Bus trên phần mềm
Những trọng tâm cần chú ý trong bài
- Trình bày các khái niệm về bus và cách truyền thông tin trong máy tính;
- Trình bày cách phân loại được các loại Bus;
Bài mở rộng và nâng cao
- Kể tên các loại bus hiện nay
Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập bài 2
+ Về kiến thức: Trình bày được khái niệm về bus và cách truyền thông tin trong máy tính;
+ Về kỹ năng: Nhận biết và phân loại được các loại Bus;
+ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, ngăn nắp trong công việc
+ Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm, vấn đáp
+ Về kỹ năng: Đánh giá kỹ năng thực hành qua cách nhận biết Bus trên phần mềm máy tính
+ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác, ngăn nắp trong công việc
BỘ NHỚ
Các đặc trưng của bộ nhớ
Memory: Memory đơn giản là một thiết bị nhớ nó có thể ghi và chứa thông tin
ROM, RAM, cache, hard disks, floppy disks, and CDs are all types of memory, as they store information Regardless of the memory type, they all share certain specifications.
1.1 Các khái niệm ỉ TỐC ĐỘ (SPEED) Đõy cú lẽ là khỏi niệm được người dựng quan tõm nhất, tuy nhiên có người thắc mắc về cách gọi tên, đối với DDR thì có hai cách gọi theo tốc độ MHz hoặc theo băng thông Ví dụ, khi nói DDR333 tức là thanh RAM đó mặc định hoạt động ở tốc độ 333MHz nhưng cách gọi PC2700 thì lại nói về băng thông RAM, tức là khi chạy ở tốc độ 333MHz thì nó sẽ đạt băng thông là 2700MB/s (trên lý thuyết) ỉ ĐỘ TRỄ (LATENCY) là khoảng thời gian từ khi ra lệnh đến khi nhận được sự phản hồi CAS là viết tắt của 'Column Address Strobe' (địa chỉ cột) RAS (Row Adress Strobe) là địa chỉ hàng khi chipset sẽ truy cập vào hàng ngang (ROW) của ma trận bộ nhớ thông qua việc đưa địa chỉ vào chân nhớ (chân RAM) rồi kích hoạt tín hiệu RAS Chúng ta sẽ phải chờ khoảng vài xung nhịp hệ thống (RAS to CAS Delay) trước khi địa chỉ cột được đặt vào chân nhớ và tín hiệu CAS phát ra Sau khi tín hiệu CAS phát đi, chúng ta tiếp tục phải chờ một khoảng thời gian nữa (đây chính là CAS Latency) thì dữ liệu sẽ được tìm thấy ỉ TẦN SỐ LÀM TƯƠI (Module DRAM) được tạo nờn bởi nhiều tế bào điện tử, mỗi tế bào này phải được nạp lại điện hàng nghìn lần mỗi giây vì nếu không dữ liệu chứa trong chúng sẽ bị mất Một số loại DRAM có khả năng tự làm tươi dữ liệu độc lập với bộ xử lý thường được sử dụng trong những thiết bị di động để tiết kiệm điện năng ỉ SDRAM ACCESS TIME Việc cho ra đời cỏch đọc dữ liệu theo từng chuỗi (Burst Mode) đã giúp khắc phục nhiều nhược điểm và tăng hiệu năng cho RAM, chu kì của chuỗi ngắn hơn rất nhiều chu kì trang của RAM loại cũ Chu kì của chuỗi cũng được coi như là chu kì xung nhịp của SDRAM và chính vì thế nó được coi như thang xác định cho tốc độ của RAM bởi đó là khoảng thời gian cần thiết giữa các lần truy xuất dữ liệu theo chuỗi của RAM Những con số -12, -10, -8 ghi trên các chip RAM cho biết khoảng thời gian tối thiểu giữa mỗi lần truy xuất dữ liệu: nhãn - 12 xác định chu kì truy cập dữ liệu của RAM là 12ns (nano-giây)
1.2 Các loại bộ nhớ ỉ ROM (Read Only Memory) cú đặc tớnh là thụng tin lưu trữ trong ROM không thể xoá được và không sửa được, thông tin sẽ được lưu trữ mãi mãi Nhưng ngược lại ROM có bất lợi là một khi đã cài đặt thông tin vào rồi thì ROM sẽ không còn tính đa dụng
PROM (Programmable ROM) là loại bộ nhớ chỉ cho phép ghi thông tin một lần và lưu trữ mãi mãi trên chip Sự tiến bộ trong công nghệ đã cho phép cài đặt thông tin vào chip này EPROM (Erasable Programmable ROM) là phiên bản nâng cao hơn của PROM, cho phép người dùng có thể xóa và ghi lại thông tin, tương tự như đĩa CD có thể xóa.
EPROM là loại bộ nhớ có thể ghi và xóa nhiều lần bằng phần cứng, nhưng tốn kém EEPROM (Electronic Erasable Programmable ROM) là phiên bản cao hơn, cho phép ghi và xóa thông tin bằng phần mềm, thường được sử dụng để "flash BIOS" RAM (Random Access Memory) cho phép truy cập thông tin không theo thứ tự, với SRAM (Static RAM) và DRAM (Dynamic RAM) là hai loại RAM chính SRAM nhanh hơn DRAM nhưng tốn kém hơn và có kích thước lớn hơn BDEO-DRAM (Burst Extended Data Out DRAM) cải tiến thời gian truy cập dữ liệu thông qua công nghệ "pineline" SDRAM (Synchronous DRAM) đồng bộ tốc độ xung đồng hồ với dữ liệu, trong khi DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) tăng gấp đôi tốc độ truy cập DRDRAM (Direct Rambus DRAM) mang lại cách tiếp cận mới với hệ thống Rambus, hoạt động trên kênh Direct Rambus Channel SLDRAM (Synchronous-Link DRAM) là thế hệ tiếp theo, sử dụng bus 64 bit với tốc độ 200MHz, lý thuyết có thể đạt 3.2Gb/giây Các tiêu chuẩn như PC66, PC100, PC133, PC1600, PC2100, PC2400 thể hiện sự phát triển đa dạng của bộ nhớ.
PC xxx *2*8 = băng thông Chiều rộng của DDR SDRAM: PC200 * 8 PC1600 Tương tự PC133 sẽ là PC133 * 2 * 8bytes = PC2100 và PC150 sẽ là PC150
Cache memory là một loại bộ nhớ có dung lượng nhỏ nhưng tốc độ rất nhanh, gần như tương đương với tốc độ của CPU Nó thường được đặt gần CPU để cung cấp dữ liệu thường xuyên sử dụng Cache memory giúp nâng cao hiệu quả truy cập thông tin cho máy tính bằng cách lưu trữ những dữ liệu thường dùng Khi CPU xử lý hoặc thay đổi thông tin, nó sẽ kiểm tra trong Cache memory trước, nếu không tìm thấy, sẽ tiếp tục tìm trong RAM hoặc các bộ phận khác Dung lượng của Cache memory nhỏ do chi phí sản xuất cao và quá trình chế tạo phức tạp, vì nó có cấu thành và tốc độ gần giống với CPU.
Cache memory thường nằm trong CPU và được phân loại thành Cache Level 1 (L1), Cache Level 2 (L2) dựa trên vị trí gần hoặc xa CPU Cache L1 là loại gần nhất với CPU, giúp tăng tốc độ truy cập dữ liệu Kỹ thuật Interleave giúp giảm thời gian chờ của CPU bằng cách cho phép CPU truy cập thông tin từ nhiều nguồn khác nhau cùng lúc, ví dụ như khi CPU cần đọc dữ liệu từ hai nơi A và B Kỹ thuật Bursting cũng tương tự, cho phép CPU lấy dữ liệu theo từng khối thay vì từng byte, từ đó giảm thời gian truyền tải thông tin trong máy tính.
1.3 Cách Tính Dung Lượng Của Memory (RAM)
RAM thường được chỉ định bằng hai thông số, chẳng hạn như 32Mx4 Thông số đầu tiên đại diện cho số hàng (chiều sâu) của RAM tính bằng Mega Bit, trong khi thông số thứ hai thể hiện số cột (chiều ngang) của RAM Cụ thể, 32x4 tương đương với 32 Mega Bit x 4 cột, tổng cộng là 128 Mega Bit, tương đương với 16MB khi chia cho 8.
Khi chọn RAM, ngoài việc chú ý tốc độ, sức chứa, ta phải coi số Pin của nó Thông thường số Pin của RAM là (tuỳ vào loại RAM): 30, 72, 144, 160, 168, 184 pins
SIMM (Single In-Line Memory Module) là loại RAM ra đời sớm, bao gồm hai loại chính: 30-pin SIMM và 72-pin SIMM RAM cấu hình SIMM thường truyền tải thông tin với băng thông 8 bits, sau đó nâng cấp lên 32 bits Để nhận diện SIMM trên thị trường, người dùng chỉ cần chú ý đến số chân của nó, cụ thể là 30 hoặc 72 pins Kích thước của 72-pin SIMM là 4.5 inch, trong khi 30-pin SIMM có chiều rộng 3.5 inch.
- DIMM (Dual In-line Memory Modules)
DIMM, tương tự như SIMM, nhưng có số chân là 72 hoặc 168 Điểm khác biệt chính là chân của SIMM gắn liền với nhau, trong khi DIMM có các chân độc lập DIMM được cài đặt thẳng đứng vào khe cắm bộ nhớ, trong khi SIMM được cài đặt nghiêng khoảng 45 độ Thông thường, loại 30 chân tải dữ liệu 16 bits, loại 72 chân tải dữ liệu 32 bits, và loại 144 hoặc 168 chân tải dữ liệu 64 bits.
SO DIMM (Small Outline DIMM) is a type of memory specifically designed for notebooks, available in two pin configurations: 72-pin and 144-pin These compact modules are tailored for the limited space in laptops, with the 72-pin variant operating at 32 bits and the 144-pin variant functioning at 64 bits.
- RIMM (Rambus In-line Memory Modules) và SO RIMM (RIMM dùng cho notebook)
RIMM là công nghệ bộ nhớ của hãng Rambus, với 184 chân (RIMM) và 160 chân (SO RIMM), cho phép truyền dữ liệu 16 bit mỗi lần, gấp đôi so với các thế hệ trước chỉ 8 bit Nhờ vào tốc độ cao này, RIMM hoạt động nhanh hơn nhiều loại RAM truyền thống Tuy nhiên, do nhiệt độ tỏa ra lớn khi hoạt động, thiết kế của RIMM cũng cần phải khác biệt để đảm bảo hiệu suất và độ bền.
RAM (DRAM) hoạt động với điện thế cụ thể, thường là 2,5v cho DDR và 1,8v cho DDR-II Một số loại RAM DDR tốc độ cao có thể yêu cầu điện thế lên tới 2,8v hoặc 2,85v, do đó cần tham khảo tài liệu kỹ thuật để biết thông số chính xác.
Để đảm bảo an toàn khi sử dụng, bạn cần tuân thủ nguyên tắc không nâng điện thế quá 2,9V mà không có giải pháp tản nhiệt hiệu quả Việc này rất quan trọng vì nếu không tuân thủ, RAM có thể bị cháy hoặc phồng IC sau một thời gian sử dụng.
Sự phân cấp bộ nhớ
2.1 Xác định loại bộ nhớ
Hiện nay, có ba công nghệ bộ nhớ phổ biến là SDRAM, DDR-SDRAM và RDRAM, do đó, việc xác định loại bộ nhớ phù hợp cần dựa vào tài liệu hướng dẫn của bo mạch chủ SDRAM được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống Pentium, Pentium II và Pentium III, và bao gồm ba loại chính: PC66, PC100 và PC133, tương ứng với tần số làm việc lần lượt là 66MHz, 100MHz và 133MHz.
DDR SDRAM 133 MHz rất phổ biến trong các hệ thống Pentium IV và AMD, với nhiều loại tốc độ khác nhau như PC2100, PC2700, PC3200, PC3500 và PC3700, tương ứng với xung làm việc 266MHz, 333MHz, 400MHz, 433MHz và 466MHz Trong khi đó, RDRAM được coi là công nghệ bộ nhớ tốt nhất, thường được sử dụng cho các hệ thống Xeon và Pentium IV cao cấp.
VRAM được phát triển từ công nghệ FPM với hai cổng giao tiếp, một cổng cho chức năng làm tươi màn hình và cổng còn lại xuất ảnh ra màn hình, giúp VRAM hoạt động hiệu quả hơn DRAM trong các ứng dụng video Tuy nhiên, do sản lượng tiêu thụ chip video thấp hơn chip nhớ chính, giá thành của VRAM vẫn cao Do đó, trong một số hệ thống card video giá rẻ, DRAM thông thường có thể được sử dụng để giảm chi phí.
GDDR (DDR đồ họa) là công nghệ phát triển từ DDR SDRAM chuyên dụng cho đồ họa Sau GDDR-2, dựa trên DDR-II, ATI và NVIDIA đã hợp tác với các nhà sản xuất bộ nhớ để cho ra mắt GDDR-3, với điện áp hoạt động thấp hơn và tần số từ 500MHz đến 800MHz Mục tiêu của GDDR-3 là giảm tiêu thụ điện năng, tăng mật độ chip nhớ và tối ưu hóa giải pháp tản nhiệt.
WRAM là một loại bộ nhớ hai cổng, chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống xử lý đồ họa So với VRAM, WRAM có cổng hiển thị nhỏ hơn và tích hợp tính năng EDO (Extended Data Out).
SGRAM là loại SDRAM được tối ưu hóa cho video, cho phép thực hiện các thao tác đọc/ghi theo khối, giúp giảm thiểu số lần truy xuất bộ nhớ Nhờ vào khả năng này, SGRAM nâng cao hiệu suất của bộ điều khiển đồ họa, mang lại trải nghiệm mượt mà hơn trong việc xử lý dữ liệu hình ảnh.
2.6 Base Rambus VÀ Concurrent Rambus
Trước khi trở thành công nghệ bộ nhớ chính, Rambus đã được sử dụng làm bộ nhớ video Hiện nay, công nghệ bộ nhớ Rambus cho bộ nhớ chính được gọi là Direct Rambus Hai dạng Rambus sơ khai, Base Rambus và Concurrent Rambus, đã được ứng dụng trong các máy trạm và hệ thống game video như Nintendo 64.
2.7 Bộ nhớ cải tiến ỉ Enhanced Sdram (Esdram) Để tăng tốc độ và hiệu năng, thanh nhớ chuẩn có thể được tích hợp thêm bộ đệm SRAM (Static RAM) trực tiếp trên chip ESDRAM là SDRAM có thêm bộ đệm SRAM để có khả năng làm việc với tần số 200MHz Cũng tương tự nguyên lý bộ nhớ đệm ngoài, DRAM cũng dùng một bộ đệm SRAM để lưu dữ liệu thường dùng, nhằm rút ngắn thời gian truy xuất DRAM Ưu điểm của SRAM trên chip là tạo lập tuyến bus rộng hơn giữa SRAM và DRAM, tăng cường băng thông và tốc độ DRAM một cách hiệu quả
FCRAM, được phát triển bởi Toshiba và Fujitsu, phục vụ cho máy chủ, máy in cao cấp và hệ thống chuyển mạch viễn thông Bộ nhớ này được chia thành nhiều mảng và thiết kế theo hàng đợi, giúp tăng tốc độ truy xuất ngẫu nhiên và giảm tiêu thụ điện năng.
Hiện tại tuy đã lỗi thời nhưng SLDRAM từng được cộng đồng chế tạo DRAMphát triển nhằm cạnh tranh với Rambus vào cuối thập niên 1990 ỉ Virtual Channel Memory (Vcm)
Do NEC phát triển, VCM cho phép các khối bộ nhớ giao tiếp độc lập với bộ điều khiển nhớ và có đệm riêng, giúp mỗi tác vụ hệ thống hoạt động như một khối riêng biệt Cách tiếp cận này ngăn chặn việc chia sẻ tài nguyên giữa các tác vụ đang chạy, nâng cao hiệu suất và tính ổn định của hệ thống.
Xây dựng bộ nhớ từ các chip nhớ
Lưu trữ từ tính là phương pháp lưu dữ liệu trên các đĩa mỏng được làm từ aluminum, thủy tinh hoặc ceramic, với lớp bọc ngoài là vật liệu sắt từ, thường là hợp kim co ban Lớp vật liệu này cho phép đầu đọc/ghi từ hóa các vùng nhỏ trên đĩa, thể hiện dữ liệu số Một ổ cứng chứa nhiều đĩa mỏng được cách ly bởi các miếng đệm trên một trục đơn, trục này được điều khiển bởi mô tơ, giúp quay các đĩa với tốc độ không đổi, tương ứng với tốc độ của ổ cứng.
Các đầu đọc ghi trên mỗi mặt đĩa được gắn với một cánh tay chuyển động riêng, được điều khiển bởi mô tơ servo để điều chỉnh khoảng cách của đầu đọc với trục Có hai phương pháp để ghi dữ liệu lên đĩa: theo chiều ngang và chiều vuông góc Phương pháp chiều ngang là cách truyền thống để thực hiện việc ghi dữ liệu.
Công nghệ ghi vuông góc cho phép thiết kế đóng gói dữ liệu hiệu quả hơn trên cùng một vùng đĩa mà không lo lắng về hiệu quả của siêu thuận từ Vấn đề nằm ở việc hướng của trường từ tính thay đổi, ảnh hưởng đến sự tương tác giữa các thành phần Sự tương tác này quyết định ảnh hưởng của siêu thuận từ Tương tự như ổ cứng, dữ liệu được lưu trữ trên dải băng bằng cách đảo cực các vùng từ tính nhỏ Có hai loại dải băng chính: tuyến tính và xoắn ốc Dải băng tuyến tính có các rãnh tuyến tính với nhiều vùng từ tính thể hiện bít dữ liệu ‘1’ hoặc ‘0’ Trong khi đó, dải băng xoắn ốc có các rãnh chồng chéo, sử dụng hai đầu ghi với trạng thái phân cực đối nhau, cho phép đầu đọc phân biệt các rãnh và tăng dung lượng lưu trữ.
RAM là một trong những loại bộ nhớ bán dẫn phổ biến, bao gồm hai loại chính: RAM tĩnh (SRAM) và RAM động (DRAM) SRAM lưu trữ dữ liệu thông qua một cấu trúc gồm 6 transistor, tạo thành một flip-flop (FF), trong khi DRAM sử dụng các tụ điện để lưu trữ thông tin.
DRAM không lưu được dữ liệu khi mất điện do yêu cầu làm tươi liên tục Ưu điểm của DRAM là mỗi bit chỉ cần một transistor và một tụ điện, giúp tăng dung lượng bộ nhớ so với SRAM Ngược lại, SRAM có lợi thế không cần làm tươi và tương tác nhanh hơn nhờ vào việc sử dụng các transistor.
Bộ nhớ Flash là một loại bộ nhớ bán dẫn phổ biến hiện nay, được chia thành hai kiểu chính: NOR và NAND NOR (Not OR) sử dụng các cổng logic NOR, trong khi NAND (Not AND) sử dụng các cổng logic NAND, cả hai đều được cấu tạo từ transistor mà không có tụ điện Điều này có nghĩa là dữ liệu lưu trữ trong chúng sẽ không bị mất khi mất điện Mặc dù NAND và NOR Flash tương tự nhau, chúng có những điểm khác biệt quan trọng; NAND flash sử dụng công nghệ truy cập tuần tự, phù hợp cho lưu trữ dữ liệu, trong khi NOR flash sử dụng công nghệ truy cập ngẫu nhiên, tốt hơn cho việc lưu trữ các chương trình với dung lượng nhỏ NOR flash thường được sử dụng để chạy hệ điều hành trên điện thoại di động, trong khi NAND flash phổ biến trong các ứng dụng như thẻ nhớ USB.
CD là một dạng lưu trữ quang học phổ biến, được sản xuất từ nhựa polycarbonat với các lỗ nhỏ sắp xếp theo hình xoắn ốc để biểu thị dữ liệu Bề mặt CD có một lớp vật liệu phản chiếu như nhôm hoặc vàng, được bảo vệ bởi một lớp acrylic Khi đọc CD, tia laser chiếu vào lớp polycarbonat và phản xạ trở lại từ lớp phản chiếu, được cảm biến quang phát hiện và chuyển đổi thành tín hiệu điện Sự khác biệt trong tín hiệu điện cho phép máy tính đọc dữ liệu Đối với đĩa CD ghi (CDR), cấu trúc tương tự nhưng không có lỗ và có một lớp thuốc nhuộm trong suốt giữa polycarbonat và lớp phản chiếu.
R, tia laser dùng để ghi được tập trung vào phần xoắn ốc muốn ghi (đường xoắn ốc này không tồn tại cho tới khi bạn tạo nó bằng việc ghi dữ liệu lên) và nung nóng lớp thuốc nhuộm Các thuộc tính hóa học của lớp thuốc nhuộm thay đổi tương ứng ở độ mờ của nó với nhiệt độ đốt nóng Vì vậy tia laser dùng để ghi có thể chuyển động dọc theo đường xoắn ốc và thay đổi độ mờ của các vùng nhỏ, sự khác biệt trong độ mờ thể hiện ra dữ liệu đó là các con số ‘1’ và ‘0’ Dữ liệu sau đó được đọc từ CD-R theo cách như một CD CD-R chỉ có thể được ghi một lần Điều này là bởi vì khi đã làm lớp thuốc nhuộm thay đổi thì bạn không thể làm cho nó trong suốt lại được lần nữa Vậy sau CD-R là gì? CD-RW sử dụng lớp thuốc nhuộm khác, lúc đầu có màu đục, sau khi được đốt nóng có màu trong suốt Thuốc nhuộm này cũng có thuộc tính khá thú vị đó là có thể trở lại trạng thái ban đầu nếu được đốt nóng
35 đến một nhiệt độ cao hơn Điều này cho phép bạn dễ dàng xóa các dữ liệu đã được lưu trên đĩa trước đó
Hình 3.3 Ảnh của các lỗ trên một đĩa DVD
Đĩa DVD hoạt động tương tự như đĩa CD nhưng có khả năng lưu trữ nhiều dữ liệu hơn nhờ cấu trúc gồm nhiều lớp CD mỏng Chúng được tạo thành từ polycarbonat và vật liệu phản chiếu, với các tia laser và cảm biến quang được cải tiến, cho phép tia laser xuyên qua các lớp khác nhau và cảm biến phát hiện tất cả các lớp đó.
3.4 Bộ nhớ phân tử Động cơ cho việc phát triển công nghệ lưu trữ mới là chúng ta muốn nhanh chóng vươn đến được giới hạn nhỏ và nhanh trong các thiết bị, trong khi đó người dùng luôn yêu cầu dung lượng và hiệu suất tốt hơn Chính vì vậy các công nghệ mới càng cần phải được nghiên cứu và sớm đưa ra hơn Trong phần này chúng tôi có giới thiệu đến công nghệ nhớ phân tử Vậy công nghệ nhớ phân tử là gì? Điều gì làm cho bộ nhớ phân tử hấp dẫn đến vậy, câu trả lời là các phân tử rất nhỏ và có thể cung cấp một mật độ nhớ lớn hơn gấp nhiều lần so với các công nghệ hiện tại Để giữ một bit trong một phân tử, theo lý thuyết điều này khá đơn giản Ta chỉ cần thêm hoặc bớt các electron trong mỗi phân tử đó Điều khó khăn ở đây là việc đọc và ghi các bit dữ liệu đó như thế nào Để truy cập vào các phân tử để đọc và ghi, một số nhà nghiên cứu đã sắp xếp một mảng phân tử xung quanh các ống nano nhỏ có khả năng tích điện Phương pháp này được thể hiện như trong hình 3.3.4 Một số chuyên gia nghiên cứu khác lại muốn gia công các bít dữ liệu thông qua sóng vô tuyến Họ thực hiện điều đó bằng cách tạo một xung điện từ ở một tần số nào đó, xung này sau đó có thể thay đổi để nạp cho phân tử Để đọc các bít dữ liệu, một xung tần số khác sẽ được tạo ra sau đó Kết quả phân tử có xung thứ hai này có thể cho bạn biết rằng xung đầu tiên đã tương tác với phân tử
Hình 3.4 Sơ đồ thiết bị nhớ phân tử
Công nghệ bộ nhớ phân tử hứa hẹn mang lại mật độ lưu trữ lớn cho người dùng Tuy nhiên, hiện tại, công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu tại các phòng thí nghiệm.
Chúng ta cần chờ đợi vài năm tới để nhận thấy rõ ràng những lợi ích mà công nghệ mới này sẽ mang lại trong ứng dụng cho cuộc sống của chúng ta.
3.5 Bộ nhớ thay đổi pha
Bộ nhớ thay đổi pha, khác với bộ nhớ phân tử, đã được ứng dụng thực tế từ vài thập kỷ qua Vào những năm 60, Stanford Ovshinsky phát minh ra phương pháp kết tinh các vật liệu vô định hình, mở ra hướng đi mới cho công nghệ lưu trữ Các sản phẩm như CD-R và CD đã trở thành minh chứng cho sự tiến bộ này.
Công nghệ RW sử dụng tia laser để thay đổi độ mờ của một vùng nhỏ trên mỗi đĩa, chuyển đổi vật liệu từ trạng thái vô định sang kết tinh và ngược lại Phát minh này được thực hiện bởi Ovshinsky, người đã chế tạo thành công CD-RW đầu tiên vào năm.
Công nghệ CD-R và công nghệ thay đổi pha khác nhau ở chỗ công nghệ thay đổi pha sử dụng dòng điện để thay đổi trạng thái kết tinh của một vùng nhỏ, thay vì sử dụng tia laser Việc không dùng tia laser để đọc và ghi dữ liệu giúp tránh làm mờ vùng, nhưng tạo ra điện trở suất tại đó Khi vùng này chuyển đổi giữa trạng thái kết tinh và vô định hình, điện trở suất có thể được đo và từ đó phân biệt được giá trị '1' hoặc '0' Điều này cho thấy điện trở suất có sự tương đồng với tính chất mờ.
CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀO-RA DỮ LIỆU
Cấu trúc phần cứng của các hệ thống vào-ra dữ liệu
Máy tính PC thường được trang bị ít nhất một cổng song song và một cổng nối tiếp Trong khi ghép nối nối tiếp có nhiều ứng dụng đa dạng, ghép nối song song chủ yếu được sử dụng cho máy in Sơ đồ ghép nối song song minh họa cách thức kết nối này.
Sơ đồ kết nối cổng song song
Có ba thanh ghi cho phép truyền số liệu và điều khiển máy in cũng như khối ghép nối, với địa chỉ cơ sở của các thanh ghi cho tất cả cổng LPT từ LPT1 đến LPT4 được lưu trữ trong vùng số liệu BIOS Thanh ghi số liệu ở offset 00h, thanh ghi trạng thái ở 01h, và thanh ghi điều khiển ở 02h Địa chỉ cơ sở của LPT1 là 378h, LPT2 là 278h, tương ứng với địa chỉ thanh ghi trạng thái là 379h hoặc 279h, và địa chỉ thanh ghi điều khiển là 37Ah hoặc 27Ah.
Thanh ghi dữ liệu (hai chiều):
Thanh ghi trạng thái máy in (chỉ đọc):
Thanh ghi điều khiển máy in:
IRQ là yêu cầu ngắt cứng, với giá trị 1 cho phép và 0 không cho phép Bản mạch ghép nối chỉ có bus dữ liệu 8 bit vì dữ liệu luôn được truyền qua máy in thành từng khối 8 bit Các chân tín hiệu của đầu cắm 25 chân của cổng song song LPT được thiết kế để hỗ trợ quá trình truyền dữ liệu này.
Tốc độ xử lý dữ liệu của các thiết bị ngoại vi như máy in thường chậm hơn so với máy tính cá nhân, do đó các tín hiệu ACK, BSY và STR được sử dụng trong kỹ thuật bắt tay để đồng bộ hóa quá trình truyền dữ liệu.
PC gửi dữ liệu lên bus và kích hoạt đường STR xuống mức thấp để thông báo cho máy in rằng dữ liệu đã ổn định Sau khi máy in hoàn thành việc xử lý dữ liệu, nó sẽ gửi tín hiệu ACK xuống mức thấp để xác nhận PC sẽ chờ cho đến khi đường BSY từ máy in xuống thấp, cho biết máy in không bận, trước khi tiếp tục gửi dữ liệu lên bus Dữ liệu cũng có thể được trao đổi trực tiếp giữa hai PC thông qua các cổng song song, với điều kiện các đường điều khiển của một PC phải được kết nối với các đường trạng thái của PC còn lại.
Trao đổi dữ liệu qua cổng song song giữa 2 PC
Máy in có thể truy xuất thông qua DOS, BIOS hoặc các cổng trực tiếp Lệnh “copy tên_file