Báo cáo bài tập nhóm chủ đề liệt kê và giải thích một số từ khóa (cu,cpu, alu, io, instruction, stored program,… )

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

  

-MÔN HỌC: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

BÁO CÁO BÀI TẬP NHÓM CHỦ ĐỀ:

Liệt kê và giải thích một số từ khóa

(CU,CPU, ALU, IO, INSTRUCTION, STORED PROGRAM,… )

Giảng viên: Nguyễn Hữu Hiệp

Thành Viên Thực Hiện

1 Nguyễn Hoàng Huynh2 Lê Phạm Bảo Uyên

2 Công dụng của CPU 11

3 Cấu tạo của CPU 11

1 Tìm hiểu IO 22

2 Tổng quan hệ thống IO 23

3 Chức năng mô-dun của IO 24

4 Những phương pháp điều khiển IO 24

5 Một số loại cổng 24

IX CÂU HỎI 25

I CASE

- Case máy tính (hay còn gọi là vỏ hoặc thùng máy tính) là một giá đỡ vật lý giúp sắp xếp toàn bộ các thành phần của máy tính gọn gàng và hợp lý.

- Case là một bộ phận bên ngoài có tác dụng bao bọc cho các thành phần bên trong của máy tính, tránh được các tác động không mong muốn từ bên ngoài Bên cạnh công dụng giúp bảo vệ các linh kiện bên trong như RAM, CPU, card đồ họa thì ngày nay case máy tính còn được sử dụng như một đồ trang trí cho khu vực học tập, làm việc, giúp thể hiện cá tính và gu thẩm mỹ của mỗi người

-Một chiếc case máy tính có rất nhiều bộ phận khác nhau, chúng đảm nhận những vai trò và chức năng riêng biệt, giúp cho toàn bộ hệ thống máy tính hoạt động nhịp nhàng, hiệu quả, sau đây là những bộ phận chính:

1 Hệ thống khung, giá đỡ (thùng máy):

- Là bộ phận quan trọng và đóng vai trò cốt yếu trong một bộ case máy tính Tiêu chí mà một chiếc khung hay giá đỡ chắc chắn chính là chất liệu, cần đảm bảo được sự bền bỉ và an toàn, giúp bảo đảm các linh kiện bên trong không bị hư tổn Qua đó, dàn máy tính của bạn có thể vận hành hiệu quả, đạt được hiệu suất tối ưu nhất, cũng như tránh những trục trặc không đáng có Chất liệu thường được sử dụng là thép hoặc nhôm inox không gỉ Ngoài ra nó còn bao gồm các bộ phận khác như: Khu vực lắp nguồn, VGA, Ổ cứng, Mainboard, quạt, đèn LED…

2 Hệ thống tản nhiệt:

- Khi vận hành thì các linh kiện bên trong thường tỏa nhiệt rất nhiều, vì vậy cần có một hệ thống tỏa nhiệt giúp cho máy tính hoạt động trong khoảng thời gian dài không bị quá nóng dẫn đến tình trạng trì trệ, giật lag

- Hiện nay, có hai loại tản nhiệt phổ biến nhất chính là tản nhiệt nước và tản nhiệt khí, mỗi loại đều mang một công dụng khác nhau Vì vậy, tùy vào nhu cầu sử dụng mà người dùng chọn dòng vỏ case có hệ thống làm mát sao cho phù hợp.

- Có nhiều loại hệ thống làm mát máy tính tích hợp trong thùng máy hiện nay Có thể kể đến như quạt tản nhiệt, làm mát bằng nước, bằng dung dịch, bằng khí nito lỏng hoặc khí khác.

Trên LAPTOP Trên PC

3 Drive bay, khe cắm và các cổng kết nối mở rộng:

- Bộ phận tiếp theo của một chiếc case máy tính là những cổng để kết nối từ các thiết bị, phụ kiện bên ngoài như chuột, USB, với máy tính, ngoài ra còn những nút nguồn, reset, cũng có trên bộ phận này

- Drive bay là khoảng trống trên thùng máy, thường nằm ở mặt trước và có tác dụng để gắn thêm ổ cứng, ổ quang, ổ floppy,… Bộ ba này là sự nâng cấp về kết nối cho máy tính Giúp thiết bị có thể giao tiếp đồng thời với nhiều thiết bị ngoại vi.

4 Hệ thống dây tín hiệu:

- Là hệ thống dây kết nối giữa các cổng kết nối hoặc các nút điều khiển từ vỏ case với mainboard máy tính Đây là một hệ thống với rất nhiều dây được bố trí dày đặc, vì vậy một số loại case máy tính thuộc dòng mini tower luôn gặp khó khăn trong việc lưu thông không khí chính ở bộ phận này

5 Các loại Case máy tính phổ thông hiện nay.+ MINI TOWER:

- Đây là loại case được thiết kế với hình dáng nhỏ gọn chỉ cao tầm 35cm đến 40cm Case được thiết kế gọn gàng, tiết kiệm diện tích thích hợp với các không gian làm việc, học tập, chơi game nhỏ nhắn Mini tower phù hợp với người sử dụng không có nhu cầu cao Và vì ưu tiên kích thước nhỏ gọn nên case chỉ gắn được motherboard M-ATX (micro ATX) Với kích thước nhỏ bé của mình, case thường chỉ đựng được 1 đến 2 khay ổ đĩa; thường chỉ gắn được 1 card đồ họa trong mini case Một số loại được thiết kế mở rộng không gian để bạn có thể lắp thêm bộ tản nhiệt giúp giảm nhiệt cho các linh kiện bên trong.

- Điểm trừ của mini tower cũng đến từ chính kích thước của nó, vì nhỏ nên các dây nối vào máy không thể giấu được bạn chỉ có thể để lộ ra bên ngoài, gây lôi thôi và phần nào

lưu thông khí của case.

+ MID TOWER:

- Mid tower là loại case phổ biến và được nhiều người sử dụng nhất trên thị trường hiện nay Mid tower thường được thiết kế với kích thước tầm trung chỉ từ 43cm đến 53cm Mid tower rộng rãi, có thể giấu các dây dẫn cũng như chứa được nhiều linh kiện khác nhau, tương thích với những hệ thống cao cấp nhất.

- Tuy nhiên không phải loại Mid tower nào cũng có sẵn hỗ trợ tản nhiệt Ngoài ra một số loại được gắn kính cường lực trong suốt giúp bạn có thể dễ dàng show ra toàn bộ linh kiện chiếc máy tính của bản thân, một số loại cũng được gắn đèn LED với hiệu ứng ánh sáng vô cùng bắt mắt

+ FULL TOWER:

- Full tower là loại case được thiết kế với kích thước tương đối lớn với độ cao khoảng từ 56cm đến 86 cm Với kích thước lớn của mình case có thể đựng được nhiều hơn 5 ổ đĩa,

lắp để vệ sinh Full tower có không gian chứa đựng bên trong rất rộng rãi nên có thể lắp đặt nhiều dây dẫn vô cùng tiện lợi, gọn gàng

+ ULTRA TOWER/ SUPER TOWER:

Ultra tower hay super tower chính là loại case có kích thước lớn nhất trong các loại case, case thường cao từ 68cm trở lên Chính vì mang kích thước khổng lồ nên không gian bên trong của case vô cùng rộng Số khay để đĩa cũng nhiều nhất trong 4 loại case chúng ta tìm hiểu ở trên Ultra tower cũng có thể chứa hầu hết các loại bo mạch từ nhỏ cho tới lớn Tuy nhiên việc lắp đặt vô số dây dẫn chưa bao giờ dễ dàng và tiện lợi, gọn gàng hơn thế trên chiếc case này, cả việc tháo rời để vệ sinh hay lắp đặt các hệ thống tản nhiệt.

6 Mục đích sử dụng:

+ Đối với người dùng văn phòng:

- Với những bạn là người dùng văn phòng, laptop là thiết bị ít nhiều sẽ phù hợp hơn là PC máy bàn Tuy nhiên nếu công việc đòi hỏi bạn cần một chiếc máy với các phần bàn phím, chuột rời rạc thì khi lựa chọn case máy tính bạn nên chọn loại thấp nhỏ hoặc cube (hình lập phương) bởi vì các linh kiện của bộ case đáp ứng cho nhu cầu sử dụng của bạn rất đơn giản.

- Một chiếc case nhỏ gọn không đòi hỏi quá nhiều về việc lắp ráp và chiếc case sẽ tiết kiệm được kha khá không gian để có thể đựng nhiều đồ

nhiều.

+ Đối với game thủ, người làm đồ họa.

- Đối với các bạn đam mê game và những người thiết kế đồ họa thì độ phân giải cấu hình, đồ họa, các linh kiện phục vụ trải nghiệm là vô cùng quan trọng nên với những người dùng này phải chọn những chiếc case có kích thước tầm trung trở lên Và để phục vụ tốt nhất quá trình trải nghiệm thì bạn cần một vỏ case có thể lưu thông khí tốt hoặc có bộ hệ thống tản nhiệt hoạt động tối ưu, vì khi sử dụng với công suất cao máy sẽ sinh ra rất nhiều nhiệt, quan trọng nhất chiếc case nên mang tính thẩm mỹ cao và có thể kết nối được với kha khá các bo mạch chủ để mang đến cảm xúc chơi game, thiết kế tốt nhất, mở ra một không gian, góc nhìn mới cho người sử dụng.

+ Đối với máy chủ, Server.

- Đối với các case làm máy chủ, server thì cần cấu hình rất cao, không gian rộng rãi có thể chứa nhiều dây dẫn và các cổng kết nối Case cũng phải làm việc với công suất liên tục nên hệ thống tản nhiệt cũng rất cần lưu ý Khi chọn case bạn nên xem kỹ về độ lưu thông không khí, cũng như các hệ thống tản nhiệt khác và đối với loại case sử dụng cho máy với mục đích làm máy chủ, server thì không cần quá chú trọng vào vẻ bề ngoài.

II BỘ NHỚ

1 Tập hợp bộ nhớ bao gồm RAM và ROM

+ROM (Read Olly Memory) đây là bộ nhớ chỉ đọc, có nhiệm vụ lưu giữ các trình điều khiển các lệnh khởi động máy, không thể bị mất đi khi nguồn điện bị ngắt.

+RAM (Random Access Memory) dùng để lưu trữ dữ liệu tạm thời và chương trình đang chạy, đóng vai trò không gian làm việc của CPU, cho phép bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, tất cả dữ liệu sẽ mất đi khi nguồn điện bị mất.

 Công dụng:

RAM giúp máy tính lưu trữ các thông tin mà nó cần để thực hiện các tác vụ và hoạt động nhanh hơn và xử lý nhiều tác vụ cùng một lúc.

2 Cấu tạo của RAM:

+ Bo mạch: nó giúp các linh kiện khác nhau trong máy tính hoạt động cùng nhau.

+ Vi xử lí : nó giúp xử lí và thực hiện các tác vụ của máy tính, nhằm đơn giản hóa giao

diện điều khiển và loại bỏ việc tạo tín hiệu không cần thiết.

+ Ngân hàng bộ nhớ: Ngân hàng bộ nhớ là nơi lưu trữ thông tin trong máy tính.

+ Chip SPD : Chip SPD là một loại chip được sử dụng trong RAM để lưu trữ thông tin

về cấu hình và hiệu suất của RAM đó.

+ Bộ đếm : Bộ đếm trên chip theo dõi các địa chỉ cột để cho phép truy cập cụm tốc độ

cao Nó sử dụng hai loại cụm tuần tự và xen kẽ.

RAM được chia làm 2 loại : SRAM và DRAM :

+ SRAM hay còn gọi là RAM tĩnh (Static RAM) loại RAM này không bị mất nội

dung sau khi nạp trừ khi khởi động máy tính, nó được ứng dụng vào lưu trữ dữ liệu khởi động.

+ DRAM (RAM động) được sử dụng để lưu trữ dữ liệu tạm thời khi chạy ứng dụng và

có thể bị trả lại vùng nhớ khi đóng ứng dụng hoặc shutdown hoặc turn off điện thoại hoặc máy tính.

RAM (Random Access Memory) có một số tính chất chính:

+ Tạm thời: RAM là bộ nhớ tạm thời trong máy tính, nơi dữ liệu được lưu trữ khi máy

tính hoạt động Khi máy tính tắt, dữ liệu trong RAM thường bị xóa.

+ Truy cập ngẫu nhiên: Dữ liệu có thể truy cập từ RAM một cách ngẫu nhiên, không

cần phải đi qua các bước tuần tự như một ổ đĩa cứng.

+ Nhanh chóng : RAM cung cấp tốc độ truy cập nhanh, giúp cho việc đọc và ghi dữ liệu

diễn ra một cách nhanh chóng và hiệu quả.

+ Volatile (thoáng): Dữ liệu trong RAM chỉ được lưu trữ khi máy tính hoạt động và bị

mất khi máy tính tắt hoặc bị mất điện Đây là lý do tại sao dữ liệu cần được lưu trữ lâu

dài thường được di chuyển đến ổ đĩa cứng hay lưu trữ trong bộ nhớ flash để tránh mất mát.

+ Sử dụng bởi CPU: RAM là nơi mà CPU lấy dữ liệu để xử lý các tác vụ và chương

trình Việc có RAM nhanh và đủ dung lượng thường giúp máy tính hoạt động mượt mà và hiệu quả hơn.

+ Khả năng ghi đè dữ liệu: RAM cho phép dữ liệu được ghi đè và thay đổi một cách

linh hoạt, điều này giúp cho việc thực hiện các tác vụ và lưu trữ thông tin trong quá trình sử dụng máy tính.

* Sự khác nhau giữa Ram điện thoại và Ram máy tính:

- Về cơ bản, chúng hoàn toàn có chức năng giống nhau, tuy nhiên do tính chất thiết bị nên 2 loại RAM này sẽ có một số khác biệt.

- Thứ nhất, RAM điện thoại được thiết kế với kích thước nhỏ và cho mức tiêu thụ điện năng thấp để phù hợp với tính chất di động và sử dụng pin trên smartphone.

- Thứ hai, RAM trên điện thoại được gắn trực tiếp lên con chip xử lý Vì thế mà bạn không thể dễ dàng nâng cấp hoặc thay thế như trên máy tính bàn và laptop.

- Sau cùng, RAM điện thoại sẽ được dùng chung cho cả vi xử lý và bộ xử lý đồ hoạ mà không có bộ nhớ RAM.

*Một số hình ảnh về Ram điện thoại và máy tính:

III PORTS (cổng kết nối)

- Thường được sử dụng để chỉ một tiêu chuẩn kết nối hoặc cổng truy cập trên thiết bị điện tử Đây có thể là cổng vật lý trên máy tính, thiết bị hoặc cổng phần mềm để giao tiếp giữa các ứng dụng, thiết bị khác nhau.

- Phân loại: 65535 cổng, được chia làm 3 phần: Well Known Port (WKP), Registered

Port (RP), Dynamic/ Private Port (D/PP)

- Chức năng: chọn lọc và truyền tải dữ liệu, ngăn ngừa xâm nhập trên máy tính, một số

- CPU (Central Processing Unit) là một thành phần cốt lõi của một máy tính, thực hiện các phép tính và quản lý các hoạt động của hệ thống Đây là "bộ não" của máy tính và chịu trách nhiệm chủ yếu cho việc xử lý thông tin.

- CPU thường kết nối với các thiết bị khác thông qua Bus Bus là một hệ thống các đường dẫn truyền tải dữ liệu và tín hiệu giữa CPU và các thành phần khác trong máy tính như bộ nhớ RAM, ổ đĩa cứng, card đồ họa, và các thiết bị ngoại vi khác Bus cho phép truyền

thông dữ liệu và lệnh giữa CPU và các thành phần khác, đồng bộ hóa các hoạt động và đảm bảo tính hiệu quả của hệ thống.

2 Công dụng của CPU:

2.1 Xử lí tính toán: CPU thực hiện các phép tính logic, số học và các hoạt động xử lý dữ

2.2 Quản lí hoạt động hệ thống: Điều khiển và quản lý các hoạt động của các thành

phần khác trong hệ thống, bao gồm việc điều phối dữ liệu, lệnh và tín hiệu giữa các thành phần khác nhau.

3 Cấu tạo của CPU:

3.1 ALU (Arithmetic Logic Unit - Đơn vị logic số học): Thực hiện các phép toán số

học (cộng, trừ, nhân, chia) và logic (AND, OR, NOT) trên dữ liệu.

3.2 CU (Control Unit - Đơn vị điều khiển): Quản lý và điều khiển hoạt động của CPU,

bao gồm việc giải mã lệnh từ bộ nhớ, điều chỉnh dòng lệnh và tín hiệu đến các thành phần khác trong hệ thống.

3.3 Registers (Bộ thanh ghi): Bộ nhớ nhanh được tích hợp trực tiếp trên CPU, lưu trữ

các dữ liệu và chỉ số tạm thời cần thiết cho các phép tính.

3.4 Opcode: Phần bộ nhớ chứa mã máy của CPU (không bắt buộc) để có thể thực thi

các lệnh trong file thực thi.

3.5 Phần điều khiển: Thực hiện việc điều khiển các khối và điều khiển tần số xung

nhịp Mạch xung nhịp hệ thống dùng để đồng bộ các thao tác xử lý trong và ngoài CPU

xung nhịp Tốc độ theo đó xung nhịp hệ thống tạo ra các xung tín hiệu chuẩn thời gian gọi là tốc độ xung nhịp tính bằng triệu đơn vị mỗi giây (MHz).

4 Tính chất của CPU

4.1 Tốc độ Xử lý: CPU được đo bằng tốc độ xử lý, được tính bằng số lệnh mà nó có

thể thực hiện trong một khoảng thời gian nhất định (ví dụ: GHz) Tốc độ này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của máy tính.

4.2 Số lõi (Cores): CPU có thể có một hoặc nhiều lõi, mỗi lõi thực hiện các nhiệm vụ

tính toán độc lập CPU nhiều lõi cho phép xử lý đa nhiệm hiệu quả, với khả năng chạy nhiều tác vụ cùng một lúc.

4.3 Bộ nhớ Cache: CPU thường đi kèm với bộ nhớ cache nhanh nhằm lưu trữ dữ liệu

mà nó sử dụng thường xuyên nhất Cache giúp giảm thời gian truy cập dữ liệu và tăng tốc độ xử lý.

4.4 Tiêu thụ Năng Lượng: CPU tiêu thụ một lượng năng lượng quan trọng trong máy

tính Các CPU tiết kiệm năng lượng thường được ưu tiên để giảm tiêu thụ điện năng và tạo ra ít nhiệt độ hơn.

4.5 Kiến trúc: Kiến trúc của CPU bao gồm việc sử dụng các công nghệ như x86,

ARM, và có thể đi kèm với các tính năng đặc biệt như hỗ trợ đồ họa tích hợp, các bộ điều khiển đa phương tiện, etc.

4.6 Hiệu suất Công việc Đa Nhiệm: CPU có khả năng xử lý nhiều tác vụ đồng thời

một cách hiệu quả, cũng phụ thuộc vào khả năng xử lý đa lõi và đa luồng.

5 Các cách để làm CPU nhanh:

-Tốc độ CPU hay còn gọi là tốc độ xung nhịp CPU được đo bằng đơn vị Gigahertz hay GHz biểu thị số chu kỳ xử lý mỗi giây mà CPU có thể thực hiện được.

- Để CPU được nhanh thì phụ thuộc vào các yếu tố sau:

+ Số nhân xử lý (2, 4, 10, 22 nhân, ), càng nhiều nhân càng mạnh.

+ Công nghệ sản xuất (32nm, 22nm, 14nm, ), càng nhỏ càng tiết kiệm điện và hiệu năng cao hơn.

+ Công nghệ làm tăng tốc độ xử lý của CPU (pipeline, turbo boost, siêu phân luồng, ) + Bộ nhớ đệm dùng để lưu các lệnh/dữ liệu thường dùng hay có khả năng sẽ được dùng trong tương lai gần, giúp giảm bớt thời gian chờ đợi của CPU.

+ Đồ họa tích hợp.

+ TDP (công suất thoát nhiệt), lượng nhiệt chip xử lý tỏa ra mà hệ thống làm mát cần phải giải tỏa TDP thường cho biết mức tiêu thụ điện của con chip, con số này càng thấp càng tốt.

6 Các loại CPU được sử dụng hiện nay:

+ CPU Intel: Intel Core i3, i5, i7, i9 và Intel Xeon.

+ CPU AMD: AMD Ryzen 5, AMD Ryzen 7 và AMD Ryzen threadripper.* Một só hình ảnh về CPU:

V ALU

- ALU là từ viết tắt của Arithmetic Logic Unit ( đơn vị số học và logic).

- ALU là

- Một biểu tượng tượng trưng của ALU và tín hiệu đầu vào và đầu ra của nó, được biểu thị bằng các mũi tên chỉ vào hoặc ra khỏi ALU, tương ứng Mỗi mũi tên đại diện cho một hoặc nhiều tín hiệu Tín hiệu điều khiển nhập từ bên trái và tín hiệu trạng thái thoát bên phải; dữ liệu chảy từ trên xuống dưới.

VI Khối điều khiển (CU - Control Unit)1 Định nghĩa:

- Là thành phần của CPU có nhiệm vụ thông dịch các lệnh của chương trình và điều khiển hoạt động xử lý, được điều tiết chính xác bởi xung nhịp đồng hồ hệ thống Phần này là phần cốt lõi của một bộ xử lý được cấu tạo từ các mạch logic so sánh với các linh kiện bán dẫn như transistor tạo thành.

khối điều khiển :

VII FLASH

- Là IC nhớ có tốc độ nhanh dùng để nạp các phần mềm điều khiển máy như hệ điều hành, vi xử lý khi hoạt động sẽ truy cập và lấy ra các phần mềm điều khiển máy trong IC nhớ FLASH sau đó qua giải mã tạo ra các lệnh điều khiển rồi điều khiển các bộ phận khác của máy hoạt động Nếu có vấn đề gì ở bộ nhớ FLASH thì máy sẽ không hoạt động động được, thông thường khi hỏng FLASH thì máy không duy trì nguồn.

VII GPU

- GPU (Graphics Processing Unit) là một linh kiện phần cứng trong máy tính hoặc thiết bị di động, được thiết kế đặc biệt để xử lý và điều khiển các tác vụ đồ họa.

- Nó chịu trách nhiệm xử lý các phép tính đồ họa, bao gồm hiển thị hình ảnh, video, hoạt ảnh và các hiệu ứng đồ họa khác GPU thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi đồ họa cao như trò chơi, thiết kế đồ họa, xử lý video và tính toán khoa học.

1 Phân loại:

+ GPU tích hợp: GPU tích hợp (iGPU) được nhúng vào CPU giúp giảm thiểu tiêu

hao năng lượng và chi phí tối ưu Đồng thời nhờ đó mà hệ thống cũng vận hành một cách đơn giản, trơn tru hơn rất nhiều.

+ GPU rời: GPU rời (discrete GPU) là một loại GPU độc lập và riêng biệt, không

tích hợp sẵn vào bộ vi xử lý chính (CPU) hoặc bo mạch chủ (motherboard) Nó được thiết kế để xử lý các tác vụ đồ họa và tính toán phức tạp, đặc biệt là trong các ứng dụng đòi hỏi hiệu suất đồ họa cao như chơi game, xử lý video, thiết kế đồ họa và học máy GPU rời giao tiếp với hệ thống thông qua khe cắm PCIe trên bo mạch chủ.

+ GPU vừa có tích hợp, vừa rời (AMD)

2 Cấu rạo của GPU:

- Đây là một phần quan trọng của GPU, nơi các phép tính số học và logic được thực hiện ALU thực hiện các phép tính như cộng, trừ, nhân, chia và các phép tính logic như AND, OR, XOR.

 Memory

- GPU có bộ nhớ riêng để lưu trữ dữ liệu và các hướng dẫn xử lý Bộ nhớ này bao gồm bộ nhớ VRAM (Video RAM) và bộ nhớ cache VRAM được sử dụng để lưu trữ các dữ liệu hình ảnh và video, trong khi bộ nhớ cache được sử dụng để lưu trữ các dữ liệu tạm thời để tăng tốc độ xử lý.