giáo trình an toàn và bảo trì hệ thống

Các thế hệ máy tính Sự phát triển của máy tính được mô tả dựa trên sự tiến bộ của các côngnghệ chế tạo các linh kiện cơ bản của máy tính như: bộ xử lý, bộ nhớ, các thiết bị ngoại vi, … T

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ

GIÁO TRÌNH

AN TOÀN VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG

(Lưu hành nội bộ)

Huế, tháng 08 năm 2009

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH 2

1.1 Các thế hệ máy tính 2

1.2 Cấu trúc chung của máy vi tính 3

1.3 Các thành phần cơ bản của máy tính 3

1.4 Nguyên tắc hoạt động của máy tính 4

Chương 2: BỘ NGUỒN MÁY TÍNH 6

2.1 Chức năng 6

2.2 Các loại bộ nguồn 8

Chương 3: MAINBOARD 13

3.1 Chức năng 13

3.2 Các thành phần cơ bản trên Mainboard 13

3.3 Phân loại theo các thế hệ Mainboard thường sử dụng 21

Chương 4: CPU (CENTRAL PROCESSING UNIT) 28

4.1 Giới thiệu 28

4.2 Các yếu tố tác động đến hiệu suất của CPU 28

4.3 Sơ đồ cấu tạo của CPU 31

4.4 Nguyên lý hoạt động của CPU 32

4.5 Phân loại CPU 32

4.6 Cách cắm CPU vào Mainboard và thiết lập thông số 34

Chương 5: BỘ NHỚ 36

5.1 Bộ nhớ trong 36

5.2 Bộ nhớ ngoài 42

Chương 6: CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI THÔNG DỤNG 51

6.1 Màn hình 51

6.2 Bàn phím 53

6.3 Chuột 56

6.4 Máy in 61

Chương 7: QUY TRÌNH LẮP RÁP VÀ AN TOÀN, 68

VỆ SINH PHẦN CỨNG MÁY TÍNH 68

7.1 Các thiết bị, dụng cụ cần thiết 68

7.2 Quy trình lắp ráp 69

7.3 Quy tắc an toàn, vệ sinh phần cứng máy tính 72

7.4 Quy trình vạn năng để chẩn đoán và giải quyết sự cố PC 73

Chương 8: GIỚI THIỆU VỀ BIOS VÀ CMOS 74

8.1 Giới thiệu BIOS 74

8.2 Giới thiệu CMOS 75

8.3 Thiết lập thông số cho RAM CMOS 75

8.4 Bảng các mã lỗi bip thông dụng 75

Chương 9: CÀI ĐẶT PHẦN MỀM 79

9.1 Cài đặt phần mềm hệ thống 79

9.2 Cài đặt phần mềm ứng dụng 86

Chương 10: AN TOÀN VÀ BẢO MẬT HỆ THỐNG MÁY TÍNH 87

10.1 Các nguyên tắc an toàn và bảo mật hệ thống 87

10.2 Một số phần mềm bảo mật thông dụng 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH1.1 Các thế hệ máy tính

Sự phát triển của máy tính được mô tả dựa trên sự tiến bộ của các côngnghệ chế tạo các linh kiện cơ bản của máy tính như: bộ xử lý, bộ nhớ, các thiết

bị ngoại vi, … Ta có thể nói máy tính điện tử số trải qua bốn thế hệ liên tiếp.Việc chuyển từ thế hệ trước sang thế hệ sau được đặc trưng bằng một sự thayđổi cơ bản về công nghệ

1.1.1 Thế hệ đầu tiên (1946-1957)

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) là máy tính điện

tử số đầu tiên do Giáo sư Mauchly và người học trò Eckert tại Đại họcPennsylvania thiết kế vào năm 1943 và được hoàn thành vào năm 1946

Giáo sư toán học John Von Neumann đã đưa ra ý tưởng thiết kế máy tínhIAS (Princeton Institute for Advanced Studies): chương trình được lưu trong bộnhớ, bộ điều khiển sẽ lấy lệnh và biến đổi giá trị của dữ liệu trong phần bộ nhớ,

bộ làm toán và luận lý (ALU: Arithmetic And Logic Unit) được điều khiển đểtính toán trên dữ liệu nhị phân, điều khiển hoạt động của các thiết bị vào ra Đây

là một ý tưởng nền tảng cho các máy tính hiện đại ngày nay Máy tính này cònđược gọi là máy tính Von Neumann

1.1.2 Thế hệ thứ hai (1958-1964)

Công ty Bell đã phát minh ra transistor vào năm 1947 và do đó thế hệ thứhai của máy tính được đặc trưng bằng sự thay thế các đèn điện tử bằng cáctransistor lưỡng cực Tuy nhiên, đến cuối thập niên 50, máy tính thương mạidùng transistor mới xuất hiện trên thị trường Kích thước máy tính giảm, giá rẻhơn, tiêu tốn năng lượng ít hơn

Vào thời điểm này, mạch in và bộ nhớ bằng xuyến từ được dùng Ngôn ngữcấp cao xuất hiện (như FORTRAN năm 1956, COBOL năm 1959, ALGOL năm1960) và hệ điều hành kiểu tuần tự (Batch Processing) được dùng Trong hệđiều hành này, chương trình của người dùng thứ nhất được chạy, xong đếnchương trình của người dùng thứ hai và cứ thế tiếp tục

1.1.3 Thế hệ thứ ba (1965-1971)

Thế hệ thứ ba được đánh dấu bằng sự xuất hiện của các mạch kết (mạchtích hợp - IC: Integrated Circuit) Các mạch kết hợp có độ tích hợp mật độ thấp(SSI: Small Scale Integration) có thể chứa vài chục linh kiện và kết độ tích hợpmật độ trung bình (MSI: Medium Scale Integration) chứa hàng trăm linh kiện

Mạch in nhiều lớp xuất hiện, bộ nhớ bán dẫn bắt đầu thay thế bộ nhớ bằngxuyến từ Máy tính đa chương trình và hệ điều hành chia thời gian được dùng

1.1.4 Thế hệ thứ tư (1972-????)

Thế hệ thứ tư được đánh dấu bằng các IC có mật độ tích hợp cao (LSI:Large Scale Integration) có thể chứa hàng ngàn linh kiện Các IC mật độ tíchhợp rất cao (VLSI: Very Large Scale Integration) có thể chứa hơn 10 ngàn linhkiện trên mạch Hiện nay, các chip VLSI chứa hàng trăm triệu linh kiện

Với sự xuất hiện của bộ vi xử lý (microprocessor) chứa cả phần thực hiện

và phần điều khiển của một bộ xử lý, sự phát triển của công nghệ bán dẫn cácmáy vi tính đã được chế tạo và khởi đầu cho các thế hệ máy tính cá nhân

Các bộ nhớ bán dẫn, bộ nhớ cache, bộ nhớ ảo được dùng rộng rãi

Các kỹ thuật cải tiến tốc độ xử lý của máy tính không ngừng được pháttriển: kỹ thuật ống dẫn, kỹ thuật vô hướng, xử lý song song mức độ cao,…

1.2 Cấu trúc chung của máy vi tính

Hình 1.1 Cấu trúc chung của máy tính

1.3 Các thành phần cơ bản của máy tính

Khối xử lý trung tâm (CPU – Central Processing Unit): nhận và thực

thi các lệnh Bên trong CPU gồm các mạch điều khiển logic, mạch tính toán sốhọc, …

Bộ nhớ (Memory): lưu trữ các lệnh và dữ liệu Nó bao gồm 2 loại: bộ

nhớ trong và bộ nhớ ngoài Bộ nhớ thường được chia thành các ô nhớ nhỏ Mỗi

ô nhớ được gán một địa chỉ để CPU có thể định vị khi cần đọc hay ghi dữ liệu

Thiết bị ngoại vi (Input/Output): dùng để nhập hay xuất dữ liệu Bàn

phím, chuột, scanner, … thuộc thiết bị nhập; màn hình, máy in, … thuộc thiết bịxuất Các ổ đĩa thuộc bộ nhớ ngoài cũng có thể coi vừa là thiết bị xuất vừa làthiết bị nhập Các thiết bị ngoại vi liên hệ với CPU qua các mạch giao tiếp I/O(I/O interface)

Bus hệ thống: tập hợp các đường dây để CPU có thể liên kết với các bộ

phận khác

1.4 Nguyên tắc hoạt động của máy tính

Hình 1.2 Nguyên tắc hoạt động của máy tính

CPU được nối với các thành phần khác bằng bus hệ thống nghĩa là sẽ cónhiều thiết bị cùng dùng chung một hệ thống dây dẫn để trao đổi dữ liệu Do đó,

để hệ thống không bị xung đột, CPU phải xử lý sao cho trong một thời điểm, chỉ

có một thiết bị hay ô nhớ đã chỉ định mới có thể chiếm dụng bus hệ thống Domục đích này, bus hệ thống bao gồm 3 loại:

- Bus địa chỉ (address bus): chọn ô nhớ hay thiết bị ngoại vi

- Bus điều khiển (control bus): hỗ trợ trao đổi thông tin trạng thái như phânbiệt CPU phải truy xuất bộ nhớ hay ngoại vị, thao tác xử lý là đọc/ghi, … CPUphát tín hiệu địa chỉ của thiết bị lên bus địa chỉ Tín hiệu này được đưa vào mạchgiải mã địa chỉ chọn thiết bị Bộ giải mã sẽ phát ra chỉ một tín hiệu chọn chipđúng sẽ cho phép mở bộ đệm của thiết bị cần thiết, dữ liệu lúc này sẽ được traođổi giữa CPU và thiết bị Trong quá trình này, các tín hiệu điều khiển cũng đượcphát trên control bus để xác định mục đích của quá trình truy xuất

Chương 2: BỘ NGUỒN MÁY TÍNH

2.1 Chức năng

2.1.1 Giới thiệu về nguồn máy tính

Bộ nguồn là một thiết bị phần cứng

quan trọng, cung cấp năng lượng hoạt

động cho toàn hệ thống, có chức năng như

bộ chuyển đổi nhằm hạ thế và chuyển đổi

dòng điện xoay chiều (AC) từ lưới điện

thành dòng điện một chiều (DC) cung cấp

cho các linh kiện điện tử trong thiết bị đó

2.1.2 Các thành phần của bộ nguồn

máy tính

Hiện nay có 3 dạng chuyển đổi năng

lượng điện thông dụng sau:

- Bộ biến áp: hạ áp của điện lưới xuống một mức thích hợp cho thiết

bị Điện thế ra của biến áp vẫn là dạng điện xoay chiều nhưng có mứcđiện áp thấp hơn Nó còn có nhiệm vụ cách ly cho thiết bị với điện thếlưới

- Bộ nắn điện (chỉnh lưu): chuyển đổi điện thế xoay chiều thành một

chiều (DC) Chỉnh lưu còn gợn sóng, các mạch điện tử trong thiết bịchưa thể sử dụng được điện thế này

- Bộ lọc chỉnh lưu: thành phần chính là tụ điện có nhiệm vụ giảm gợn

sóng cho dòng điện DC sau khi được chỉnh lưu

Hình 2.1 Bộ nguồn máy tính

- Bộ lọc nhiễu điện: để tránh các nhiễu và xung điện trên lưới điện tác

động không tốt đến thiết bị, các bộ lọc sẽ giới hạn hoặc triệt tiêu cácthành phần này

- Mạch ổn áp: ổn định điện áp cung cấp cho thiết bị khi có sự thay đổi

bởi dòng tải, nhiệt độ và điện áp đầu vào

- Mạch bảo vệ: làm giảm các thiệt hại cho thiết bị khi có các sự cố do

nguồn điện gây ra quá áp, quá dòng, …)

2.1.3 Nguyên tắc hoạt động

Tất cả các bộ nguồn của máy tính đều hoạt động dựa theo nguyên tắcnguồn chuyển mạch tự động (switching power supply) với cách thức hoạt độngnhư sau: điện xoay chiều từ lưới điện được bộ chỉnh lưu nắn thành dòng điệnmột chiều chỉnh lưu Dòng điện này được các bộ lọc gợn sóng (tụ điện có dunglượng lớn) làm cho bằng phẳng lại thành dòng điện một chiều cấp cho cuộn sơcấp của biến áp xung (transformer)

Dòng điện nạp cho biến áp xung này được điều khiển bởi công tắc bándẫn (transistor switching) Công tắc bán dẫn này hoạt động dưới sự kiểm soátcủa khối dò sai/hiệu chỉnh, từ trường biến thiên được tạo ra trên biến áp xungnhờ công tắc bán dẫn hoạt động dựa trên nguyên tắc điều biến độ rộng xung(PWM-Pulse Width Modulation) Xung điều khiển này có tần số rất cao từ30~150Khz (tức là có từ 30 ngàn ~150 ngàn chu kỳ trong một giây) Tần số nàyđược giữ ổn định và độ rộng của xung sẽ được thay đổi khi có sự hiệu chỉnh từ

bộ dò sai/hiệu chỉnh Từ trường đó cảm ứng lên các cuộn dây thứ cấp tạo ra cácdòng điện xoay chiều cảm ứng (dạng xung) sẽ được các bộ chỉnh lưu sơ cấp nắnlại lần nữa Sau đó, qua các bộ lọc sơ cấp, dòng điện một chiều tại đây đã sẵnsàng cho các thiết bị sử dụng

Để nhận biết được sai lệch về điện áp hay dòng điện của các đường điệnthế ở các ngõ ra, từ đây sẽ có một đường hồi tiếp dò sai (feedback) đưa điện ápsai biệt về bộ dò sai/hiệu chỉnh Khối này nhận các tín hiệu sai biệt và so sánhchúng với điện áp chuẩn, sau đó tác động đến công tắc bán dẫn bằng cách giagiảm độ rộng xung để hiệu chỉnh lại điện thế ngõ ra (ổn áp) hay cắt xung hoàntoàn làm bộ nguồn ngưng “chạy” trong các chế độ bảo vệ Ưu điểm của bộnguồn switching là gọn nhẹ (do hoạt động ở tần số cao nên có các linh kiện nhỏgọn hơn), hiệu suất cao và có giá thành thấp

2.1.4 Các đường điện thế chuẩn trong bộ nguồn máy tính

-12V: cung cấp chủ yếu cho cổng song song (serial port-COM) và các chip

khuếch đại âm thanh cần đến nguồn đối xứng +/-12V Đường này có dòng thấpdưới 1A (Ampe)

-5V: hiện nay các thiết bị mới không còn dùng đường điện này nữa Lúc

trước, nó được dùng cung cấp điện cho card mở rộng dùng khe cắm ISA Đườngnày cũng có dòng thấp dưới 1A

0V: còn được gọi là đường dùng chung (common) hay đường đất

(ground) Đường này có hiệu điện thế bằng 0V Đó là mức nền cho các đườngđiện khác thực hiện trọn vẹn việc cung cấp dòng điện cho thiết bị

+3.3V: là đường cung cấp chính cho các chip, bộ nhớ (memory), một số

thành phần trên bo mạch chủ, card đồ họa và các card sử dụng khe cắm PCI

+5V: đường điện được dùng phổ biến nhất trong máy tính cung cấp điện

chủ yếu cho bo mạch chủ, các CPU đời cũ, các chip (trực tiếp hay gián tiếp) vàcác thiết bị ngoại vi khác Hiện nay các CPU đã chuyển sang dùng đường điệnthế 12V

+12V: chủ yếu sử dụng cho các động cơ (motor) trong các thiết bị lưu trữ,

ổ quang, quạt, các hệ thống giải nhiệt và hầu hết các thiết bị đời mới hiện nayđều sử dụng đường điện 12V CPU PIV, Althon 64, dual core AMD, Pentium D,VGA ATI, NVIDIA SLI, ATI Crossfire

+5VSB (5V Standby): là nguồn điện được bộ nguồn cấp trước, dùng phục

vụ cho việc khởi động máy tính, nguồn điện này có lập tức khi ta nối bộ nguồnvào nguồn điện nhà (AC) Đường điện này thường có dòng cung cấp nhỏ dưới3A

2.2 Các loại bộ nguồn

2.2.1 Một số chuẩn bộ nguồn

Hiện tại 2 chuẩn ATX phổ biến là chuẩn 1.3 và chuẩn 2.x (bên cạnh cácchuẩn dành cho server của INTEL và AMD)

Chuẩn ATXV 1.3: chỉ có 1 đường (rail) 12V và có thể có hoặc không có

đầu cấp nguồn SATA, thường thì các PSU chuẩn ATX V1.3 có hiệu suất thấp –chỉ đạt ~ 60 % Và có đường điện chính là đường 5V (công suất 5V rất cao)(thích hợp cho những main cấp 5V cho CPU thế hệ cũ)

ATX 2.x: có đường điện chính là đường 12V (max là 18A cho mỗi rail

đối với PSU có 2 rail 12V, nếu vượt quá giới hạn trên thì độ nhiễu sẽ tăng) trang

bị đầu cấp nguồn SATA (bắt buộc), cấp nguồn PCie (VGA), 12V+ (cho main

board) bên cạnh những đầu cấp nguồn HDD, đĩa mềm thông thường, hiệu suấtcủa PSU ATXV2.x thường đạt >70% một số PSU cao cấp có thể lên tới 80%.Hiện nay, chuẩn ATX 2.x đã và đang dần thay thế chuẩn ATX 1.3 Và bộ nguồnchuẩn ATXV2.x có 2 rails 12V là phổ biến nhất (và theo thiết kế cũng là phùhợp nhất so với 3 hay 4 rails) với mục đích phục vụ (trên lý thuyết) như sau:

- 12V1: Main board ATX 24 pin, HDD, SATA, Floppy

- 12V2: Tập trung tải các thiết bị có công suất lớn như VGA PCI-E và

12V+ cho mainboard đời mới

2.2.2 Một số vấn đề liên quan đến bộ nguồn

+ Công suất tối đa (maximum) hay công suất đỉnh (peak) là công suất

tối đa mà bộ nguồn có thể đáp ứng được trong một khoảng thời gian nhất định.Lưu ý: Công suất ghi trên vỏ được gọi là công suất danh định Thường thì côngsuất này chỉ mang tính chất quảng cáo

+ Công suất liên tục (continuous) hay công suất hiệu dụng (total power)

là công suất mà bộ nguồn có thể hoạt động liên tục an toàn

+ Chế độ bảo vệ:

- Bảo vệ quá áp: vì một lý do nào đó mà mạch nắn điện và ổn áp của

bộ nguồn có sự cố, làm cho điện thế ở các đường cấp điện tăng cao Bộnguồn sẽ tự ngưng hoạt động để không gây thiệt hại cho các thiết bịkhác Ngưỡng điện thế cắt của bộ nguồn còn tuỳ thuộc vào nhà sảnsuất Mỗi bộ nguồn khác nhau sẽ có mức cắt khác nhau

- Bảo vệ chạm tải: chế độ này khá quan trọng vì nó sẽ bảo vệ cho bộ

nguồn khi các đường điện bị chạm (đoản mạch) Bộ nguồn sẽ ngưnghoạt động để tự bảo vệ và hoạt động trở lại khi đã hết đoản mạch Nếu

có đủ can đảm, bạn có thể thử tính năng này bằng cách dùng dâychung (dây có màu đen) lần lượt chạm nhanh vào các đường điện của

bộ nguồn Nếu bộ nguồn có chế độ bảo vệ này thì nó sẽ ngưng chạyngay lập tức Đối với một bộ nguồn có chất lượng tốt, chế độ bảo vệchạm tải có trên tất cả các đường điện chính Còn với các bộ nguồn rẻtiền, chế độ bảo vệ này thường chỉ có trên một hoặc hai đường điệnchính (thậm chí không có)

- Các chế độ bảo vệ khác: các bộ nguồn cao cấp còn có thêm một số

chế độ bảo vệ khác như: quá dòng, quá tải, quá nhiệt cho bộ nguồn,quá nhiệt cho hệ thống… Các chế độ bảo vệ này làm tăng độ an toàn,giá trị cho bộ nguồn và cho cả hệ thống

2.2.3 Cách đo đường điện bộ nguồn máy tính

Đo tại đầu 4 chân của PSU (Molex) Loại Digital Mutimeter khuyên dùng:Cách sử dụng DMM: Dây đen sẽ cắm vào cổng COM, dây đỏ cắm vào cổng đoVolt trên DMM (trên hình cổng COM bên phải, cổng Volt ở giữa)

Với PSU thì cách xác định các đường điện như hình dưới:

Bất kì dây nào cũng theo nguyên tắc sau:

Dây đen: dây mát, groundĐỏ: 5v

Cam: 3.3vVàng: 12vVới DMM thì đầu đen sẽ luôn cắm vào dâyđen trên PSU (Ground), còn đầu đỏ thì sẽdùng đo các đường khác

Lưu ý: không bao giờ chích đầu đen và đỏcủa DMM vào cùng nhau

Hình 2.2 Đường điện của bộ nguồn

Hình 2.3 Thiết bị Digital

Mutimeter

Đo đường 12V: Đo đường 5V:

Sau đó, hãy bắt tay vào đo trực tiếp ATX Connector PSU, cũng nhưnguyên tắc trên (12v = vàng, 3.3v = cam, 5v = đỏ) nhưng lúc này ta sẽ đo cácdây vàng/đỏ/cam ở chấu cắm 20/24 pin của PSU (ATX Connector)

2.2.4 Chẩn đoán bệnh của bộ nguồn

Bộ nguồn không hoạt động, thử chập chân PS_ON xuống Mass (chập dâyxanh lá vào dây đen) nhưng quạt vẫn không quay

Các bước kiểm tra:

- Nối dây nguồn

- Nối chân 14 (màu xanh lá cây với chân 15 hoặc 16 hoặc 17 (màu đen))

- Kiểm tra xem thử quạt quay chưa?

- Chập một trong các đèn công suất => nổ cầu chì, mất nguồn 300V đầu vào.

- Điện áp 300V đầu vào vẫn còn nhưng

nguồn cấp trước không hoạt động, không có

điện áp 5V STB

- Điện áp 300V có, nguồn cấp trước vẫn hoạt

động nhưng nguồn chính không hoạt động

Hình 2.7 Chập dây

xanh lá vào dây đen

Chương 3: MAINBOARD

3.1 Chức năng

Mainboard là bo mạch chính, hay bo mạch chủ là trung tâm kết nối và điềuphối mọi hoạt động của các thiết bị trong máy tính Đây là một bản mạch in lớnnằm trong thùng máy, chứa những linh kiện điện tử và những chi tiết quan trọngnhất của máy tính như bộ xử lí máy tính, bộ nhớ, chipset, các bus mở rộng, các

bộ điều khiển hệ thống và các bộ biến đổi tín hiệu

Một số nhà sản xuất mainboard tiêu biểu: Intel, Gigabyte, Asus,

3.2 Các thành phần cơ bản trên Mainboard

3.2.1 Chipset

Chipset là bộ chip chính của bo mạch chủ, làm cầu nối chính cho tất cả cácthành phần còn lại trên bo mạch, thường gắn chung với bộ sản phầm mainboard.Chipset xử lí hầu hết tất cả các chức năng hỗ trợ mà mainboard yêu cầu: hỗ trợtối đa đến mức độ nào đó cho CPU, tốc độ truyền của hệ thống bus nhanh haychậm, có hỗ trợ tính năng 3D cho CPU hay không

13

Hình 3.1 Mainboard

Hình 3.2: Chipset

Hình 3.3 Các thế hệ Chipset của Intel

Chipset nói chung gồm có 2 thành phần: Chipset cầu Bắc (North Bridge Chipset) và Chipset cầu Nam (South Bridge Chipset).

- Chipset cầu Bắc có nhiệm vụ quản lý việc giao tiếp dữ liệu giữa CPU, RAM, Card đồ họa AGP Khả năng xử lý của mainboard phụ thuộc vào

chipset này

- Chipset cầu Nam có nhiệm vụ quản lý các thiết bị ngoại vi, thông tin từ

ngoài vào chipset cầu nam được đưa lên cầu bắc xử lý và trả kết quả về

Hình 3.4 Chipset cầu Bắc (North Bridge Chipset) và Chipset cầu Nam (South

Bridge Chipset)

3.2.2 Đế cắm bộ vi xử lý

Công dụng: Giúp bộ vi xử lý gắn kết với mainboard

Slot và Socket là hai loại đế cắm để kết nối CPU với mainboard Socket là đế cắm PGA (Pin Grid Array) có dạng hình vuông, các chân cắm được bộ trí thành các hàng và cột Socket hiện nay được gọi là Socket ZIF (Zero Insertion Force) là loại có một đòn bẩy nhỏ nằm ở một phía của Socket,

khi lẫy được kéo lên một góc 90 độ, bạn dễ dàng nhấc CPU ra khỏi Socket, khi

ấn đòn bẩy xuống, CPU sẽ được đưa vào đúng các chân cắm trên đế và được giữchặt lại mà bạn không cần phải dùng một lực nào cả Chữ số đánh sau Socket để

chỉ kiểu Socket, ví dụ: Socket 775 là đế cắm có 775 chân.

Hình 3.5 Một số socket của chip Intel

Slot là loại khe cắm hai hàng chân Bộ vi xử lý sẽ được gắn đứng và được

gắn chặt bằng các kẹp

Một số loại đế cắm của bộ vi xử lý:

3.2.3 Khe cắm bộ nhớ (Slot RAM)

Công dụng: Dùng để cắm RAM vào mainboard.

Nhận dạng: Khe cắm RAM luôn có cần gạt ở 2 đầu.

Lưu ý: Tùy vào loại RAM (SDRAM, DDRAM, RDRAM) mà giao diện khe

cắm khác nhau

Hình 3.6 Khe cắm bộ nhớ RAM

3.2.4 Các cổng giao tiếp

Xét về hình dáng, ta phân biệt các cổng giao tiếp thành hai dạng: cổng đực

có chân cắm và cổng cái có những lỗ tròn nhỏ để tiếp nhận chân cắm

- Cổng song song (LPT1, LPT2): thường sử dụng cho máy in, máy quét

- Cổng nối tiếp (COM1, COM2): thường sử dụng cho chuột và Modem.

- Cổng PS/2: Dùng cho chuột và bàn phím.

- Cổng USB: là một loại cổng giao tiếp tín hiệu nối tiếp tổng quát thế hệ

mới Công nghệ USB có nhiều ưu thế so với loại giao tiếp truyền thống như dễcài đặt, khả năng Plug and Play, kết nối đồng thời nhiều thiết bị Hiện nay chuẩn2.0 đang là chuẩn kết nối ngoại vi cho hầu hết các máy Laptop, Desktop với tốc

độ truyền dữ liệu tối đa 480Mb/s Công nghệ USB 3.0 đang được đưa vào sảnxuất với nhiều ưu điểm vượt trội Dùng cho chuột, bàn phím, máy in và nhiềuthiết bị khác thuộc thế hệ mới

- Cổng Audio: sử dụng cho loa hay headphone, external CD player

(line-in), Microphone

- Cổng HDMI 1.4 (High Definition Multimedia Interface): hỗ trợ

truyền tải âm thanh, hình ảnh chất lượng cao không nén với băng thông cực lớntới 10,2 Gb/s Đầu nối HDMI có hình dạng giống như đầu nối chuẩn USBnhưng nhỏ hơn và dễ sử dụng hơn so với đầu nối DVI Đầu nối này có khả năngtruyền cả tín hiệu hình ảnh và âm thanh, rất phù hợp cho các hệ thống giải trí giađình Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, HDMI sử dụng công nghệ chống sao chép bấthợp pháp HDCP cho phép các nhà cung cấp nội dung số kiểm soát số lần kháchhàng sao chép HDTV và các nội dung độ nét cao khác

- Cổng DVI: Hầu hết các màn hình và card đồ họa mới đều hỗ trợ đầu nối

Digital Video Interface (DVI) thay cho đầu nối VGA được dùng ở màn hìnhCRT thông thường Loại cổng DVI chỉ chuyển tín hiệu hình ảnh, không kèm âmthanh

- Cổng S/PDIF: Thông thường, mọi

tín hiệu âm thanh số (digital) đều phảiđược chuyển đổi thành dạng tương tự(analog) Trong máy tính, card âm thanh

có nhiệm vụ chuyển tín hiệu âm thanh sốthành tương tự, rồi sau đó truyền ra loa.Loại loa số, sử dụng đầu nối USB, thựchiện việc biến đổi âm thanh dạng số sangdạng tương tự ngay bên trong loa Âmthanh được giữ ở dạng tín hiệu số càng lâuthì chất lượng càng tốt Và đó chính là lý do tại sao nhiều máy tính cao cấp vàtrung bình hiện nay được trang bị cổng Sony/Philips Digital Interface Format (S/PDIF) dùng để truyền tín hiệu số trực tiếp từ bo mạch chủ đến loa (mà khôngcần card âm thanh hay thiết bị ngoại vi nào khác)

Nhận diện: Tìm một đầu nối hình vuông nhỏ – gọi là đầu nối TOSlink –

ở mặt sau máy hoặc trên card âm thanh

Hình 3.7: Cổng S/PDIF

3.2.5 Những khe cắm mở rộng

- AGP (Accelerated Graphics Port-cổng đồ họa tăng tốc): là loại bus

được Intel thiết kế đặc biệt nhằm nâng cao cho các tác vụ đồ họa Ngoài ra thiết

kế AGP cho phép card đồ họa có đường nối trực tiếp với RAM hệ thống, điềunày cho phép card đồ họa truy cập trực tiếp tới RAM, do đó không cần bộ nhớriêng biệt cho card đồ họa Bus AGP độc lập về mặt vật lí với bus PCI Phân loạiAGP theo băng thông bao gồm:

1 AGP 1X Độ rộng bus: 32 bit; Tần số làm việc: 66 Mhz; Số dữ liệu

chuyển một xung nhịp: 1; Băng thông: 266 MBps

2 AGP 2X Độ rộng bus: 32 bit; Tần số làm việc: 66 Mhz; Số dữ liệu

chuyển một xung nhịp: 2; Băng thông: 533 MBps

3 AGP 4X Độ rộng bus: 32 bit; Tần số làm việc: 66 Mhz; Số dữ liệu

chuyển một xung nhịp: 4; Băng thông: 1066 MBps

4 AGP 8X Độ rộng bus: 32 bit; Tần số làm việc: 66 Mhz; Số dữ liệu

chuyển một xung nhịp: 8; Băng thông: 2133 MBps

Điện áp của các loại giao tiếp AGP phân biệt tuỳ thuộc vào từng loại VớiAGP 1X, 2X, sử dụng điện áp 3,3V Với AGP 4X, 8X sử dụng điện áp 1,5Vhoặc thấp hơn (0,8V)

-PCI (Peripheral Component Interconnect) khe cắm mở rộng

Công dụng: Dùng để cắm các loại card như

card mạng, card âm thanh, Được giới thiệu vào tháng 6/1992 Hoạt động

ở tần số 32MHz, Bus PCI có độ rộng đườngtruyền bằng độ rộng đường dữ liệu của bộ xử

lý Do đó nếu bộ xử lý 32 bit thì dải thôngcủa nó là 132MB/s, đối với bộ xử lý 64 bitthì dải thông của nó là 264MB/s Trong cácmáy tính hiện nay đều có khe cắm PCI

Nhận dạng: khe màu trắng trên mainboard

- PCI Express: PCIe là một định dạng kết hợp giữa truyền dữ liệu tuần tự

và song song Cụ thể, PCIe sử dụng nhiều kết nối song song trong đó mỗi kếtnối truyền một luồng dữ liệu tuần tự và độc lập với các đường khác Loại giaodiện này đôi khi được gọi là Channel bonding PCIe 1.1 chuyển dữ liệu với tốc

độ 250 MB/s mỗi hướng trên mỗi luồng Với tối đa 32 luồng, PCIe cho phéptruyền tải tổng cộng 8 GB/s mỗi chiều Khác các chuẩn card giao diện mở rộng

Hình 3.8 Khe PCI

PC khác, PCIe vừa là full duplex vừa là point to point Bảng so sánh tốc độ các chuẩn PCIe

Clock speed Transfer rate Overhead Data rate

Hình 3.10 Pin CMOS

3.2.11 Jumper

Jumper là một miếng Plastic nhỏ trong có chất dẫn điện dùng để cắm vàonhững mạch hở tạo thành mạch kín trên mainboard để thực hiện một nhiệm vụnào đó như lưu mật khẩu CMOS

Jumper là một thành phần không thể thiếu để thiết lập ổ chính, ổ phụ khibạn gắn 2 ổ cứng, 2 ổ CD, hoặc ổ cứng và ổ CD trên một dây cáp

3.2.12 Power Connector (Đầu cắm nguồn)

Bạn phải xác định được các loại đầu cắm cáp nguồn trên mainboard: Đầu lớn nhất để cáp dây cáp nguồn lớn nhất từ bộ nguồn Đối với mainboarddành cho P IV trở lên có một đầu cáp nguồn vuông 4 dây cắm vào mainboard

3.2.14 Dây nối với vỏ máy

Mặt trước thùng máy thông thường chúng ta có các thiết bị sau:

- Nút Power: dùng để khởi động máy.

- Nút Reset: để khởi động lại máy trong trường hợp cần thiết.

- Đèn nguồn: màu xanh báo máy đang hoạt động.

- Đèn ổ cứng: màu đỏ báo ổ cứng đang truy xuất dữ liệu

Các thiết bị này được nối với mainboard thông qua các dây điên nhỏ đikèm vỏ máy Trên mainboard sẽ có những chân cắm với các ký hiệu đểgiúp bạn gắn đúng dây cho từng thiết bị

3.3 Phân loại theo các thế hệ Mainboard thường sử dụng

3.3.1 Mainboard của máy Pentium 2

Đặc điểm:

- CPU gắn vào Mainboard theo kiểu khe Slot

- Hỗ trợ tốc độ CPU từ 233MHz đến 450MHz

- Hỗ trợ Bus của CPU (FSB) là 66MHz và 100MHz

- Trên Mainboard có các Jumper để thiết lập tốc độ

- Sử dụng SDRam có Bus 66MHz hoặc 100MHz

- Sử dụng Card Video AGP 1X

3.3.2 Mainboard máy Pentium 3

Hình 3.12 Mainboard dòng máy Pentium 3

Đặc điểm:

- CPU gắn vào Mainboard theo kiểu đế cắm Socket 370

- Hỗ trợ tốc độ CPU từ 500MHz đến 1,4GHz

- Hỗ trợ Bus của CPU (FSB) là 100MHz và 133MHz

- Trên Mainboard có các Jumper để thiết lập tốc độ, các đời về sau không

có

- Sử dụng SDRam có Bus 100MHz hoặc 133MHz

- Sử dụng Card Video AGP 2X

3.3.3 Mainboard máy Pentium 4 socket 423 (đời đầu)

Đặc điểm:

- CPU gắn vào Mainboard theo kiểu đế cắm Socket 423

- Hỗ trợ tốc độ CPU từ 1,5GHz đến 2,5GHz

- Sử dụng Card Video AGP 4X

3.3.4 Mainboard máy Pentium 4 socket 478

Đặc điểm:

- CPU gắn vào Mainboard theo kiểu đế cắm Socket 478

- Hỗ trợ tốc độ CPU từ 1,5GHz đến trên 3GHz

- Tốc độ Bus của CPU (FSB) từ 400MHz trở lên

- Sử dụng Card Video AGP 4X, 8X

- Sử dụng bộ nhớ DDRam có tốc độ Bus Ram từ 266MHz trở lên

3.3.5 Mainboard máy Pentium 4 socket 775 Đặc điểm:

- CPU gắn vào Mainboard theo kiểu đế cắm Socket 775

- Hỗ trợ tốc độ CPU từ 2GHz đến trên 3,8GHz

- Tốc độ Bus của CPU (FSB) từ 533MHz trở lên

- Sử dụng Card Video AGP 16X hoặc Card Video PCI Express 16X

- Sử dụng bộ nhớ DDRam có tốc độ Bus từ 400MHz trở lên

3.3.6 Mainboard socket 775 (Intel Core Core™ 2 socket 775) Đặc điểm:

- Thiết kế tiết kiệm năng lượng mangtính cách mạng với công nghệ DES

- Hỗ trợ bộ xử lý đa nhân Intel® Core™ 2 và các

bộ xử lý 45nm

- Hỗ trợ FSB (Front Side Bus)1600MHz

- Bộ nhớ DDR2 12800 với công nghệ Intel® ECC

giúp nâng cao tốc độ và băng thông dữ liệu cao hơn

- Module cấp điện cho CPU chất lượng cao với cuộn cảm kháng lõi

Ferit, MOSFETs có RDS (on) thấp và tụ nhôm đặc có trở kháng tươngđương thấp

- Hỗ trợ công nghệ CrossFire™ với 2 khe đồ họa PCI-E 2.0 x16 tăng

cường hiệu năng cho game

- Kết nối Gigabit Ethernet tốc độ cao với thiết kế Xanh giúp tiết kiệm

năng lượng

Hình 3.13 Mainboard chipset G31

- ALC889A chuẩn DTS Connect mang đến âm thanh chất lượng cao

Full Rate Lossless Audio và hỗ trợ cả 2 định dạng Blu-ray và HDDVD

- Tích hợp chuẩn SATA 3Gb/s với giao tiếp 4 cổng eSATA 2

- Tính năng Quad BIOS tăng cường khả năng bảo vệ

- Thiết kế 12 pha điện tăng sự ổn định tuyệt đối cho hệ thống

- 2 Gigabit Ethernet LAN và chức năng Teaming

3.3.7 Những biểu hiện hư hỏng Mainboard

Biểu hiện 1: Bật công tắc nguồn của Máy tính, máy không khởi động, quạt

nguồn không quay

Biểu hiện 2: Bật công tắc nguồn, quạt nguồn quay nhưng máy không khởi động,

không lên màn hình

Biểu hiện 3: Máy có biểu hiện thất thường, khi khởi động vào đến Windows thì

Reset lại hoặc khi cài đặt Win XP giữa chừng thì báo lỗi không thể cài đặt

Lưu ý:

+ Các biểu hiện khi hỏng Mainboard rất giống với biểu hiện khi hỏng CPU hoặc khi nguồn bị lỗi, do vậy khi gặp các biểu hiện trên cần kiểm tra nguồn và CPU để loại trừ

- Để loại trừ nguyên nhân do nguồn bạn hãy dùng một bộ nguồn tốt để

thử

- Để thử CPU bạn có thể cắm thử sang một máy khác, nếu là CPU của

máy Pentium2 hoặc Pentium3 thì bạn cần thiết lập cho đúng tốc độBUS của CPU thì nó mới chạy

+ Sau khi đã thử và đã chắc chắn rằng: Nguồn và CPU vẫn tốt nhưng máyvẫn bị các biểu hiện trên thì chứng tỏ Mainboard có vấn đề

3.3.8 Các biểu hiện sau thường không phải hỏng Mainboard

Các biểu hiện sau thường là không phải do hỏng Mainboard:

- Khi bật công tắc nguồn, máy không lên màn hình nhưng có tiếng bíp

dài (Trường hợp này thường do hỏng RAM hoặc Card màn hình)

- Máy có báo phiên bản BIOS khi khởi động trên màn hình nhưng

không vào được màn hình Windows (Trường hợp này thường do hỏng

ổ đĩa)

- Máy hay bị treo khi đang sử dụng (Trường hợp này thường do lỗi

phần mềm hoặc ổ đĩa bị bad)

- Máy tự động chạy một số chương trình không theo ý muốn của người

sử dụng (Trường hợp này thường do máy bị nhiễm Virut)

3.3.9 Phương pháp kiểm tra Mainboard

3.3.9.1 Các bước thực hiện

+ Tháo tất cả các ổ đĩa cứng, ổ CD Rom, các Card mở rộng và thanh RAM

ra khỏi Mainboard, chỉ để lại CPU trên Mainboard

+ Cấp nguồn, bật công tắc và quan sát các biểu hiện sau:

- Biểu hiện 1: Quạt nguồn quay, quạt CPU quay, có các tiếng bip dài ở

loa => Điều này cho thấy Mainboard vẫn hoạt động, CPU vẫn hoạtđộng, có tiếng bíp dài là biểu hiện Mainboard và CPU đã hoạt động vàđưa ra được thông báo lỗi của RAM (Vì ta chưa cắm RAM)

- Biểu hiện 2: Quạt nguồn và quạt CPU không quay (Đảm bảo chắc

chắn là công tắc CPU đã đấu đúng) Điều này cho thấy Chipset điềukhiển nguồn trên Mainboard không hoạt động

- Biểu hiện 3: Quạt nguồn và quạt CPU có quay nhưng không có tiếng

kêu ở loa Điều này cho thấy CPU chưa hoạt động hoặc hỏng ROMBIOS nếu bạn đã thay thử CPU tốt vào thì hư hỏng là do ROM BIOShoặc Chipset trên Mainboard

3.3.9.2 Kiểm tra Mainboard bằng card test Main

Ở trên là các bước giúp xác định là hư hỏng do Mainboard hay linh kiệnkhác của máy nhưng chưa xác định được là hỏng cái gì trên Mainboard, để làmđược điều này bạn hãy sử dụng phương pháp kiểm tra Mainboard bằng CardTest Mainboard:

- Kiểm tra lại để xác định cho chính xác hư hỏng là thuộc về Mainboard chứ không phải RAM, CPU hay các Card mở rộng Cách xác định này làm theo các bước ở phần kiểm tra Mainboard

- Dùng Card Test Main để xác định xem cụ thể là hỏng cái gì trênMainboard

Các bước tiến hành kiểm tra Mainboard bằng card Test Main

Bước 1: Kiểm tra để xác định hư hỏng thuộc về Mainboard

+ Chuẩn bị Mainboard nghi hỏng để kiểm tra Dùng một bộ nguồn tốt đểthử, Dùng CPU tốt để thử

+ Chưa cắm RAM và bất kỳ một thứ gì khác (trừ CPU) vào Mainboard + Cắm zắc công tắc nguồn của Case vào Mainboard Cấp điện nguồn và bậtcông tắc Power, quan sát các biểu hiện sau:

- Quạt nguồn và quạt CPU có quay, có tiếng bíp dài ở loa

- Điều này là biểu hiện Mainboard vẫn bình thường

- Quạt nguồn và quạt CPU không quay hoặc các quạt quay nhưngkhông có tiếng bíp ở loa

- Biểu hiện này cho thấy hư hỏng thuộc về Mainboard, để xác định rõhơn bạn dùng Card Test Main để kiểm tra

Bước 2: Kiểm tra Mainboard bằng Card Test Mainboard

Hình 3.14 Card kiểm tra lỗi Mainboard

+ Cắm Card Test Main vào khe PCI để kiểm tra

+ Kết quả kiểm tra sẽ được hiển thị bởi các đèn Led hoặc đồng hồ báo sốtheo kiểu số Hecxa (hệ 16)

Chú thích các đèn Led

+ 5V: Báo có điện áp + 5V: Đèn này phát sáng khi bật công tắc nguồn, nếu đèn này không sáng thì do chập đường nguồn +5V trên Mainboard.

3,3V: Báo có điện áp 3,3V (Tương tự đường 5V)

- 12V: Báo có điện áp - 12V: Đèn này phát sáng khi bật công tắc nguồn,nếu đèn này không sáng thì do chập đường nguồn - 12V trên Mainboard

+ 12V: Báo có điện áp + 12V (Tương tự đường - 12V)

RST: Báo tín hiệu Reset: Đèn này chỉ chớp sáng rồi tắt khi ta bấm nútReset

OSC: Báo tín hiệu dao động của CPU, nếu đèn này không sáng nghĩa làCPU không hoạt động

BIOS: Đèn báo BIOS: đèn này không sáng nghĩa là CPU không đọc dữ liệutrên BIOS hoặc BIOS hỏng

CLK: Đèn báo xung Clock của Mainboard, đèn này sáng thường xuyên kể

cả khi không có RAM và CPU, nếu đèn này không sáng nghĩa là Chipset trênMainboard không hoạt động

Các bước thực hiện kiểm tra Mainboard

- Tháo tất cả các thiết bị ra khỏi Mainboard kể cả RAM và CPU

- Cắm Card Test Main vào khe PCI (Vì khe này có 2 múi nên ta không thểcắm ngược)

- Cấp điện nguồn cho Mainboard và bật công tắc Power (Đấu dây Powervào đúng vị trí - xem chỉ dẫn trên Mainboard)

- Lúc này chỉ có dãy đèn Led sáng, dựa vào các đèn Led cho ta biết tìnhtrạng Mainboard như sau:

Trạng thái chập nguồn hoặc Chipset không hoạt động

Nếu Mainboard kiểm tra ở trạng thái bình thường, ta lắp CPU và RAM vào và bật nguồn kiểm tra lại

Hình 3.21 Đèn BIOS và OSC không sáng cho thấy CPU chưa hoạt động, nếu đã thay

CPU tốt thì hư hỏng do mạch ổn áp nguồn cho CPU, hoặc thiết lập sai tốc độ BUS

cho CPU.

Chương 4: CPU (CENTRAL PROCESSING UNIT)4.1 Giới thiệu

- CPU (Center Processor Unit) - Đơn vị xử lý trung tâm: Là một linh kiện quan trọng nhất

của máy tính, được ví như bộ não của conngười, toàn bộ quá trình xử lý, tính toán và điềukhiển đều được thực hiện tại đây

Chương trình được thực thi gồm một dãycác chỉ thị được lưu trữ trong bộ nhớ Quá trìnhthực thi chương trình gồm hai bước: CPU đọcchỉ thị từ bộ nhớ và thực thi chỉ thị đó Việcthực thi chương trình là sự lặp đi lặp lại quátrình lấy chỉ thị và thực thi chỉ thị

- Trong các CPU hiện nay có tới hàng trăm triệu Transistor được tích hợptrong một diện tích rất nhỏ khoảng 2 đến 3cm2 (Core 2 Duo tên mã Conroe có

291 triệu transistor trên diện tích 143 mm2, CPU 45nm có tên mã là Wolfdalethuộc họ Penryn, có kích thước là 107 mm2 gồm 410 triệu transistor)

- CPU là linh kiện quyết định đến tốc độ của máy tính, tốc độ xử lý củaCPU được tính bằng MHz hoặc GHz

- Hãng sản xuất CPU lớn nhất hiện nay là Intel (Mỹ) hãng này chiếm đến90% thị phần về CPU cho máy tính PC, ngoài ra còn có một số hãng cạnh tranhnhư AMD, Cyrix, Nexgen, Motorola

4.2 Các yếu tố tác động đến hiệu suất của CPU

4.2.1 Độ rộng Bus dữ liệu và Bus địa chỉ (Data Bus và Add Bus)

- Độ rộng Bus dữ liệu là nói tới số lượng đường truyền dữ liệu bên trong vàbên ngoài CPU

- Như ví dụ hình dưới đây thì CPU có 12 đường truyền dữ liệu (ta gọi độrộng Data Bus là 12 bit), hiện nay trong các CPU từ Pentium 2 đến Pentium 4đều có độ rộng Data Bus là 64 bit

Hình 4.1: CPU Intel Core i7

- Tương tự như vậy thì độ rộng Bus địa chỉ (Add Bus) cũng là số đườngdây truyền các thông tin về địa chỉ Địa chỉ ở đây có thể là các địa chỉ của bộnhớ RAM, địa chỉ các cổng vào ra và các thiết bị ngoại vi để có thể gửi hoặcnhận dữ liệu từ các thiết bị này thì CPU phải có địa chỉ của nó và địa chỉ nàyđược truyền đi qua các Bus địa chỉ Giả sử: Nếu số đường địa chỉ là 8 đường thìCPU sẽ quản lý được 28 = 256 địa chỉ Hiện nay trong các CPU Pentium 4 có 64bít địa chỉ và như vậy chúng quản lý được 264 địa chỉ nhớ

4.2.2.Tốc độ xử lý và tốc độ Bus (tốc độ dữ liệu ra vào chân) còn gọi là FSB

Tốc độ xử lý của CPU (Speed):

- Là tốc độ chạy bên trong của CPU, tốc độ này được tính bằng MHz hoặcGHz z Thí dụ một CPU Pentium 3 có tốc độ 800MHz tức là nó dao động ở tần

số 800.000.000 Hz, CPU pentium 4 có tốc độ là 2,4GHz tức là nó dao động ởtần số 2.400.000.000 Hz

Tốc độ Bus của CPU (FSB):

- Là tốc độ dữ liệu ra vào các chân của CPU - còn gọi là Bus phía trước:Front Site Bus (FSB) Thông thường tốc độ xử lý của CPU thường nhanh gấpnhiều lần tốc độ Bus của nó, dưới đây là thí dụ minh hoạ về hai tốc độ này (lưu

ý từ Core i7 trở đi Intel không còn đặt là FSB nữa mà gọi là QPI) Hiện nay vớiCPU Dual Core thì có FSB từ 800MHz (E1xxx, E2xxx, E5xxx) đến 1066MHZ(E6300), Core 2 Duo từ 1066MHz đến 1333MHz, Core 2 Quad từ 1066MHzđến 1600MHz

4.2.3 Dung lượng bộ nhớ đệm Cache

Bộ nhớ Cache là bộ nhớ nằm bên trong của CPU, nó có tốc độ truy cập dữliệu theo kịp tốc độ xủa lý của CPU, điều này khiến cho CPU trong lúc xử lýkhông phải chờ dữ liệu từ RAM vì dữ liệu từ RAM phải đi qua Bus của hệ thốngnên mất nhiều thời gian

Độ rộng Bus dữ liệu và Bus địa chỉ (Data Bus và Add Bus):

- Một dữ liệu trước khi được xử lý, thông qua các lệnh gợi ý của ngôn ngữlập trình, dữ liệu được nạp sẵn lên bộ nhớ Cache, vì vậy khi xử lý đến, CPUkhông mất thời gian chờ đợi

- Khi xử lý xong trong lúc đường truyền còn bận thì CPU lại đưa tạm kếtquả vào bộ nhớ Cache, như vậy CPU không mất thời gian chờ đường truyềnđược giải phóng

- Bộ nhớ Cache là giải pháp làm cho CPU có điều kiện hoạt động thườngxuyên mà không phải ngắt quãng chờ dữ liệu, vì vậy nhờ có bộ nhớ Cache mà

tĩnh do vậy giá thành của chúng rất cao Hiện nay bộ nhớ Cache của các dòngCPU Intel thường từ 2MB trở lên.

4.3 Sơ đồ cấu tạo của CPU

- Registers (Các thanh ghi): Nơi chứa các lệnh trước và sau khi xử lý

Hình 4.5 Sơ đồ cấu tạo bên trong của CPU

4.4 Nguyên lý hoạt động của CPU

- CPU hoạt động hoàn toàn phụ thuộc vào các mã lệnh, mã lệnh là tín hiệu

số dạng 0, 1 được dịch ra từ các câu lệnh lập trình, như vậy CPU sẽ không làm

gì cả nếu không có các câu lệnh hướng dẫn

- Khi chúng ta chạy một chương trình thì các chỉ lệnh của chương trình đóđược nạp lên bộ nhớ RAM, các chỉ lệnh này đã được dịch thành ngôn ngữ máy

và thường trú trên các ngăn nhớ của Ram ở dạng 0, 1

- CPU sẽ đọc và làm theo các chỉ lệnh một cách lần lượt Trong quá trìnhđọc và thực hiện các chỉ lệnh, các bộ giải mã sẽ giải mã các chỉ lệnh này thànhcác tín hiệu điều khiển

4.5 Phân loại CPU

4.5.1 Công nghệ CPU đơn lõi: từ Pentium đến Pentium 4

4.5.2 Công nghệ siêu phân luồng : Pentium D

4.5.3 Công nghệ đa lõi : Duo Core, Core 2 Dual, Core Quad

4.5.4 So sánh giữa các công nghệ

Công nghệ lõi kép và tiếp theo là công nghệ đa lõi (multi-core) là tương laicủa công nghệ vi xử lý Ở đây chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về công nghệ nàytrên chip Intel

Vào năm 2002, Intel đã giới thiệu các CPU có tích hợp công nghệ HyperThreading ("Công nghệ Siêu phân luồng") Công nghệ này đã được cải tiến hơn

so với công nghệ cũ như sau:

Hình 4.6 Nguyên lý hoạt động bộ xử lí đơn luồng

Hình 4.7 Nguyên lý hoạt động bộ xử lí siêu phân luồng

Mỗi ứng dụng trên máy tính khi thực hiện sẽ chạy nhiều tiến trình, mỗi

tiến trình lại gồm nhiều luồng xử lý (gọi là thread) Với bộ xử lý đơn luồng, tạimột thời điểm chỉ có một luồng xử lý được thực hiện, nếu có nhiều luồng cùngmuốn thực hiện thì các luồng này thực hiện tuần tự cái sau tiếp nối cái trước.Với bộ xử lý siêu phân luồng, nó có thể thực hiện song song 2 luồng xử lý,tận dụng tối đa tài nguyên hệ thống và rút ngắn thời gian xử lý

Theo sự phát triển, các phần mềm hay các hệ điều hành mới yêu cầu tốc độ

mà mỗi vi xử lý thực hiện các lệnh ngày càng cao, các CPU tăng tốc độ xungnhịp với phương pháp chủ yếu là đưa ngày càng nhiều mạch bán dẫn vào một bộchip, điều này sẽ khiến cho CPU phát sinh nhiều nhiệt và một số thí nghiệm đãcho thấy CPU sẽ không còn hoạt động hiệu quả nữa

Công nghệ lõi kép sẽ giải quyết vấn đề trên, nó cho phép một bộ xử lý cóthể chứa 2 lõi hoặc nhiều hơn Các lõi này sẽ hoạt động song song với nhau,chia sẻ công việc tính toán xử lý mà bộ xử lý phải đảm nhận

Hình 4.8 Nguyên lý hoạt động bộ xử lí siêu phân luồng

Việc có hai lõi hoặc nhiều hơn sẽ giúp bộ xử lý hoạt động hiệu quả và cócông suất cao hơn, vì mỗi lõi sẽ xử lý ít ứng dụng hơn, giảm hiện tượng bộ xử lýphải cùng một lúc gánh vác công việc của nhiều ứng dụng

Và tiếp theo là sự kết hợp giữa công nghệ lõi kép và công nghệ siêu phânluồng để đạt được 4 luồng xử lý thực hiện song song Cho tốc độ xử lý nhanhgấp nhiều lần mà không cần tăng tốc độ xung nhịp

Hình 4.9 Nguyên lý hoạt động bộ xử lí lõi kép và siêu phân luồng

4.6 Cách cắm CPU vào Mainboard và thiết lập thông số

Ở đây nêu quy trình lắp ráp CPU Intel Socket LGA755

Lưu ý: Đeo vào cổ tay một chiếc vòng chống sốc tĩnh điện (electrostaticwrist strap) Nếu không có sẵn vòng chống tĩnh điện, ta có thể tự xả tĩnh điện(electrostatically discharged) bằng cách chạm tay vào phần vỏ kim loại của bộnguồn CPU đang gắn trong thùng máy

+ Bước 1: Mở chiếc nắp kim loại của socket bằng cách dùng tay nhấn nhẹ

phần đầu của thanh đòn bẩy hình chữ J để nó ra khỏi khớp gài rồi kéo nó hết cỡ

về phía sau

Hình 4.10 Socket LGA775 Hình 4.11 Socket LGA775 sau khi đã được gỡ

nắp nhựa bảo vệ

Hình 4.12 Mở nắp kim loại Socket LGA775

+ Bước 2: Dùng hai ngón tay cầm hai cạnh của CPU và đặt nhẹ nhàng

xuống socket Chú ý đặt đúng chiều

+ Bước 3: Đóng chiếc nắp kim loại của socket lại như cũ Dùng một ngón

tay giữ phần đầu của nắp đậy rồi điều chỉnh thanh đòn bẩy cho cái ngàm của nó

ăn gọn lên phần mấu của nắp đậy Sau đó, bạn gài thanh đòn bẩy vào chốt khóacủa nó bằng cách đẩy nó về phía trước, khi tới gần cuối thì hơi dịch ra ngoài mộtchút xíu rồi nhấn nhẹ xuống và kéo nó gài vào chốt Bây giờ, ta gắn quạt choCPU

+ Bước 4: Khi mua CPU Socket LGA775 nguyên hộp, bạn sẽ có sẵn một

chiếc quạt CPU của Intel Nhưng bạn cũng có thể sử dụng quạt LGA775 củamột hãng thứ ba Ở đây, ta gắn quạt của một hãng thứ ba nhưng có hình thứcgiống hệt quạt Intel gốc

Hình 4.14 Quạt CPU

+ Bước 5: Đặt quạt lên khu vực socket CPU sao cho tất cả mũi 4 chân

quạt (phần nhựa trắng) đều lọt gọn vào trong 4 chiếc lỗ trên mainboard Dùnghai ngón tay cái nhấn mạnh theo chiều thẳng đứng lên hai đầu chân cắm ở haiphía đối diện nhau cho tới khi nào nghe có tiếng “cạch” một cái báo hiệu chân

đã được khóa hoàn toàn Sau đó đóng khóa cùng một lúc hai chân đối diện đểtránh tình trạng một bên chịu áp lực quá lớn gây tổn hại cho CPU và socket.Xong hai chân khóa này, bạn tiến hành đóng khóa hai chân còn lại

Hình 4.15 Chân khóa quạt LGA775 đã được khóa chính xác.

+ Bước 6: Sau khi gắn quạt, gắn đầu cắm nguồn của quạt vào chân cắm

quạt CPU (thường ghi là CPU_FAN) Chọn đúng khớp

Hình 4.16 Cắm nguồn quạt vào chân cắm quạt.