Đề cương ôn tập môn cấu trúc máy tính và giao diện

DRAM DIMMs: DDR SDRAM DDR1 SDRAM DIMMs: DDR2 SDRAM SDRAM DIMMs: 5.PCI Peripheral Component Interconnect Xác định bus của máy tính trong việc kết nối các thiết bị ngoại vi vào bo mạch chủ

Trang 1

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN CTMT VÀ GIAO DIỆN

Cấu trúc đề thi dự kiến gồm 3 câu:

Câu 1: (3đ)

Câu 2: (4đ)

Câu 2: (3đ)

Câu 1: ví dụ:

1 Thiết kế kit 8088 có 1ROM 2764 và 1 IC giao tiếp ngoại vi 8255A

2 Thiết kế kit 8088 có 2 ROM 2764 và 1 IC giao tiếp ngoại vi 8255A

3 Thiết kế kit 8088 có 1ROM 2764 , 1 RAM 6264 và 1 IC giao tiếp ngoại vi 8255A

6 Thiết kế kit 8088 có 2ROM 2764, 1ROM 27128

8 Thiết kế kit 8088 có 2ROM 27256, và 1 IC giao tiếp ngoại vi 8255A

10 Thiết kế kit 8088 có 2 ROM 27256 và 1 IC giao tiếp ngoại vi 8255A

11 Thiết kế kit 8088 có 2 RAM 6264 và 1 IC giao tiếp ngoại vi 8255A

15 Thiết kế kit 8088 có 4RAM 6264, và 1 IC giao tiếp ngoại vi 8255A

16 Thiết kế kit 8088 có 4ROM 2764, và 1 IC giao tiếp ngoại vi 8255A

Câu 2: MB, nguồn, ngoại vi,

1 Vẽ sơ đồ khối Mainboard giải thích chức năng các khối

2 Vẽ sơ đồ trình tự khởi động nguồn và giải thích hoạt động

3 Nêu các bước đo đạc chẩn đoán một Mainboard dựa trên thông số nguồn DC

4 Vẽ sơ đồ chân cổng com và mạch giao tiếp qua cổng com Nêu các đặc tính kỹ thuật của cổng com

5 Vẽ sơ đồ chân cổng usb Nêu các đặc tính kỹ thuật của cổng usb Ưu điểm của cổng usb?

6 Trình bày cấu tạo ổ đĩa cứng Phân tích các thông số cơ bản của ổ cứng

7 Vẽ sơ đồ chân cổng LPT và mạch ứng dụng qua cổng LPT Nêu các đặc tính kỹ thuật của cổng LPT

8 So sánh chuẩn SATA và IDE Ổ đĩa quang hiện nay có thể dùng chuẩn nào?

Trang 2

9 Nêu chức năng BIOS hệ thống Phân biệt ổ đĩa luận lý và ổ đĩa vật lý trong máy tính.

10 Trình bày các loại RAM và thông số So sánh RAM tĩnh và RAM động

11 Nêu hoạt động bộ nguồn

12 Nêu và phân tích các tín hiệu quan trọng khi đo đạc dạng sóng trên MB

13 Nêu các bước kiểm tra mainboard dùng card kiểm tra mainboard

14 Nêu phương pháp kiểm tra mainboard và các bước kiểm tra

15 Nêu các thông số của CPU Chức năng của CPU là gì?

16 nêu quá trình từ lúc bật máy đến lúc hệ điều hành đã được tải lên

3 Viết chương trình điều khiển đèn giao thông dùng ngôn ngữ assembly

4 Viết chương trình điều khiển động cơ bước quay trái, quay phải 1 vòng dùng ngôn ngữ assembly

5 Viết chương trình điều khiển động cơ bước quay trái, quay phải dùng ngôn ngữ assembly khi nhấn phím ‘L’ động cơ quay trái 1 vòng Khi nhấn phím ‘R’động cơ quay phải 1 vòng

6 Viết chương trình điều khiển tự động hệ thống nhiệt từ 60-80 độ dùng ngôn ngữ assembly

7 Viết CT điều khiển led sáng dần, tắt dần qua cổng máy in lpt (địa chỉ 378h) dùng ngôn ngữ assembly

8 Viết CT nhập vào ký tự thường đổi sang chữ hoa và xuất ra màn hình dùng ngôn ngữ assembly

Trang 3

Đáp án:

Câu 1:

Thiết kế kit 8088 có 2 RAM 6264 và 1 IC giao tiếp ngoại vi 8255A

D0-D7A0-A1

RD\ 8255AWR\

CS\

A0- A12 74373

RD\

6264 IC1

Trang 4

Thiết kế kit 8088 có 4RAM 6264, và 1 IC giao tiếp ngoại vi 8255A

D0-D7A0-A1RD\ 8255AWR\

CS\

A0- A12 74373

D0- D7

OE\

A0- A12

CS WE\

CE\

74139 E\

A B

Y 0 Y 1 Y 2 Y

3

Trang 5

Câu 3: lý thuyết

1 Vẽ sơ đồ khối Mainboard giải thích chức năng các khối

1.CPU (Central Processing Unit):

CPU được gọi là bộ xử lý trung tâm Nó là trái tim của hệ thống CPU được chia thành 3 đơn vị: đơn vị xử lý trung tâm, đơn vị luận lý, đơn vị nhớ.

Hai thành phần điển hình của CPU:

Đơn vị xử lý số học và luận lý(ALU): thực hiện các phép toán số học và luận lý.Đơn vị điều khiển(CU): lấy lệnh từ bộ nhớ, giải mã lệnh, thực thi lệnh và gọi ALU khi cần thiết

2.MCH(memory controller hub)

Trang 6

Chíp bán cầu bắc còn được gọi là hub điều khiển bộ nhớ(MCH) trong hệ thống của Intel(trong các hệ thống của AMD, VIA, SiS và các hệ thống khác chúng thường được gọi là chíp bán cầu bắc)

Chíp bán cầu bắc có chức năng quản lý việc giao tiếp giữa CPU, RAM, AGP hay PCI Express và chip bán cầu nam Một số loại chíp bán cầu bắc được tích hợp bộ điều khiển video và được gọi là GMCH Chíp bán cầu bắc trong hệ thống bo mạch chủ là thành phầnquan trọng qui định số lượng, tốc độ, chủng loại CPU cũng như số lượng, tốc độ và chủng loại của RAM

3.ICH7(I/O controller hub)

Chíp bán cầu nam còn được gọi là hub điều khiển I/O(ICH), là chip thực thi các tác vụ cótốc độ thấp hơn trong hệ thống chipse nam/bắc Chúng ta có thể phân biệt chíp bán cầu bắc hay chíp bán cầu nam bằng cách xem nó có nối trực tiếp với CPU hay không

Chức năng của chíp bán cầu nam là điều khiển bus PCI, SPI, SM, bộ điều khiển ngắt, bộ điều khiển IDE, đồng hồ hệ thống, bộ quản lý năng lượng, audio

4.DIMM Module

Có nhiều loại RAM tùy thuộc công nghệ sản xuất

DRAM DIMMs:

DDR SDRAM (DDR1) SDRAM DIMMs:

DDR2 SDRAM SDRAM DIMMs:

5.PCI (Peripheral Component Interconnect)

Xác định bus của máy tính trong việc kết nối các thiết bị ngoại vi vào bo mạch chủ

6.DMI: (Direct Media Interface)

Là việc kết nối từ chíp đến chíp giữa Memory Controller Hub /Graphics và I/O

Controller Hub ((G)MCH) and I/O Controller Hub 7 (ICH7)

7.PCI E:

Được giới thiệu vào năm 2004 Nó được thiết kế để thay thế cho chuẩn PCI Không giống các chuẩn giao tiếp máy tính trước đây, PCIe được cấu trúc truyền song công(2 chiều) từ điểm sang điểm gọi là luồng(lane) Trong chuẩn PCIe 1.1 thì mỗi luồng truyền với tốc độ 250 MB/s mỗi chiều Pcie 2.0 thì tốc độ này đạt gấp đôi và PCIe 3.0 lại gấp đôi Pcie 2.0

8.Serial ATA (SATA) Controller:

Serial Advanced Technology Attachment (SATA) là bus đựoc thiết kế chủ yếu cho

việc truyền dữ liệu giữa CPU và thiết bị lưu trữ (ổ cứng và đĩa quang) Ưu điểm chính của SATA là cáp nối mỏng hơn giúp việc thoát nhiệt của máy tính được tốt hơn so với chuẩn PATA SATA có khả năng cắm nóng(hot swapping) Cáp SATA sử dụng 4 đường tín hiệu vì vậy nhỏ gọn hơn và rẻ hơn cáp của chuẩn PATA

9.AHCI (Advanced Host Controller Interface):

Đây là giao diện lập trình mới cho bộ điều khiển SATA Các nền tảng được hỗ trợ bởi HCI có nhiều ưu điểm như: không cần thiết kế chủ/tớ cho các thiết bị SATA(mỗi thiết bị đều được xem là chủ) AHCI cũng cung cấp tính năng cắm nóng cho thiết bị AHCI đòi hỏi có phần mềm hỗ trợ

10 IDE (Integrated Device Electronics) Interface (Bus Master Capability and Synchronous DMA Mode):

Chuẩn giao tiếp IDE hỗ trợ 2 thiết bị IDE cho đĩa cứng và các thiết bị theo chuẩn ATAPI.Mỗi thiết bị IDE đều có định thời độc lập Giao tiếp IDE hỗ trợ PIO IDE truyền dữ liệu

Trang 7

16MB/s và Ultra ATA tuyền 100MB/s Chuẩn IDE không tốn nguồn tài nguyên DMA Chuẩn giao tiếp IDE tích hợp bộ đệm 16x32 bit để tối ưu hóa cho việc truyền dữ liệu

11 AGP

Accelerated Graphics Port còn gọi là Advanced Graphics Port,viết tắt là AGP) là

kênh kết nối từ điểm sang điểm tốc độ cao cho card đồ họa

Intel cho ra đời phiên bản AGP 1.0 vào năm 1997 Nó bao gồm 2 loại card tốc độ 1x và 2x Phiên bản 2.0 tốc độ là 4x và phiên bản 3.0 là 16x sau đây là tốc độ của các phiên bản trên:

12.USB(Universal Serial Bus) Controller:

Universal Serial Bus (USB): là chuẩn bus cho thiết bị giao tiếp USB được thiết kế để

cho phép thiết bị ngoại vi được kết nối sử dụng chuẩn cắm đơn và tối ưu hóa khả năng plug and play bằng cách cho phép thiết bị cắm nóng

2 Vẽ sơ đồ trình tự khởi động nguồn và giải thích hoạt động.

Nhấn nút nguồn=> có xung truyền đến ICH ICH gửi xung SLP_S3# đến SIO SIO gửi xung PS_ON# đến bộ nguồn Bộ nguồn bật và tự kiểm tra nếu nguồn tốt thì bộ nguồn sẽ gửi 1 tín hiệu PWRGD_PS về SIO SIO gửi xung tín hiệu PWRGD_3V về chíp nam Chíp nam nhận được tín hiệu nguồn tốt sẽ gửi xung reset (PCIRST#) đến chíp bắc và SIO Chíp bắc sẽ reset CPU SIO reset PCI và IDE

Trang 8

3 Nêu các bước đo đạc chẩn đoán một Mainboard dựa trên thông số

 Khi ta bấm công tắc => tác động vào mạch khởi động trong Chipset nam

=> Chipset đưa ra lệnh P.ON => cho đi qua IC- SIO rồi đưa ra chân P.ON của rắccắm lên nguồn ATX (chân P.ON là chân có dây mầu xanh lá cây), khi có lệnhP.ON (= 0V) => nguồn chính Main Power sẽ hoạt động

 Khi nguồn chính hoạt động => cung cấp xuống Mainboard các điện áp3,3V (qua các dây mầu cam), 5V (qua các dây mầu đỏ), 12V ( qua các dây mầuvàng), -5V qua dây mầu trắng và -12V qua dây mầu xanh lơ

o Khi cắm điện, phần nguồn STANBY trên nguồn ATX hoạt động =>cung cấp 5V STB xuống Mainboard qua sợi dây mầu tím của rắc nguồn

o Khi bấm công tắc => mạch khởi động trên Mainboard đưa ra lệnhP.ON = 0V điều khiển cho nguồn chính hoạt động, nguồn chính chạy => cung cấpxuống Mainboard các điện áp: 3,3V 5V và 12V, và một số nguồn phụ như -5V và-12V

o Nguồn 3,3V cấp trực tiếp cho IC tạo xung Clock, Chipset nam,BIOS và IC-SIO - đồng thời đi qua mạch ổn áp hạ xuống 1,5V cấp cho cácChipset (Intel) hoặc hạ xống 3V cấp cho các chipset VIA

o Nguồn 12V đi qua mạch ổn áp VRM hạ xuống điện áp khoảng 1,5Vcấp cho CPU

o Nguồn 5V đi cấp cho Chipset và các Card mở rộng trên khe PCI ,giảm áp xuống 2,5V qua mạch ổn áp để cấp nguồn cho RAM

4 Vẽ sơ đồ chân cổng com và mạch giao tiếp qua cổng com Nêu các đặc tính kỹ thuật của cổng com

Định dạng của khung truyền dữ liệu theo chuẩn RS-232 như sau:

Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS-232 như sau:

Trang 9

Chiều dài cable cực đại15m

Trang 10

Cổng COM có hai dạng: đầu nối DB25 (25 chân) và đầu nối DB9 (9 chân) mô tả như hình 4.2 Ý nghĩa của các chân mô tả như sau:

Truyền thông giữa hai nút :

Kết nối đơn giản trong truyền thông nối tiếpKhi thực hiện kết nối như trên, quá trình truyền phải bảo đảm tốc độ ở đầu phát vàthu giống nhau Khi có dữ liệu đến DTE, dữ liệu này sẽ được đưa vào bộ đệm và tạo ngắt

Trang 11

Ngoài ra, khi thực hiện kết nối giữa hai DTE, ta còn dùng sơ đồ sau:

Kết nối trong truyền thông nối tiếp dùng tín hiệu bắt tay

Giao tiếp với vi điều khiển

Khi thực hiện giao tiếp với vi điều khiển, ta phải dùng thêm mạch chuyển mức logic từ TTL -> 232 và ngược lại Các vi mạch thường sử dụng là MAX232 của Maxim hay DS275 của Dallas Mạch chuyển mức logic mô tả như sau:

Mạch chuyển mức logic TTL ↔ RS232 Tuy nhiên, khi sử dụng mạch chuyển mức logic dùng các vi mạch thì đòi hỏi phải dùng chung GND giữa máy tính và vi mạch -> có khả năng làm hỏng cổng nối tiếp khi xảy ra hiện tượng chập mạch ở mạch ngoài Do đó, ta có thể dùng thêm opto 4N35 để cách ly về điện Sơ đồ mạch cách ly mô tả như sau:

Mạch chuyển mức logic TTL ↔ RS232 cách ly

Trang 12

5 Vẽ sơ đồ chân cổng usb Nêu các đặc tính kỹ thuật của cổng usb

Ưu điểm của cổng usb?

Một điểm đáng lưu ý là, USB có thể có các tốc truyền dữ liệu khác nhau ( low-speed, full-speed và high-speed ) thế nên sẽ ngẫu nhiên xảy ra tình huống là một thiết bị USB tốc độ cao lại được đấu nối vào một cái khác có tốc độ thấp hơn ( VD: high-speed USB flash disk được cắm vào đầu cắm low-speed USB của PC có mainboard đời cũ ), hay mộtthiết bị USB tốc độ cao lại được đấu nối vào PC qua một cáp nối tốc độ thấp Để khắc phục tình trạng này, tất cả các thiết bị có USB đều được trang bị hệ thống phần cứng và phần mềm thích nghi và tất cả các cáp nối đều là loại tốc độ cao Loại cáp tốc độ thấp được chỉ định cho những trường hợp ứng dụng cụ thể và được nhà sản xuất ghi rõ ( vd cáp nối dùng cho chuột USB ); còn những ứng dụng video đều sử dụng cáp tốc độ cao

Ổ cắm USB trên PC có thể lấy ra +5VDC với dòng tiêu thụ khoảng 100mA, và max khoảng 500mA, tùy theo sự hỗ trợ của main, nhưng phải cân nhắc khi sử dụng ! Hai đường dẫn D+ và D- cũng cho phép đấu nối với các linh kiện hỗ trợ USB như Vi-Điều-Khiển ( Micro-Controller) hay chip biến đổi tương_tự/số - USB ( USB-ADC chips )…

Trang 13

Tín hiệu trên các chân D+ D- là các tín hiệu vi phân với mức điện áp bằng 0/3.3 V được cấp từ vi mạch ổn áp ( vi mach lấy nguồn vào +5V và ổn áp cho đầu ra ở mức +3.3V và

do đó điện áp nguồn nuôi USB có thể dao động trong khoảng +5.25V +4.2V )

Ưu điểm:

Các Đặc Tính Cơ Bản Của USB:

• Các cuộc truyền là đẳng thời ( isochonous ), có thể hiểu là truyền "liên tục", hỗ trợ các tín hiệu video và sound Với các cuộc truyền đẳng thời, các cuộc truyền và nhận

dữ liệu theo kiểu được đảm bảo và có thể đoán trước ( predictable )

• USB cũng hỗ trợ các thiết bị không đẳng thời hay thiết bi có quyền ưu tiên cao nhất,các thiết bị đẳng thời lẫn không đẳng thời có thể tồn tại cùng một thời điểm

• Các thông số kỹ thuật cũng có thông số là Plug and Play, các cáp nối và cách kết nốiđều được tiêu chuẩn hoá rộng rãi trong công nghiệp

• Các hub được xếp thành nhiều tầng ( Multiple-tiered ) với khả năng mở rộng gần đến mức rất lớn ( có thể đến 127 thiết bị vật lý ), và các thao tác xảy ra đồng thời

• Có khả năng cắm nóng (hot-plug), nghĩa là cho phép các thiết bị ngoại vi có thể được đấu nối mà không cần phải cắt nguồn nuôi cho PC, có thể đấu/ngắt và thay đổi lại cấu hình thiết bi ngoại vi một cách linh hoạt

• Tự nhận dạng thiết bị ngoại vi, tự động vẽ bản đồ chức năng đối với phần mềm điềukhiển và cấu hình

6 Trình bày cấu tạo ổ đĩa cứng Phân tích các thông số cơ bản của ổ cứng.

Ổ đĩa cứng, hay còn gọi là ổ cứng (tiếng Anh: Hard Disk Drive, viết tắt: HDD) là thiết bị

dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa hình tròn (bằng nhôm, thủy tinh hay gốm)phủ vật liệu từ tính Ổ đĩa cứng là loại bộ nhớ “không thay đổi” (non-volatile), có nghĩa

là chúng không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng

Về mặt kỹ thuật thì ổ đĩa cứng là một khối duy nhất, các phiến đĩa được lắp ráp cố định trong ổ ngay từ khi sản xuất nên không thể thay thế được các “đĩa cứng” như cách hiểu đối với ổ đĩa mềm hoặc ổ đĩa quang (CD/DVD)

Bên trong một ổ đĩa cứng các bộ phận chính: Cơ cấu truyền động đầu từ (actuator) điều khiển cánh tay đầu từ (actuator arm) đọc thông tin từ phiến đĩa (plater) được quay liên tụcnhờ gắn “chết” vào trục quay của động cơ liền trục (spindle motor) Dữ liệu được truyền

ra ngoài nhờ cáp nối có dạng dãi băng mềm (ribbon cable) Vỏ ổ đĩa (chassis) bao giữ tất

cả các bộ phận của đĩa cứng

Các thông số của ổ đĩa cứng

Trang 14

- Chuẩn giao tiếp: Có nhiều chuẩn giao tiếp khác nhau giữa ổ đĩa cứng bo mạch chủ, sự

đa dạng này một phần xuất phát từ yêu cầu tốc độ đọc/ghi dữ liệu khác nhau giữa các hệ thống máy tính, phần còn lại do các ổ giao tiếp nhanh có giá thành cao hơn nhiều so với các chuẩn thông dụng Ba chuẩn thông dụng hiện nay là EIDE, SCSI, và SATA

- Dung lượng: Dung lượng của ổ đĩa cứng được tính theo các đơn vị dung lượng cơ bản

thông thường là Byte, KB, MB, GB, TB Trước đây, khi dung lượng ổ cứng còn thấp người ta thường dùng đơn vị là MB Bây giờ, người ta lại dùng đơn vị là GB và trong tương lai, chắc người ta sẽ tính theo TB Đa số các hãng sản xuất đều tính dung lượng theo cách tính 1GB = 1000MB trong khi hệ điều hành (hoặc các phần mềm kiểm tra) lại tính 1GB = 1024MB nên dung lượng do hệ điều hành báo cáo thường thấp hơn so với dung lượng ghi trên nhãn đĩa (ví dụ ổ đĩa cứng 40 GB thường chỉ đạt khoảng 37-38 GB)

- Tốc độ quay: Tốc độ quay của đĩa cứng được ký hiệu là rpm (revolutions per minute –

số vòng quay trong một phút) Tốc độ quay càng cao thì ổ đĩa làm việc càng nhanh do chúng thực hiện việc đọc/ghi nhanh hơn, thời gian tìm kiếm thấp hơn

Các tốc độ quay thông dụng hiện nay là 5.400 rpm (thông dụng với các ổ đĩa cứng 3,5” sản xuất cách đây 2-3 năm) và 7.200 rpm (thông dụng với các ổ đĩa cứng sản xuất từ 2008) Ngoài ra, tốc độ của các ổ đĩa cứng trong các máy tính cá nhân cao cấp, máy trạm

và các máy chủ có sử dụng giao tiếp SCSI có thể lên tới 10.000 rpm hay 15.000 rpm

- Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer): Bộ nhớ đệm có nhiệm vụ lưu tạm dữ liệu trong quá

trình làm việc của ổ đĩa cứng nên độ lớn của bộ nhớ đệm có ảnh hưởng đáng kể tới hiệu suất hoạt động của ổ đĩa cứng bởi việc đọc/ghi không xảy ra tức thời (do phụ thuộc vào

sự di chuyển của đầu đọc/ghi, dữ liệu được truyền tới hoặc đi) sẽ được đặt tạm trong bộ nhớ đệm Trong thời điểm năm 2007, dung lượng bộ nhớ đệm thường là 2 hoặc 8 MB cho các loại ổ đĩa cứng dung lượng đến 160 GB và 16 MB hoặc cao hơn cho các ổ đĩa cứng dụng lượng lớn hơn

- Tốc độ truyền dữ liệu: Đa phần tốc độ truyền dữ liệu trên các chuẩn giao tiếp thấp hơn

so với thiết kế của nó bởi có nhiều thông số ảnh hưởng đến tốc độ truyền dữ liệu của ổ đĩa cứng như: tốc độ quay của đĩa từ, số lượng đĩa từ trong ổ đĩa cứng, công nghệ chế tạo,dung lượng bộ nhớ đệm…

- Kích thước: Để đảm bảo thay thế lắp ráp vừa với các loại máy tính, kích thước của ổ

đĩa cứng được chuẩn hoá thành 6 loại là: 5,25 inch dùng trong các máy tính các thế hệ trước 3,5 inch dùng cho các máy tính cá nhân, máy trạm, máy chủ 2,5 inch dùng cho máy tính xách tay 1,8 inch hoặc nhỏ hơn dùng trong các thiết bị kỹ thuật số cá nhân và

PC Card 1,0 inch dùng cho các thiết bị siêu nhỏ (micro device).7 Vẽ sơ đồ chân cổng LPT và mạch ứng dụng qua cổng LPT Nêu các đặc tính kỹ thuật của cổng LPT.

Cấu trúc cổng song song :Cổng song song gồm có 4 đường điều khiển, 5 đường trạng

thái và 8 đường dữ liệu bao gồm 5 chế độ hoạt động: