TÌM HIỂU VỀ CARD ĐỒ HỌA & BOARD MỞ RỘNG

BÀI TẬP TÌM HIỂU VỀ CARD ĐỒ HỌA & BOARD MỞ RỘNG Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 3 • Nguyễn Hoàng Anh (MSV: 1000321)-Biên tập; I.Các chuẩn bus của board mở rộng • Nguyễn Thị Ngọc Ánh – II Các đặc tính của Plug and Play (Cắm và Chạy). • Nguyễn Thị Giang – III. Một số loại card thường gặp ; IV. Các thành phần cơ bản của Card đồ họa • Nguyễn Thị Lợi – V. Một số vấn đề khác (1,2,4) • Nguyễn Tuấn Thành – V. Một số vấn đề khác (1,3,4) MỤC LỤC I. CÁC CHUẨN BUS CỦA BOARD MỞ RỘNG 3 1. Bus mở rộng ISA 3 2. Bus Micro Chanel Architecture (MCA): 3 II. ĐẶC TÍNH CỦA PLUG AND PLAY (CẮM VÀO VÀ CHẠY) 6 III. MỘT SỐ LOẠI CARD THƯỜNG GẶP (SGK-TRANG 93-99) 7 1. Video Card (Card màn hình) 7 2. Sound Card 8 3. SCSI Card 8 4. Net Card 9 5. Fax/Modem 9 IV. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA 1 CARD ĐỒ HỌA 10 1. Bộ xử lý đồ họa (GPU) hoặc chức năng đồ họa tích hợp: 10 2. Bộ nhớ đồ họa: 11 3. Bus kết nối: 11 4. Trình điều khiển: 12 5. RAMDAC: 12 6. Video BIOS: 12 V. MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHÁC 13 1. Tản nhiệt ở bo mạch đồ họa: 13 2. Đa màn hình: 13 Hai bo mạch đồ họa được gắn trên cùng một bo mạch chủ khi hoạt động ở chế độ crossfire cho ra chỉ một màn hình 13 3. Đồ họa kép: 14 a. Công nghệ Crossfire của ATI: 14 14 Hình 7: Minh họa công nghệ crossfire 14 b. Công nghệ SLI của nVIDIA: 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO… 22 2 I. CÁC CHUẨN BUS CỦA BOARD MỞ RỘNG 1. Bus mở rộng ISA Trên Mainboard của kiểu máy tính cũ IBM PC/XT (VXL 8088 hoặc 8086) người ta dùng bus mở rộng có khe cắm 62 chân gồm ba đường dây đất, năm đường dây nguồn nuôi, hai mươi đường địa chỉ, 8 đường dữ liệu (8-bit), mười đường ngắt, và mười sáu đường tín hiệu điều khiển. Bus mở rộng XT bị giới hạn ở mức quá thấp về dung lượng nhớ, bus dữ liệu 8-bit quá hẹp, và những dịch vụ hệ thống (như ngắt và DMA) không đủ dùng cho tất cả các ứng dụng xử lý dù là đơn giản, nên các nhà thiết kế máy tính đã nâng cấp thành kiểu IBM PC/AT dùng vi xử lý 80286 có bus dữ liệu 16-bit. Bus mở rộng PC/AT gồm hai đoạn khe cắm cách rời nhau, một đoạn 62 chân như kiểu XT 8-bit cũ, và một đoạn bổ sung thêm 36 chân. Đoạn phát triển AT này bổ sung thêm năm dịch vụ ngắt, tám đường dữ liệu, bốn đôi yêu cầu và báo nhận DMA, bốn đường địa chỉ, và một số đường điều khiển khác. Đây là bus mở rộng 16-bit nhưng vẫn tương thích với loại 8-bit cũ. Năm 1987, Ủy ban tiêu chuẩn phối hợp với Viện kỹ thuật điện và điện tử IEEE (của Mỹ) đã đưa ra một bộ các tiêu chuẩn gọi là ISA (Industry Standard Architecture) bao gồm tất cả các thông tin kỹ thuật cần thiết để tạo ra các loại bus và các card mở rộng tương hợp với AT. Từ đó bus AT được xem là bus ISA. Bus mở rộng ISA có tốc độ chậm (8 megabyte mỗi giây) nên với những bộ VXL tốc độ nhanh, bus này bị quá tải mà người ta gọi là hiện tượng thắt cổ chai (bottleneck). 2. Bus Micro Chanel Architecture (MCA): Đây là kiểu thiết kế Bus mở rộng 32 bit sở hữu riêng do IBM giới thiệu vào năm 1987 trong dòng máy tính PS/2 của họ. Khe cắm MCA có kích thước bé hơn, chân dày sít hơn, nhưng không chỉ về mặt vật lý, nó còn có khả năng hoạt động nhanh và mạnh hơn bus ISA. Với 32-bit dữ liệu, 32 đường địa chỉ (khả năng địa chỉ hóa 4GB 3 bộ nhớ), một kênh âm thanh, và khả năng VGA cài sẵn, bus MCA được dự định dùng cho việc tính toán mức cao. Tốc độ truyền tải dữ liệu của bus này là 20MB mỗi giây nên có thể hoạt động với các BXL đến 100 MHz. Tuy nhiên, bus MCA không tương thích ngược với bus AT và máy PC, bắt buộc người sử dụng phải mua card mở rộng tương thích với MCA. Chi phí tác quyền cao nên đã không được các hãng sản xuất máy nhái và phụ kiện PC hưởng ứng đối với bus MCA, và về sau IBM phải tự từ bỏ. 3. Bus EISA: Đây là kiểu bus mở rộng ISA được nâng cao (Enhanced ISA), do liên minh gồm 9 công ty (AST Research, Compaq, Epson, Hewlett-Packard, NEC, Olivetti, Tandy, Wyse và Zenith Data System) cùng hợp tác xây dựng. Bus EISA có một sự nhảy vọt về sự truyền thông của bus (đó là dung lượng được đo bằng số lượng bit dữ liệu truyền trong một giây). EISA, viết tắt của thuật ngữ Extended Industry Standard Architecture, chấp nhận cả hai loại card tiêu chuẩn ISA và EISA. Nó cho phép truyền 8 bit hoặc 16 bit qua card ISA và truyền 32 bit qua card EISA. Bus EISA còn có tính chủ động, nó cho phép các bộ phận như bộ điều khiển ổ cứng và card LAN có thể giao dịch trực tiếp với nhau, không cần thông qua chip CPU của máy tính.Vì hai lý do trên, card LAN chuẩn EISA có tốc độ truyền thông nhanh hơn gấp bốn hoặc năm lần tốc độ của card LAN chuẩn ISA 16 bit. Được thiết kế một cách nhanh chóng để cạnh tranh với chuẩn MCA, bus EISA tương thích ngược với các tiêu chuẩn bus ISA 16-bit và XT 8-bit trước đó. Chạy ở 8,33 MHz, bus EISA có thể truyền dữ liệu với tốc độ 33MB mỗi giây. Một phiên bản mới là EISA-2 có tốc độ truyền dữ liệu đến 132 MB mỗi giây. Mặc dù EISA đã được thay thế bởi VESA local bus phổ dụng và PCI còn phổ dụng hơn, nhưng chuẩn EISA-2 vẫn thuộc loại có hiệu năng cao và được dùng trong một số trạm server tốc độ nhanh của mạng LAN. 4. Local bus: Đây là loại bus mở rộng kéo dài trực tiếp bus dữ liệu trong của bộ VXL ra ngoài, cho phép hoạt động theo tốc độ của bus dữ liệu ngoài BXL (đến 33MHz). 4 Thuật ngữ "local" có ý nhấn mạnh tính địa phương thân thuộc trong sự ghép nối với CPU - local bus đơn giản chỉ là một đoạn ghép nối cận kề tốc độ cao, nằm giữa BXL và tập hợp các chip phụ trợ của nó. Đầu những năm 1990, hiện tượng thắt cổ chai do bus mở rộng tốc độ chậm đã thúc đẩy những nhà thiết kế hệ thống tiến hành ghép nối mạch điện của bộ điều hợp video (video adapter) vào bus địa phương này và loại bus địa phương sở hữu riêng (proprietary local bus) của từng hãng ra đời. Nhờ đó, tốc độ hiển thị, nhất là với các chương trình đồ họa, đã tăng lên một cách đầy ấn tượng. Để thống nhất lại các kiểu local bus sở hữu riêng, năm 1992 hiệp hội VESA (Video Electronics Standards Association) đã đưa ra kiểu thiết kế VESA local bus. Đầu tiên được xây dựng để dùng phổ biến để ghép nối các ngoại vi tốc độ cao khác, kể cả các loại card điều hợp mạng. Tuy thế, chưa bao giờ nó được thiết kế để thay thế cho các loại bus mở rộng khác, cho nên hầu hết các máy tính có VESA local bus thì đồng thời cũng có bus mở rộng ISA. Trong board mẹ 33MHz, VESA local bus có khả năng chuyển tải dữ liệu với tốc độ đến 107 megabyte mỗi giây. 5. Bus mở rộng PCI Đây là loại bus mở rộng 32- hoặc 64-bit dựa vào kiểu thiết kế do Intel Corporation xây dựng năm 1992. Không phải là loại local bus thực sự, bus PCI (Peripheral Component Interface bus) là kiểu trung gian giữa bus dữ liệu ngoài của BXL và bus vào/ra chung của máy tính. Cách thiết kế này cho phép bus PCI có thể chạy với các tốc độ không phụ thuộc vào tốc độ xung nhịp của BXL. Ngoài ra, chuẩn PCI không ràng buộc việc sử dụng bus vào một loại BXL nhất định, như kiểu VESA local đã bị buộc chặt vào 80486. Đồng thời cũng khác với VESA local bus, bus PCI là một kiểu bus mở rộng hoàn chỉnh, cho phép những nhà thiết kế hệ thống hoàn toàn bỏ qua loại bus ISA đã lỗi thời và tốc độ chậm. Một điều đáng chú ý nữa là PCI có khả năng tương thích tiến đối với chuẩn Plug and Play để người dùng máy PC có thể tự do cài đặt các card ngoại vi mà không phải bận tâm về những tranh chấp sẽ xảy ra. 5 II. ĐẶC TÍNH CỦA PLUG AND PLAY (CẮM VÀO VÀ CHẠY) Cho đến nay, khi mua một card mở rộng mới cho máy tính thật khó có thể chắc chắn rằng nó có thể làm việc hòa hợp với các linh kiện khác sẵn có trong máy của ta hay không. Vấn đề được đặt ra vì mỗi một thiết bị cần phải giao tiếp với bộ xử lý và các thiết bị ngoại vi khác, và chỉ tồn tại một số kênh cho sự giao tiếp đó mà thôi. Những kênh này được gọi là nguồn dự trữ (system resource). Một nguồn nữa là bộ ngắt quãng (interrupt). Nguồn dự trữ khác là một đường nối trực tiếp đến bộ nhớ gọi là DMA (Direct Memory Access – Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên). Trong thập niên 80 và nửa đầu thập niên 90 có hai giải pháp để giải quyết vấn đề tranh chấp. Giải pháp một là phải có một bản ghi đầy đử mỗi nguồn dự trữ được sử dụng bởi từng thiết bị của máy tính. Tất nhiên ta không thể có được những bản ghi như vậy. Vì vậy, hầu hết các tranh chấp được giải quyết bằng cách cắm vào những card mở rộng hoặc bộ điều khiển mới rồi kiểm tra xem mọi thứ có làm việc bình thường hay không, nếu không thì bỏ thiết bị đó ra và thử lại với một thiết bị khác cho đến khi tìm được các thiết bị tương thíc. Một việc làm rất phức tạp và mất thời gian. Tuy nhiên, vẫn có một giải pháp tốt hơn. Hầu hết các công ty máy tính hàng đầu đều đồng ý sử dụng một hệ thống gọi là Plug and Play (Cắm và Chạy). Theo lý thuyết, nếu tất cả mọi thiết bị trong máy tính đều được thiết kế theo tiêu chuẩn Plug and Play thì BIOS của máy tính, các phần mềm hệ thống khác nhai và các thiết bị có thể tự động làm việc hòa hợp với nhau và đảm bảo không có hai thiết bị nào trong chúng tranh chấp nguồn dự trữ. Nói tóm lại, Plug and Play là một chuẩn thiết kế để toàn bộ hệ thống máy tính cả phần cứng lẫn phần mềm đề phải hòa hợp với nhau. Các thành phần để cấu tạo nên một hệ thống Plug and Play bao gồm: • Một hệ điều hành hỗ trợ Plug and Play, ví dụ như hệ điều hành Windows. • Một hệ thống Input/Output (BIOS) dựa trên cơ sở Plug and Play, ví dụ như BIOS Award của tập đoàn Award Software. • Các thiết bị phần cứng với các trình điền khiển thiết bị Plug and Play. 6 Tuy nhiên do chiều hướng riêng của mỗi nhà sản xuất máy tính và linh kiện máy tính nên Plug and Play vẫn chưa được hoàn toàn. Vì thế người ta chia ra làm 3 mức hỗ trợ Plug and Play: • Mức độ hỗ trợ thấp nhất: Khi không có thành phần nào hỗ trợ Plug and Play thì người sử dụng phải tự cài đặt các cầu nhảy mạch (jumper) và các chuyển đổi (switcher) trên card và cũng phải tự cài đặt driver. • Mức độ hỗ trợ tương đối: khi hệ điều hành hỗ trợ Plug and Play nhưng lại sử dụng các thiết bị phần cứng không có đặc tính Plug and Play thì mức độ can thiệp của người sử dụng có giảm nhưng vẫn chưa hoàn toàn bị loại trừ. • Mức độ hỗ trợ cao nhất: khi cả 3 thành phần đều hỗ trợ Plug and Play, những thiết bị mới khi cần đặt chỉ việc đơn giản là lắp vào máy tính và bật hệ thống, phần cứng sẽ tự nhận biết và tự động đặt cấu hình mà người sử dụng không cần phải quan tâm, kể cả việc cài đặt các driver. III. MỘT SỐ LOẠI CARD THƯỜNG GẶP (SGK-TRANG 93-99) 1. Video Card (Card màn hình) Hình 1: Một Mainboard sử dụng cổng PCI Express (màu xanh dương) 7 Hình 2: Một Video Card 2. Sound Card Hình 3: Sound Card 3. SCSI Card 8 Hình 4: SCSI Card 4. Net Card Hình 5: Net Card 5. Fax/Modem Hình 6: Fax/Modem với bus PCI 9 IV. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA 1 CARD ĐỒ HỌA 1. Bộ xử lý đồ họa (GPU) hoặc chức năng đồ họa tích hợp: Bộ xử lý đồ họa ("Graphic Processing Unit", viết tắt là GPU) là thành phần rất quan trọng quyết định đến sức mạch đồ họa, nó có ý nghĩa như CPU trong máy tính. GPU thường được hàn/dập chắc chắn vào bo mạch đồ họa rời. Đối với các bo mạch đồ họa tích hợp trên bo mạch chủ chúng có thể ở dạng GPU gắn liền trên bo mạch chủ hoặc được tích hợp chung vào chipset (thường là chipset cầu bắc. Hiện nay các bo mạch đồ họa rời thường sử dụng GPU của hai hãng sản xuất: • nVIDIA • ATI (Trước đây là một hãng độc lập, nay đã được hãng AMD mua lại) Ngoài hai hãng này một số hãng khác cũng sản xuất chip xử lý đồ họa (SIS, Trident, S3 Trio v.v.) nhưng các công ty đó hiện không thành công trong khẳng định vị thế của mình trên thị trường chip xử lý đồ họa. Đối với dạng tính năng đồ họa được tích hợp vào chipset hoặc gắn liền trên bo mạch chủ: • Intel: Với các chipset: 810, 815, 845, 865, 910, 915, 945, 946, 965 mà phân biệt các chipset tích hợp đồ họa thường được ký hiệu thêm chữ "G" (cùng một ký tự khác hoặc không có) ở sau ký hiệu chipset (Ví dụ: 915G, 915GV, 915GL ) • ATI: Radeon IGP 9100, Radeon IGP 9100 PRO, Radeon Xpress 200 (có các phiên bản cho CPU Intel và AMD khác nhau), Radeon IGP 320 • VIA: P4M800, P4M800 Pro, K8M800, K8M890, KM400 • SiS: SiS661FX, SiS661GX, SiS761GL, SiS761GX, SiS760, SiS741 • nVIDIA: nForce2 10 [...]... nhìn khác nhau 3 Đồ họa kép: Không dừng lại ở các bộ xử lý đồ họa cao cấp, bộ nhớ đồ họa dung lượng lớn với tốc độ làm việc cao, các hãng sản xuất đã thiết kế các kiểu sử dụng nhiều bo mạch đồ họa trên cùng một máy tính Trong các thời gian trước đây, người ta cũng có thể sử dụng đồng thời nhiều bo mạch đồ họa nhưng chỉ dừng lại ở công dụng phát ra nhiều màn hình đồng thời Công nghệ đồ họa kép hiện nay... nay có thể cho phép một bo mạch đồ họa xuất ra hai màn hình để mở rộng desktop trong hệ điều hành Trong trường hợp hệ thống có nhiều bo mạch đồ họa cũng có thể mở rộng ra nhiều màn hình đồng thời (giả sử có hai bo mạch đồ họa, mỗi chiếc xuất ra hai màn hình thì tổng số sẽ có thể có 4 màn hình cùng hiển thị) Hai (hoặc nhiều hơn) màn hình có thể giúp người sử dụng mở đồng thời nhiều ứng dụng mà vẫn quan... bo mạch đồ họa ở dạng một ROM, có thể được hàn định vị trực tiếp vào bo mạch đồ họa, có thể ở dạng gắn trên đế cắm (đối với các bo mạch đồ họa trước đây) 12 V MỘT SỐ VẤN ĐỀ KHÁC 1 Tản nhiệt ở bo mạch đồ họa: Do phải xử lý một khối lượng công việc lớn khi chơi game hoặc thực hiện các tác vụ liên quan nên bộ xử lý đồ họa thường toả một lượng nhiệt lớn, cũng như CPU trong máy tính, các bo mạch đồ họa cũng... số làm tươi mà bo mạch đồ họa có thể xuất ra màn hình máy tính Do vậy dung lượng bộ nhớ đồ họa là một thông số cần quan tâm khi lựa chọn một bo mạch đồ họa Dung lượng bộ nhớ đồ họa có thể có số lượng thấp (1 đến 32 Mb) trong các bo mạch đồ họa trước đây, 64 đến 128 Mb trong thời gian hai đến ba năm trước đây và đến nay đã thông dụng ở 256 Mb với mức độ cao hơn cho các bo mạch đồ họa cao cấp (512 đến... các bo mạch đồ họa sử dụng các bus được giới thiệu sơ lược như sau: • Bo mạch đồ họa sử dụng bus PCI: 11 • Bo mạch đồ họa sử dụng bus AGP: có các thế hệ 2x, 4x và 8x • Bo mạch đồ họa sử dụng bus PCI Express: 1x, 2x 4 Trình điều khiển: Bo mạch đồ họa đều cần sử dụng một trình điều khiển riêng đối với các hệ điều hành khác nhau, nếu không có các trình điều khiển thì dù có một bo mạch đồ họa hiện đại... cho bộ nhớ đồ họa tuy rằng một số bo mạch đã không tản nhiệt cho bộ nhớ đồ họa hoặc thiết kế các phiến tản nhiệt riêng 2 Đa màn hình: Hai bo mạch đồ họa được gắn trên cùng một bo mạch chủ khi hoạt động ở chế độ crossfire cho ra chỉ một màn hình Cùng một bo mạch đồ họa có thể cho phép xuất ra nhiều màn hình đồng thời mà không nhất thiết chúng có hình ảnh giống hệt nhau Với các bộ xử lý đồ họa mạnh mẽ... nhiều bộ xử lý đồ họa cùng xử lý một vấn đề đồ họa do đó chất lượng và tốc độ xử lý tăng mạnh hơn (có thể hình dung nhiều bộ xử lý đồ họa tương tự việc bộ xử lý đa nhân hoặc nhiều bộ xử lý trên cùng một bo mạch chủ) Hai hãng sản xuất chip đồ họa ATI và nVIDIA đã có các chuẩn riêng như sau a Công nghệ Crossfire của ATI: Hình 7: Minh họa công nghệ crossfire Crossfire có thể là: Hai bộ xử lý đồ họa cùng có...2 Bộ nhớ đồ họa: Để xử lý các tác vụ đồ họa và lưu trữ kết quả tính toán tạm thời, bo mạch đồ họa có các bộ nhớ riêng hoặc các phần bộ nhớ rành riêng cho chúng từ bộ nhớ chung của hệ thống, trong các trường hợp khác bộ nhớ cho xử lý đồ họa được cấp phát với dung lượng thay đổi từ bộ nhớ hệ thống Dung lượng của bộ nhớ đồ họa một phần quyết định đến: độ phân giải tối... tốc độ làm việc của bộ xử lý đồ họa Tốc độ RAMDAC trong thời điểm năm 2007 thường vào khoảng 300-500 Mhz RAMDAC có thể là một bộ phận tách rời hoặc tích hợp sẵn vào các bộ xử lý đồ họa nếu là bo mạch rời 6 Video BIOS: Cũng giống như tính năng của BIOS ở bo mạch chủ, video bios chứa toàn bộ thông tin thiết lập về phần cứng của bo mạch đồ họa Video Bios còn giúp cho bo mạch đồ họa hoạt động ngay khi máy... silent) cho bo mạch đồ họa trung, cao cấp, tận dụng được quạt của CPU và case giải nhiệt qua những ống đồng và các phiến dẫn nhiệt • Sử dụng tấm, phiến tản nhiệt kết hợp dùng quạt • Tản nhiệt bằng chất lỏng: Rất hiếm gặp hình thức này ở các bo mạch đồ họa khi xuất xưởng Thông thường hình thức này do người dùng thay thế cách cách tản nhiệt nguyên bản của bo mạch đồ họa để ép xung Do bộ nhớ đồ họa cũng phát . BÀI TẬP TÌM HIỂU VỀ CARD ĐỒ HỌA & BOARD MỞ RỘNG Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 3 • Nguyễn Hoàng Anh (MSV: 1000321)-Biên tập; I.Các chuẩn bus của board mở rộng • Nguyễn Thị Ngọc. 7 1. Video Card (Card màn hình) 7 2. Sound Card 8 3. SCSI Card 8 4. Net Card 9 5. Fax/Modem 9 IV. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA 1 CARD ĐỒ HỌA 10 1. Bộ xử lý đồ họa (GPU) hoặc chức năng đồ họa tích. SCSI Card 8 Hình 4: SCSI Card 4. Net Card Hình 5: Net Card 5. Fax/Modem Hình 6: Fax/Modem với bus PCI 9 IV. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA 1 CARD ĐỒ HỌA 1. Bộ xử lý đồ họa (GPU) hoặc chức năng đồ họa