Vi Mạch Điều Khiển Và Cấu Trúc Bus Trong Máy Tính

Chương 05 VI MẠCH ĐiỀU KHIỂN VÀ CẤU TRÚC BUS TRONG MÁY TÍNH Nội dung A Vi mạch điều khiển (Chipset) B Cấu trúc bus máy tính C Các chipset bus đại Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính A Vi mạch điều khiển (Chipset) Đặc điểm nhiệm vụ Cấu trúc chipset Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính Đặc điểm nhiệm vụ Là nơi trung chuyển để thành phần máy tính trao đổi thông tin với Điều khiển nhớ, bus, nhập xuất Quyết định tốc độ xung: Hệ thống Bộ nhớ Bộ xử lý Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính Cấu trúc chipset a Chip cầu bắc (Northbridge) b Chip cầu nam (Southbridge) Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính a Chip cầu bắc (Northbridge) Còn gọi Memory Controller Hub (MCH) Điều khiển luồng liệu CPU, RAM card hình (AGP PCI Express X16) Quyết định số lượng, tốc độ loại CPU Quyết định dung lượng, tốc độ loại RAM sử dụng Tích hợp card hình Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính b Chip cầu nam (Southbridge) Còn gọi I/O Controller Hub (ICH) Nối với Chip cầu bắc thông qua PCI bus Kết nối với thiết bị có tốc độ chậm thông qua cổng giao tiếp PCI, USB, IDE, … Trong hệ trước, nhiệm vụ chipset cầu nam nhẹ nhàng nên không cần trang bị tản nhiệt Tích hợp card âm thanh, modem, card mạng Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính B Cấu trúc bus máy tính Đặc điểm nhiệm vụ Các thành phần bus Các loại bus Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính Đặc điểm nhiệm vụ Bus tập hợp đường kết nối dùng để vận chuyển thông tin thành phần máy tính với Độ rộng bus số đường dây bus truyền bit thông tin đồng thời Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính Các thành phần bus a Bus địa b Bus liệu c Bus điều khiển Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính a Bus địa Vận chuyển địa để xác định ngăn nhớ hay cổng nhập xuất Độ rộng bus địa xác định dung lượng nhớ cực đại hệ thống Ví dụ: Bộ xử lý Intel Pentium có bus địa 32 bit  không gian địa 232 byte = GB Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính b Bus liệu Vận chuyển liệu Từ nhớ đến xử lý Từ xử lý đến thiết bị khác Độ rộng bus liệu: xác định số bit liệu trao đổi đồng thời Ví dụ: Các xử lý Pentium có bus liệu 64 bit Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính c Bus điều khiển Vận chuyển tín hiệu điều khiển Các loại tín hiệu điều khiển: Tín hiệu điều khiển đọc ghi (bộ nhớ, cổng nhập xuất) Tín hiệu điều khiển ngắt Tín hiệu điều khiển bus Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính Các loại bus a Internal bus b External bus Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính a Internal bus Kết nối thành phần bên vi xử lý: Đơn vị điều khiển (CU) Đơn vị số học logic (ALU) Các ghi (Registers) Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính b External bus System bus AGP bus ISA bus PCI bus Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính System bus FSB (Front side bus): nối xử lý với nhớ BSB (Back side bus): chuyền tải liệu xử lý với nhớ đệm thứ cấp (Cache L2, L3) Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính AGP bus (Accelerated Graphics Port) Nối ghép card hình Thiết kế dạng 32 bit, sử dụng tần số thấp 66 MHz Băng thông AGP 1X: 266 MBps AGP 2X: 533 MBps AGP 4X: 1066 MBps AGP 8X: 2133 MBps Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính ISA bus (Industry Standard Architecture) Đầu tiên thiết kế dạng bit, sử dụng tần số 4.77MHz Sau nâng lên 16bit đạt tần số bus 8MHz Tốc độ truyền liệu lý thuyết 16MBps Tốc độ thực tế bị giảm nửa cần dành đường bus cho địa đường bus khác cho liệu 16bit Sử dụng phổ biến máy Pentium II, Pentium III Hiện Bus ISA bị thay hoàn toàn Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính PCI bus (Peripheral Component Interconnect) Đang sử dụng rộng rãi để kết nối với thiết bị ngoại vi Thiết kế ban đầu Truyền liệu 32 bit Tần số 33 MHz  Băng thông 132MBps Từ phiên PCI 2.1 Truyền liệu 64 bit Tần số 66MHZ  Băng thông 533MBps Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính PCI-X (PCI eXtended) Được kế để dùng cho server Truyền liệu 64 bit PCI-X 1.0: tần số 133MHz  băng thông 1066MBps PCI-X 2.0 Tần số 266MHz  băng thông 2133 MBps Tần số 533MHz  băng thông 4266 MBps Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính C Các chipset bus đại I PCIe bus (PCI Express x1) II PCIe x16 bus (PCI Express x16) Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính I PCIe bus (PCI Express) Được sử dụng để kết nối thiết bị ngoại vi thay cho PCI Cho phép truyền liệu chiều lúc Tốc độ truyền liệu 250 MBps chiều Băng thông PCIe x1: 500 MBps PCIe x2: GBps Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính II PCIe x16 bus (PCI Express x16) Nối ghép card hình thay cho AGP Băng thông tối đa 8GBps (mỗi chiều 4GBps) Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính Tài liệu tham khảo Lê Hải Sâm – Phạm Thanh Liêm, 2009, Giáo trình cấu trúc máy tính vi xử lý, NXB Giáo Dục Nguyễn Kim Khánh, 2007, Bài giảng kiến trúc máy tính, Trường ĐHBKHN Website http://www.benhvientinhoc.com/dd/index.php? showtopic=36752&mode=threaded http://wikipedia.org http://www.karbosguide.com/books/pcarchitecture/start.htm http://www.pccomputernotes.com/system_bus/bus01.htm Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính