Bài học cơ bản về máy tính (dễ học)

Trong ch ơng II sẽ trình bày về các chức năng chính của ROM BIOS và RAM CMOS, cách thức truy cập và thay đổi cấu hình của hệ thống máy tính thông qua BIOS SETUP.. Nh ng việc kết nối với

3 Một số điều cần l u ý khi lắp đặt hệ thống máy tính

3.1 Môi tr ờng lắp đặt hệ máy tính

Ch ơng II ROM BIOS và RAM CMOS

Việc làm chủ đ ợc ROM BIOS và RAM CMOS giúp cho ng ời sử dụng máy tính phát huy đ ợc tới mức cao nhất khả năng của các thiết bị phần cứng máy tính, qua đó nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống máy tính Trong ch ơng II sẽ trình bày về các chức năng chính của ROM BIOS và RAM CMOS, cách thức truy cập và thay đổi cấu hình của hệ thống máy tính thông qua BIOS SETUP

1 ROM BIOS

1.1 Các chức năng chính của ROM BIOS

ROM BIOS (Read Only Memory - Basic Input Output System) Bộ nhớ chỉ đọc - hệ thống vào ra cơ bản Tất cả các bảng mạch chính hiện đại

đều có một chip ROM đặc biệt chứa một bộ các ch ơng trình, bộ ch ơng

trình này th ờng bao gồm bốn chức năng sau: POST, BIOS SETUP,

BOOTSTRAP và BIOS Chúng ta sẽ lần l ợt xem xét các chức năng này.

1.1.1 POST

POST (Power On Self Test - tự kiểm tra khi bật máy) bắt đầu chạy, sau đây là các b ớc chính của một POST chuẩn:

1 Xoá bộ nhớ

2 Khởi động BUS: CPU gửi tín hiệu thông qua BUS hệ thống

đến các bộ phận của hệ thống máy tính, để báo rằng máy đang vận hành.

3 Kiểm tra màn hình

4 Kiểm tra bộ nhớ

5 Khởi động các thiết bị ngoại vi chuẩn đ ợc nối với máy tính:

6 Tạo bảng các vector ngắt:

7 Kiểm tra xem có ROM mở rộng không:

Nếu POST phát hiện có ROM mở rộng, thì POST sẽ chuyển quyền điều khiển cho nó, để nó tự khởi động lấy, sau khi khởi động xong, nó trả lại quyền điều khiển cho POST để tiếp tục.

8 Gọi ch ơng trình tải Bootstrap:

Cuối cùng POST gọi ch ơng trình con bootstrap có trong ROM, ch ơng trình này làm nhiệm vụ đọc sector (1, 0, 0) - sector 1, track 0, side 0 Nếu đọc thành công, POST sẽ chuyển quyền điều khiển cho ch ơng trình chứa trong sector này, ch ơng trình đó sẽ tiếp tục nạp nhân của hệ điều hành vào bộ nhớ trong

3 BIOS Plug and Play: ®©y lµ mét c«ng nghÖ ® îc thiÕt kÕ nh»m gióp ng êi sö dông

cã thÓ dÔ dµng më réng chøc n¨ng cña hÖ m¸y tÝnh Mét hÖ m¸y tÝnh Plug and Play bao gåm 3 thµnh phÇn chÝnh sau ®©y:

- BIOS Plug and Play.

- Extended System Configuration Data (ESCD).

- HÖ ®iÒu hµnh Plug and Play.

1.3 Các nhà sản xuất ROM BIOS

• 2 RAM CMOS

• 2.1 Cơ bản về RAM CMOS

Các thông tin về cấu hình hệ thống đ ợc ghi ở trong ROM là cố định, không thể thay đổi Nh ng việc kết nối với các thiết bị phần cứng của mỗi hệ thống máy tính là khác nhau về số l ợng và chủng loại, cho nên các nhà sản suất không thể kết nối cứng trong ROM đ ợc Để giải quyết vấn đề này, các máy tính tr ớc đây sử dụng các công tắc điều khiển để chọn các bộ phận có trong

hệ máy tính Ngày nay, ng ời ta có một ph ơng pháp tốt hơn là bổ sung một vi mạch có tên RAM CMOS (Random Access Memory Complementary Metal Oxide Semiconductor) để l u giữ các thông tin cấu hình của hệ thống máy tính Các thông tin cấu hình trong RAM CMOS có thể đ ợc thay đổi nhờ ch

ơng trình BIOS SETUP nằm trong ROM BIOS Hai chip ROM BIOS và RAM CMOS là hoàn toàn khác nhau, th ờng có sự hiểu lầm cho rằng hai loại chip này chỉ là một vì ch ơng trình SETUP trong ROM BIOS đ ợc sử dụng để

2.1 Cơ bản về RAM CMOS

Trên bảng mạch chính có một chip RTC/NVRAM (Real Time Clock / None Volatile Random Access Memory - Đồng hồ thời gian thực / bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên bất biến) Chip RAM CMOS thực chất là một chip

đồng hồ số cộng thêm một số byte nhớ Những chip RAM CMOS đầu tiên

đ ợc sử dụng trên máy PC là chip Motorola MC 146818 có 64 bytes nhớ, trong đó có 10 bytes dành cho chức năng đồng hồ Nó gọi là "bất biến" vì

nó đ ợc chế tạo bằng công nghệ CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), vì vậy tiêu thụ rất ít năng l ợng (c ờng độ dòng điện chỉ khoảng 1/1000000 A), và năng l ợng luôn đ ợc cung cấp bởi một pin trên bảng mạch chính Ng ời ta hay quen gọi chip này là RAM CMOS (RAM chế tạo theo công nghệ CMOS) Khi ta vào trình BIOS SETUP, thiết lập các thông số cấu hình và sau đó ghi vào trong RAM CMOS Trong các bảng mạch chính hiện đại ngày nay, đặc biệt là trong các hệ thống Plug and Play, dung l ợng của RAM CMOS có thể lên tới 2MB, thậm chí có thể hơn Một số hệ thống chất l ợng cao hiện nay có loại RAM CMOS chứa luôn pin trong chip, các chip này có tuổi thọ rất cao, một số hệ thống còn không sử dụng cả pin nh các hệ thống của Hewlett Packard, mà có một tụ điện tự

động nạp điện, mỗi khi hệ thống đ ợc cắm vào nguồn (không nhất thiết phải bật máy) Nếu hệ thống không đ ợc cắm vào nguồn, tụ điện sẽ nuôi đ ợc RAM CMOS trong một tuần

2.2 Một số trục trặc th ờng gặp về RAM CMOS

Nếu ta nhận đ ợc thông báo chạy SETUP mỗi khi bật máy, có thể pin nuôi RAM CMOS đã bị hết hoặc hỏng Vì vậy, các thông tin cấu hình ghi trong nó đã bị mất Khi đó, ta phải kiểm tra để xác định nguyên nhân và khắc phục

Khi máy ở trong quá trình POST, nếu ch ơng trình POST phát hiện thấy một số thông số phần cứng trong hệ thống không khớp với các thông tin đ ợc l u giữ trong RAM CMOS thì nó sẽ nhắc ta chạy ch ơng trình setup

để khai báo lại cho đúng

Trong bộ nhớ RAM CMOS các thông tin cấu hình của máy l u giữ trong nó đ ợc bảo vệ bởi kỹ thuật checksum, nó tính tổng các byte trong miền đ ợc bảo vệ theo một thuật toán đặc biệt và ghi kết quả vào 2 ô nhớ có

địa chỉ 2Eh và 2Fh của RAM CMOS Mỗi khi khởi động máy, ch ơng trình POST đọc tham số l u trữ trong RAM CMOS để xác định cấu hình của hệ thống, đồng thời nó tính lại checksum và so sánh với từ checksum đã đ ợc ghi, nếu khác nhau thì chứng tỏ nội dung vùng nhớ cần đ ợc bảo vệ đã bị thay đổi, ch ơng trình POST sẽ thông báo cho ng ời sử dụng chạy ch ơng trình setup để khai báo lại cấu hình cho đúng

3 Chạy ch ơng trình BIOS SETUP

3.1 Vào ch ơng trình BIOS SETUP

ấn Del: máy ĐNA

ấn F1: máy IBM

ấn F2: máy ACER, DEL

ấn F10: máy COMPAQ-HP Hầu hết các hệ thống đã đ ợc cấu hình bởi các nhà sản xuất và các nhà phân phối sản phẩm Chúng ta không cần phải vào BIOS SETUP khi không cần thiết hoặc không nhận đ ợc một thông báo yêu cầu.

Hệ thống sẽ khởi động lại ngay lập tức khi ta ra khỏi BIOS SETUP

Ch ơng III

Bộ nguồn bên trong máy Tính

Trong hệ thống máy tính, bộ nguồn đóng vai trò rất quan trọng, bởi vì

nó làm nhiệm vụ chuyển đổi và cung cấp năng l ợng cho hầu hết các thành phần khác trong hệ thống Theo kinh nghiệm thì bộ nguồn là một trong những bộ phận hay xảy ra h hỏng nhất, đặc biệt là những nhà lắp ráp chọn những bộ nguồn rẻ tiền Từ sự trục trặc của bộ nguồn dẫn đến h hỏng các thành phần khác mà nó cung cấp điện

Mặc dù là một thành phần quan trọng của hệ máy tính, nh ng khi mua một hệ máy tính ng ời ta th ờng chỉ quan tâm các bộ phận nh : bộ vi xử lý, bộ nhớ, ổ đĩa cứng, Đa số ng ời dùng không quan tâm tới bộ nguồn hoặc cùng lắm là quan tâm tới công suất của chúng mà thôi ít ai quan tâm rằng

bộ nguồn có ổn định không, dòng một chiều thế nào, tín hiệu có nhiễu không,

Vì những lí do trên mà trong ch ơng này chúng ta sẽ nghiên cứu kỹ về

bộ nguồn để thấy đ ợc rõ hơn vai trò, các tính năng kỹ thuật, và vấn đề các

sự cố và cách khắc phục đối với bộ nguồn

*Ưu điểm và nh ợc điểm của bộ nguồn nuôi tuyến tính

Bộ nguồn nuôi tuyến tính có cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa Tuy nhiên, nó có nh ợc điểm là phát ra nhiều nhiệt, cồng kềnh, đặc tuyến một chiều ch a tốt,

A C

Máy hạ thế Chỉnh l

u và lọc

Mạch điều chỉnh

DC

Ưu điểm và nh ợc điểm của bộ nguồn nuôi chuyển mạch

Ưuđiểm:

+ Kích th ớc nhỏ, nhẹ nh ng hiệu suất cao

+ Thay vì phải vứt bỏ phần điện áp d thừa d ới dạng nhiệt, nó chỉ đóng mạch phần công suất cần thiết cho lối ra mà thôi Điều đó cũng có tác dụng nh một

Chỉnh l u

và lọc

Hạ áp

Điều biến xung

• 3 Các loại bộ nguồn nuôi

AT, ATX

Bộ nguồn ATX chỉ có một giắc cắm vào bảng mạch chính có 20 chân đ ợc

đánh dấu làm cho khó có thể cắm nhầm nh các giắc cũ Hơn nữa nó còn cung cấp nguồn +3,3V, do đó hạn chế đ ợc bộ điều áp trên bảng mạch chính để chuyển đổi nguồn +5V thành +3,3V là nguyên nhân sinh ra nhiệt trên bảng mạch chính.

Bộ nguồn ATX còn có thêm tín hiệu Power_On (PS_On) và 5V_Standby (5VSB) còn th ờng đ ợc gọi là Soft Power Power_On là một tín hiệu cho bảng mạch chính đ ợc hệ điều hành Windows 9x/2000 sử dụng để điều khiển nguồn của hệ thống bằng phần mềm Cũng nhờ tín hiệu này mà các chức năng nh Wake On Ring hay Wake On Lan có thể bật hệ thống khi nhận tín hiệu từ Modem hay Card mạng Tín hiệu 5V_Standby luôn đ ợc kích hoạt và cung cấp cho bảng mạch chính một

l ợng điện hạn chế ngay cả khi hệ thống đã tắt và cho phép bật các tính năng ở trên, các tính năng này đ ợc điều khiển thông qua BIOS

4 Công suất của các bộ nguồn nuôi

• Các bộ nguồn nuôi không giống nhau trong các máy vi tính khác nhau Trị số công suất của nguồn nuôi là tổng số công suất mà nó đ a ra đ ợc tính bằng watt

• Việc xác định nguồn nuôi là một yếu tố rất quan trọng khi xây dựng một hệ máy mới hoặc nâng cấp một hệ máy cũ Chẳng hạn, một ổ đĩa cứng khi khởi động đòi hỏi dòng 5A trên

đ ờng dây 12V Nếu ta mắc vào hệ máy cũ với nguồn nuôi 65W, khiến cho bộ nguồn quá tải mỗi khi bật máy dẫn đến bị hỏng.

Lo¹i thiÕt bÞ Dßng tiªu thô

5 Điện áp ra và các đầu nối của bộ nguồn

5.1 Bộ nguồn nuôi AT

5.2 Bộ nguồn nuôi ATX

Bộ nguồn ATX phải kiểm tra và thử nghiệm bên trong tr

ớc khi cho phép hệ thống khởi động Nếu thử nghiệm thành công, bộ nguồn gửi một tín hiệu đặc biệt qua chân Power Good (PG) tới bảng mạch chính, tín hiệu này đ ợc nhận bởi chip định thời của bộ xử lý Chip này sẽ điều khiển đ ờng khởi động lại cho bộ xử lý Nếu tín hiệu PG không có, chip định thời sẽ điều khiển khởi động lại máy liên tiếp, ngăn chặn sự hoạt động của

hệ thống Vì vậy, máy sẽ bật / tắt bất th ờng khi nguồn cung cấp điện yếu hay không ổn định.

6 Một số điều cần l u ý và một số sự cố thông th ờng

*Lợi ích của một bộ nguồn tốt

Một hệ thống có một bộ nguồn công suất lớn và chất l ợng cao sẽ bảo vệ hệ thống của bạn và sẽ không bị

ảnh h ởng khi có một trong những tình trạng sau xẩy ra:

+ Mất điện bất th ờng.

+ Nguồn yếu.

+ Một xung điện cao lên tới 2500v đặt trực tiếp đầu vào dòng xoay chiều (ví dụ nh sét).

7 Vấn đề tắt nguồn

• Việc tắt hệ thống một cách th ờng xuyên có thể gây nguy hại cho các thành phần bên trong hệ thống Khi bật/tắt làm cho nhiệt độ thay đổi đột ngột làm cho các linh kiện nở ra/co lại, sau một thời gian sẽ gây nguy hiểm cho nhiều bộ phận của máy tính, chẳng hạn:

• 1 Làm cho các con chip đ ợc cắm vào đế cắm có thể tách dần

ra và hơi ẩm có thể lọt vào gây ô xy hoá dẫn đến lỗi tiếp xúc.

• 2 Các đ ờng dây và công tắc có thể bị gẫy, các bảng mạch điện

tử có thể bị rạn nứt, bởi vì các linh kiện điện tử đ ợc gắn với nhau có sự khác nhau về hệ số co dãn nên có thể dẫn đến hỏng các mối hàn.

• 3 Các phần tiếp xúc ở các giắc cắm có thể bị lỏng dần và gây lỗi,v.v Ngoài ra còn gây ảnh h ởng tới cả ổ đĩa cứng

8 Sự cố về bộ nguồn và cách xử lý

Bộ nguồn là nơi hay xảy ra các sự cố của hệ máy PC Sau đây

là một số lỗi có thể liên quan tới bộ nguồn:

1 Một lỗi bất kỳ khi khởi động hệ thống.

2 Tự khởi động lại hay treo máy khi đang hoạt động.

3 Quạt ổ đĩa cứng hay quạt nguồn không quay.

4 Máy quá nóng.

Bài tập cuối ch ơng

3.1 Trình bày về chức năng và tầm quan trọng của bộ nguồn nuôi.

3.2 Vẽ sơ đồ khối và trình bày nguyên lý hoạt động của bộ

nguồn nuôi tuyến tính.

3.3 Vẽ sơ đồ khối và trình bày nguyên lý hoạt động của bộ nguồn nuôi chuyển mạch.

3.4 So sánh các bộ nguồn nuôi tuyến tính và chuyển mạch.

3.5 Nêu các loại bộ nguồn phổ biến hiện nay, trình bày các đặc tr

ng kỹ thuật cơ bản của bộ nguồn ATX.

3.6 Khi lắp đặt thêm các thiết bị vào hệ thống máy tính thì có phải thay bộ nguồn không?

Ch ơng 4 Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên- RAM

1 Tổng quan về bộ nhớ, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên

1.1 Tổng quan về bộ nhớ

Bộ nhớ máy tính có nhiều loại:

- Các thanh ghi trong bộ vi xử lý làm n/v thực hiện các thao tác số học, logic

Bộ nhớ làm n/v l u trữ lâu dài, với số l ợng lớn các ch ơng trình, dữ liệu

- Bộ nhớ bán dẫn: Ram: L u trữ tạm thời các ch ơng trình, dữ liệu

Rom: L u trữ lâu dài

1.2 Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên:

Tên gọi là RAM( Random Access Memory) Là không gian làm việc của bộ

vi xử lý Bộ nhớ này có thể truy cập ngẫu nhiên, nhanh chóng tại bất kì một

vị trí nào và thời gian truy cập là nh nhau

- Cất giữ tạm thời các ch ơng trình, dữ liệu trong khi máy hoạt động Khi khởi động hay tắt máy thì dữ liệu trong RAM sẽ bị mất

Nh vậy nếu ta tăng dung l ợng RAM cho máy tính thì ta có thể cùng một lúc làm việc với nhiều ch ơng trình hơn, việc xử lý sẽ nhanh hơn

2 Các loại Chíp Ram

2.1 DRAM (Dynamic Random Access Memory)

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động đ ợc cấu tạo từ những phần tử nhớ cơ bản là những tụ điện, biểu hiện trạng thái là việc tích trữ các điện tíchvì tụ điện hay giảm điện tích trong thời gian rất ngắn cho nên để ngăn ngừa dữ liệu đã l u trữ bị thay đổi, cứ vài mini giây chúng phải đ ợc làm t ơi 1 lần m điện tích trong thời gian rất ngắn cho nên để ngăn ngừa dữ liệu đã l u trữ bị thay đổi, cứ vài mini giây chúng phải đ ợc làm t ơi 1 lần (nạp điện tích) vì vậy gọi là RAM động Khi làm t ơi RAM bộ điều khiển bộ nhớ (nằm trong cầu bắc) ngừng việc đọc/ghi bộ nhớ để tiến hành làm t ơi

DRAM có cấu trúc đơn giản( chỉ cần 1 transistor, 1 tụ điện để l u trữ 1 bít thông tin) nên -> kiến trúc nhỏ gọn, dung l ợng lớn, giá thành rẻ nh ng tốc độ truy cập chậm

2.2 SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) Bộ nhớ truy

cập ngẫu nhiên động đồng bộ) là dạng mới của DRAM, đ ợc lắp đặt trong các hệ thống bus đồng bộ có thể đạt tới tốc độ 100 MHz Mặt khác

nó còn đồng bộ với tốc độ tốc độ lõi của CPU Hai trang bộ nhớ cùng

mở một lúc, nên trong khi một mẫu dữ liệu đang chuyển tới CPU thì một

• 2.3 SRAM

- SRAM (Static Random Access Memory - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh) đ ợc cấu thành từ các phần tử nhớ cơ bản là các flip - flop - RAM tĩnh không cần phải làm t ơi th ờng xuyên, nên có tốc

độ nhanh hơn DRAM nhiều lần và có thể theo kịp tốc

độ CPU

- Kích th ớc SRAM cũng lớn hơn DRAM (kích th

ớc lớn gấp 30 lần với cùng một dung l ợng), giá thành cao hơn DRAM (gấp 30 lần) Chính vì vậy nên SRAM th ờng chỉ đ ợc dùng làm bộ nhớ cache.

2.4 RDRAM (Rambus DRAM)

Là thiết bị kênh hẹp chỉ có thể truyền 16 bit dữ liệu kèm theo 2 bit chẵn lẻ đồng thời nh ng tốc độ nhanh hơn các loại DRAM rất nhiều Tốc độ có thể lên tới 800MHz

• 2.4.1 RIMM:

- Một kênh RDRAM có thể hỗ trợ tới 32 chip RDRAM hoặc hơn, các chip RDRAM đ ợc cài đặt nối tiếp trên một thanh gọi là RIMM tuy nhiên việc truyền dữ liệu có thể đ ợc tiến hành giữa bộ điều khiển và từng chip riêng biệt

- Bus bộ nhớ là đ ờng dẫn liên tục đi từ bộ điều khiển bộ nhớ qua tất cả các khe cắm RIMM

- Bus bộ nhớ của RDRAM chỉ có tốc độ 400 MHz (vì áp dụng kỹ thuật truyền hai lần trong một chu kỳ).

- Các thanh RIMM có kích th ớc và hình dáng giống

• 2.4.2 Trạng thái chờ ít: nhờ áp dụng kỹ thuật truyền

hai lần trong một chu kỳ đồng hồ ở thời điểm tại s ờn lên và s ờn xuống của xung nhịp đồng hồ làm giảm một nửa thời gian chờ, nên tốc độ của RDRAM t ơng đ ơng với 800 MHz mặc dù tốc độ bus chỉ là 400 MHz.

• 2.4.3 Bus điều khiển và bus địa chỉ:

Trong các hệ thống dùng Rambus các bus điều khiển và

địa chỉ chạy song song với bus dữ liệu

Chúng đ ợc tách thành một bus điều khiển hàng và một bus điều khiển cột riêng biệt

=> Nâng cao tốc độ của bộ nhớ Các công nghệ truyền thống nh là SDRAM đòi hỏi rằng các đ ờng địa chỉ hàng

và cột đ ợc truyền ở trên cùng một tập các đ ờng địa chỉ, dẫn đến sự tranh chấp tài nguyên và hạn chế tốc độ truy cập dữ liệu

2.4 DDR SDRAM

- DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động đồng bộ tốc độ dữ liệu kép), là một công nghệ DRAM tiên tiến, dải tần cao, mang lại nhiều u điểm và phù hợp với các máy tính cá nhân th ơng mại

- Về cơ bản, DDR SDRAM đ ợc cải tiến từ bộ nhớ SDRAM và có tốc độ gấp đôi SDRAM

- Tuy nhiên, DDR SDRAM không tăng gấp đôi tốc độ

đồng hồ mà áp dụng kỹ thuật truyền hai lần trong một chu kỳ

đồng hồ ở thời điểm tại s ờn lên và s ờn xuống của xung nhịp

đồng hồ Đây là bộ nhớ cạnh tranh với RDRAM về mặt giá cả

và là bộ nhớ thay thế RDRAM trong các máy tính giá thành hạ không dùng bộ xử lý của Intel.

2.5 Bộ nhớ Cache

- Khi các hệ thống PC có tốc độ 16 MHz, DRAM có thể có tốc

độ t ơng đ ơng tốc độ của bảng mạch chính và CPU nên không cần bộ nhớ cache Nh ng khi tốc độ CPU v ợt xa tốc độ DRAM, thì nhu cầu

bộ nhớ cache là cần thiết.

a) Các loại cache

- Các loại cache đều đ ợc tạo nên từ SRAM

- Trong các máy từ 486 đến Pentium IV th ờng có 2 loại cache, cache L1 (Level 1) đ ợc tích hợp trong CPU và cache L2 (Level 2) th ờng đ ợc tích hợp trên bảng mạch chính Công dụng của bộ nhớ cache có thể đ ợc tóm tắt nh sau:

- Khi xử lý dữ liệu, CPU sẽ kiểm tra lần l ợt cache L1 để tìm dữ liệu, nếu không thấy nó sẽ tìm trong cache L2 Nếu tìm thấy nó sẽ không phải đọc dữ liệu từ bộ nhớ chính nữa Bộ điều khiển cache có thể đoán tr ớc đ ợc nhu cầu của CPU và nạp tr ớc các dữ liệu vào trong

bộ nhớ cache Trong các máy hiện đại từ thế hệ 5 trở về tr ớc bộ điều khiển cache th ờng nằm trong North Bridge, trong các máy từ Pentium Pro trở lại đây bộ điều khiển cache nằm ngay trong CPU.

CPU

b) Vị trí và tốc độ của cache

- Trong các máy từ Pentium về tr ớc, vì sử dụng các loại FPM DRAM và EDO RAM nên tốc độ của chúng thua kém nhiều so với tốc độ BUS hệ thống, vì vậy cache L2 đ ợc cài đặt trên bảng mạch chính và có tốc độ bằng tốc độ BUS hệ thống.

- Trong các máy từ Pentium Pro trở lại đây, SDRAM có tốc độ bằng tốc độ BUS hệ thống nên việc cài đặt cache L2 trên bảng mạch chính có tốc độ bằng tốc độ BUS hệ thống là vô nghĩa Chính vì thế, trong các loại máy này cache L2 đ ợc nối trực tiếp với CPU và có tốc độ bằng CPU (Pentium Pro, AMD K6-3, Celeron, Pentium III Xeon) hoặc bằng 1/2 tốc độ CPU (Pentium II, Pentium III, Pentium IV).

3 RAM vËt lÝ, DIP, SIMM vµ DIMM

3.1 RAM vËt lý

3.2 DIP (Dual Inline Package - vá hai hµng ch©n)

- Dïng trong c¸c m¸y IBM XT, IBM AT thÕ hÖ

4 Một số vấn đề khác về bộ nhớ

• 4.1 Khối bộ nhớ

• Các chip nhớ đ ợc tổ chức thành các khối trên bảng mạch chính hay mô đun nhớ Các khối th ờng có liên quan đến độ rộng bus dữ liệu của CPU

• Cần l u ý rằng, khi lắp đặt RAM cho một PC thì tối thiểu phải là một khối nhớ, hoặc là bội nguyên lần của khối nhớ Các thanh RAM tạo nên một khối nhớ phải cùng kiểu và cùng kích th ớc

• 4.2 Tốc độ RAM

- Tốc độ truy cập của RAM đ ợc tính là tổng thời gian xác định vị trí ô nhớ và thời gian truyền dữ liệu.

- Trong các RAM cũ, tốc độ đ ợc đo bằng

ns (1 ns = 1 phần tỷ giây), các RAM mới sau này tốc độ đ ợc đo bằng MHz (1 MHz = 1 triệu chu kỳ/giây).

4.3 Vấn đề tiếp xúc của các thanh RAM

4.4 Các loại RAM có kiểm tra lỗi

Các chip nhớ có thể bị lỗi, có 2 loại lỗi: lỗi cứng (hard fail) và lỗi mềm (soft error)

Có ba loại RAM liên quan đến sửa lỗi hay không sửa lỗi sau:

1 RAM không chẵn lẻ (Non Parity): Loại RAM này không có khả năng phát hiện

lỗi, ng ời ta sản xuất chúng do nhu cầu giảm giá thành Tuy nhiên, việc chấp nhận một bộ nhớ kiểu này là mạo hiểm Một khi lỗi bộ nhớ xẩy ra thì chi phí cho việc khắc phục có thể gấp nhiều lần tài chính tiết kiệm do phần cứng

2 RAM Chẵn lẻ (Parity): Đây là loại RAM cứ 8 bit dữ liệu thì có thêm 1 bit chẵn lẻ

cho phép phát hiện lỗi và đ a ra thông báo lỗi Kiểm tra chẵn lẻ không sửa đ ợc lỗi,

nh ng nó có 2 lợi ích chủ yếu sau:

1 Tránh đ ợc việc tính toán trên các dữ liệu sai.

2 Định vị rõ nguồn gây lỗi, giúp ng ời dùng giải quyết vấn đề và tăng khả năng phục vụ của hệ thống.

Các hệ thống PC trên thị tr ờng có thể đ ợc thiết kế để sử dụng bộ nhớ chẵn lẻ hay không chẵn lẻ thông qua một tuỳ chọn trên bảng mạch chính.

3 RAM ECC (Error Correcting Code - mã sửa lỗi): RAM ECC cho phép sửa chữa đ

ợc các lỗi 1 bit, tức là hệ thống vẫn tiếp tục và không có dữ liệu sai (98% lỗi bộ nhớ

là 1 bit) RAM ECC đ ợc lắp đặt trong các PC hiện nay hầu hết đều có kiểu SEC - DED (Single bit Error Correction - Double bit Error Detection: sửa lỗi 1 bit, phát hiện lỗi 2 bit) RAM ECC cần thêm 7 bit cho khối nhớ 32 bit và 8 bit cho khối nhớ

5 Cài đặt và bổ sung bộ nhớ

6 Một số biện pháp thông th ờng kiểm tra bộ nhớ RAM

* Ch ơng trình kiểm tra RAM tích hợp trong ROM BIOS

Các BIOS đều có phần mềm kiểm tra RAM khi POST Trong quá trình POST, RAM sẽ đ ợc kiểm tra và đếm dung l ợng, dung l ợng

đó đ ợc đem so với dung l ợng l u trong BIOS của lần chạy tr ớc, nếu khác nhau hệ thống sẽ thông báo lỗi Trong quá trình kiểm tra nếu có lỗi hệ thống ta sẽ nhận đ ợc thông báo bằng tiếng bip Nếu

hệ thống có thể truy cập đ ợc vùng nhớ màn hình, các thông báo lỗi sẽ đ ợc hiện lên màn hình thay cho tiếng beep Tuy nhiên vì POST đ ợc thiết kế để chạy nhanh lên nó không thể kiểm tra một cách tỉ mỉ, cho nên không phải tất cả các lỗi đều đ ợc phát hiện trong khi POST

* Dùng phần mềm chuyên dụng nh gold memory(trong đĩa Hiren Boots), Mem Test

* Khoanh vùng kiểm tra ram lỗi.

Tóm tắt ch ơng

Bộ nhớ trong: Ram và Rom

1- Các loại chíp ram:

- DRAM (Dynamic Random Access Memory)

- SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory)

- RDRAM (Rambus DRAM)

- SRAM (Static Random Access Memory)

2- Ram vật lý

- SIMM (Single Inline Memory Module - Mô đun nhớ một hàng chân)

- DIMM (Dual Inline Memory Module - Mô đun nhớ hai hàng chân) 3- Tốc độ của Ram: MHz.

4- Bộ nhớ Cache: L1-L2 đ ợc chế tạo từ SRAM, đ ợc nối trực tiếp với CPU Các loại RAM phổ biến:

- SDRAM : Bus: 100Mhz, 133Mhz

- DDR SDRAM: Bus: 266Mhz, 333Mhz, 400Mhz.

- DDR2: Bus: 533Mhz, 667Mhz

Tóm tắt ch ơng

Bộ nhớ RAM của máy tính là một bộ phận không thể thiếu và có vai trò quan trọng đối với sự hoạt

động hiệu quả của máy tính Nắm vững tính năng kỹ thuật của bộ nhớ RAM giúp cho chúng ta cài

đặt một cách hợp lý để tạo ra một máy tính có năng lực hoạt động tốt nhất Bộ nhớ RAM cũng là một thành phần đắt tiền và rất dễ bị h hỏng, gây lỗi nếu chúng ta không biết cách bảo quản và sử dụng

đúng cách Nắm chắc nội dung của ch ơng này giúp cho những ng ời làm công việc bảo trì hệ thống máy tính b ớc đầu làm chủ đ ợc một trong những thành phần quan trọng của máy tính.

Bài tập cuối ch ơng

4.1 Hãy nêu các loại bộ nhớ và chức năng chính của mỗi loại.

4.2 Tại sao lại gọi là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM).

4.3 Giải thích các thuật ngữ DRAM, SRAM, SDRAM, RDRAM, DDR RDRAM.

4.4 Một số loại DRAM thông dụng, tính năng kỹ thuật của mỗi loại.

4.5 Nêu những đặc tr ng kỹ thuật cơ bản của RDRAM, những u điểm nổi bật của nó so với SDRAM?

4.6 Nêu những đặc tr ng kỹ thuật cơ bản của DDR SDRAM, những u điểm của nó so với SDRAM và RDRAM? 4.7 Phân biệt bộ nhớ Cache L1 và Cache L2 Nếu các bộ nhớ Cache bị hỏng thì máy tính có còn hoạt động không?

4.8 + Tại sao các máy tính thế hệ 80386 về tr ớc lại không có bộ nhớ Cache?

+ Tại sao các máy tính từ thế hệ Pentium Pro trở lại đây, Cache L2 lại kết nối trực tiếp với CPU?

4.9 Phân biệt các modul RAM: DIP, DIMM, SIMM, RIMM.

4.10 Phân biệt các loại RAM: None Parity, Parity, ECC.

4.11 Trình bày các b ớc cài đặt/gỡ bỏ các mô đun RIMM/DIMM/RIMM

4.12 Trình bày các b ớc để khoanh vùng phát hiện hỏng hóc của RAM.

Ch ơng V

Bộ vi xử lý

Bộ vi xử lý (Th ờng gọi là đơn vị xử lý trung tâm - Central Processing Unit viết tắt là CPU), đ ợc coi là bộ não của máy tính, nó thực hiện hầu hết các chức năng

xử lý, tính toán của máy tính Bộ vi xử lý cũng là một

bộ phận đắt đỏ nhất của hệ thống Đối với các máy tính cá nhân, hãng Intel đ ợc coi là hãng đầu tiên chế tạo bộ vi xử lý cho nó và hiện nay hãng là nơi cung cấp chủ yếu các bộ vi xử lý cho các máy tính cá nhân Ngoài Intel ra, còn một số hãng khác cũng sản xuất

bộ vi xử lý t ơng thích với bộ vi xử lý của Intel nh AMD, Cyrix,

1 Các đặc tr ng kỹ thuật cơ bản của bộ vi xử lý

Để đánh giá hiệu năng của một bộ vi xử lý ng ời ta th ờng căn cứ vào một số đặc tr ng kỹ thuật cơ bản đó là: tốc độ, độ rộng của thanh ghi trong, độ rộng bus dữ liệu, độ rộng bus địa chỉ, dung l ợng bộ nhớ Cache,

1.1 Tốc độ của CPU

a) Tốc độ đồng hồ của CPU

CPU là thiết bị xử lý số, tốc độ xử lý đ ợc đánh giá theo tần số xung nhịp đồng

hồ Do vậy, tốc độ của CPU đ ợc tính theo đơn vị Hz (Hertz) Bội của Hz là KHz (KiloHertz), MHz (MegaHertz), GHz (GigaHertz) Chu kỳ là thành phần thời gian nhỏ nhất của CPU Tuy nhiên, số chu kỳ để thực hiện một lệnh là khác nhau đối với từng loại CPU Ví dụ:

Vì vậy để đánh giá tốc độ của một CPU ngoài tốc độ đồng hồ còn phải xem xét đến

số chu kỳ thực hiện một lệnh của chúng Chính vì vậy mà CPU 486 chạy nhanh hơn hai lần so với CPU 386 cùng tốc độ, CPU pentium chạy nhanh hơn 2 lần CPU 486 cùng tốc độ, tốc độ xử lý của CPU pentium III 600 MHz t ơng đ ơng CPU pentium

900 MHz

b) Tốc độ CPU và tốc độ bảng mạch chính

Các bộ xử lí khác nhau có hệ số nhân xung nhịp khác nhau đối với tốc độ của bảng mạch chính (hay còn gọi là tốc độ của Bus hệ thống ), hệ số này có thể

đ ợc cài đặt thông qua một jumper trên bảng mạch chính hay thông qua thiết đặt CMOS ( theo tài liệu h ớng dẫn kèm theo bảng mạch chính) Hầu hết các máy tính hiện thời đều sử dụng các mạch điện tử điều chỉnh tần số để điều khiển tốc độ bảng mạch chính và tốc độ CPU Các bảng mạch chính hiện nay th ờng có các tốc độ khác nhau, CPU có thể chạy ở nhiều tần số khác nhau tuỳ thuộc tốc độ của bảng mạch chính