TRƯỜNG CAO ĐẲNG VIỄN ĐÔNG Communications and Computer Networks KIẾN TRÚC MÁY TÍNH GV: Th.S Nguyễn Đặng Thế Vinh Email: vinhnguyen@vido.edu.vn Tp.HCM, tháng 09 năm 2018 Cấu trúc hệ thống máy tính Định nghĩa máy tính? ▪ Máy tính cơng cụ thực hiện, giải cơng việc tính tốn với tốc độ cao ▪ Máy tính hoạt động theo nguyên tắc, thực liên tục lệnh Các lệnh người cung cấp (số hệ 2, hợp ngữ, ngơn ngữ lập trình, ngơn ngữ cấp cao) với mục đích giảm nhẹ việc lập trình mã máy Cấu trúc hệ thống máy tính ▪ Máy tính chia hai phần: o Phần cứng: phần vật chất cụ thể tạo nên máy tính (nguồn, mạch máy tính, thiết bị ngoại vi ) o Phần mềm: phần trừu tượng giải thuật, chương trình Mơ hình Von Neumann Mơ hình Von Neumann Mơ hình Von Neumann ▪ CPU (Central Processing Unit) khối xử lý trung tâm, điều khiển hoạt động hệ thống ▪ Khối Bộ nhớ: lưu giữ thông tin ▪ Khối Xuất/Nhập: điều khiển thiết bị ngoại vi (màn hình, chuột, bàn phím ) Mơ hình Von Neumann ▪ Khối CPU điều khiển khối Bộ nhớ khối Xuất/Nhập thông qua tập đường dây để truyền tín hiệu, gọi bus hệ thống Bus hệ thống bao gồm bus thành phần: o Address Bus: tín hiệu xác lập địa từ CPU đến đơn vị thành phần Mơ hình Von Neumann o Data Bus: truyền thông tin khối o Control Bus: tín hiệu điều khiển bao gồm lệnh, đáp ứng, trạng thái khối CPU CPU: Lấy lệnh thi hành lệnh CPU - Khối điều khiển (CU) ▪ Lệnh CPU thi hành nạp vào nhớ Các lệnh nằm liên tục nhớ tạo thành chương trình 3.1 Khối điều khiển (Control unit) ▪ Chu lệnh gồm giai đoạn: o Lấy lệnh: lệnh lưu ô nhớ lấy vào ghi lệnh o Giải mã thực lệnh: lệnh giải mã, thực theo mô tả tập lệnh CPU - Khối điều khiển (CU) 10 o Xác định địa lệnh tiếp theo: lệnh thực hiện, giá trị đếm chương trình tự động tăng lên đến ô nhớ chứa lệnh thực ▪ Chu kỳ lệnh xây dựng từ đơn vị chu kỳ máy ▪ Clock: xung làm nhiệm vụ định (Timing Unit) cho mạch CPU - Bộ ghi 11 3.2 Bộ ghi (Registers) ▪ Thanh ghi dạng nhớ hoạt động tốc độ cao ▪ Bộ ghi nhớ CPU ▪ CPU dùng ghi: Thanh ghi PC (Program Counter), tích lũy ACC (Accummulator), đa dụng, số, SP (Stack Pointer - trỏ ngăn xếp), cờ trạng thái… CPU - Bộ ALU 12 3.3 Bộ số học luận lý ALU (Arithmetic Logic Unit) CPU - Bộ ALU 13 ▪ ALU giữ vai trò tính tốn CPU ▪ ALU sử dụng hai ghi toán hạng OP1 OP2 để giữ toán hạng kết ▪ ALU thực phép số học cộng, trừ, tăng, giảm, nhân, chia, so sánh, phép luận lý NOT, AND, OR, XOR, phép dịch (shift), quay (rotate) CPU CPU (Central Processing Unit) gọi microprocessor hay processor – đơn vị xử lý trung tâm, xem não bộ, phần tử cốt lõi máy vi tính CPU mạch tích hợp tạo thành từ nhiều bóng bán dẫn (transistor) Chip vi xử lý chip 4004 hãng Intel (năm 1971) Chức vi xử lý ▪ Chức máy tính thực thi chương trình Chương trình thực thi gồm dãy thị lưu trữ nhớ Đơn vị xử lý trung tâm(CPU) đảm nhận việc thực thi Quá trình thực thi chương trình gồm hai bước: CPU đọc thị từ nhớ thực thi thị Việc thực thi chương trình lặp lặp lại trình lấy thị thực thi thị Phân loại vi xử lý ▪ Phân loại theo mục đích sử dụng o Dùng cho máy tính di động (Laptop, PDA…): thiết kế nhỏ gọn, hoạt động mức điện áp xung clock thấp o Dùng cho máy tính để bàn (Desktop Computer): thiết kế lớn, tốc độ xung clock cao, hệ thống tản nhiệt lớn o Dùng cho máy trạm máy chủ (Workstation, Server): có yêu cầu kỹ thuật khắc khe phải vận hành liên tục thời gian dài với cường độ lớn Phân loại vi xử lý ▪ Phân loại theo kiến trúc thiết kế o Netburst: Willamette, Northwood, Prescott, Presscott-2M, Smithfield, Cedar Mill, Presler o P6M/Banias: Banias, Dothan, Dothan533, Yonah o Core/Penryn: Conroe, Wolfdale, Kentsfield, Yorkfield o Nehalem/ Westmere, Gesher o Sandy Bridge Phân loại vi xử lý ▪ Phân loại theo công nghệ chế tạo o Nhờ vào phát triển khoa học kỹ thuật mà vi xử lý ngày cải tiến thu nhỏ kích thước o Ví dụ: cơng nghệ 130nm/ 90nm/ 65nm/ 45nm/ 32nm/ 22nm… Cấu tạo vi xử lý Vi xử lý cấu tạo từ nhiều thành phần với chức chuyên biệt, phụ thuộc vào nhà sản xuất Tuy vi xử lý có thiết kế riêng tất có chung nguyên lý hoạt động Cấu tạo vi xử lý ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ Control Unit (CU) Arithmetic Logic Unit (ALU) Floating Point Unit (FPU) Register Cache L1 Cache L2 Bộ giải mã IO – BUS Unit Nguyên lý hoạt động ▪ Khi chạy chương trình lệnh nạp lên nhớ RAM ▪ CPU đọc làm theo lệnh cách ▪ Trong trình đọc làm theo lệnh, giải mã giải mã lệnh thành tín hiệu điều khiển Đặc trưng vi xử lý Mỗi vi xử lý có đặc trưng thông số kỹ thuật khác Tuy nhiên đề cập đến vi xử lý thường quan tâm đến số yếu tố sau đây: ▪ Tốc độ làm việc ▪ BUS (FSB) ▪ Bộ nhớ đệm (Cache) ▪ Tập lệnh (Intructions Set) ▪ Độ rộng Bus ▪ Điện áp hoạt động ▪ Socket/ slot ▪ … Clock Frequency ▪ ▪ CPU quy định thời gian định chu kì lệnh ( xung nhịp clock ) thực phép tính Clock tạo từ tinh thể thạch anh Tần số xung clock tính Megahezt (MHz) Gigahezt (GHz) Bộ nhớ Cache ▪ ▪ ▪ Là loại nhớ có dung lượng nhỏ, có tốc độ xấp xỉ tốc độ làm việc CPU Bộ nhớ Cache giải pháp làm cho CPU có điều kiện hoạt động thường xuyên mà ngắt qng chờ liệu, nhờ có nhớ Cache mà hiệu xử lý tăng lên nhiều, nhiên nhớ Cache làm Ram tĩnh giá thành chúng cao Có tất loại cache L1, L2 L3 Trong trình CPU xử lý, L1 cache kiểm tra xem L2 cache có cần hay khơng, có lệnh từ người dùng chờ xử lý hay khơng Sau L2 cache tiếp tục lấy thơng tin từ L3 cache (một số dòng Laptop có hỗ trợ thêm L3 cache), thông tin lấy từ RAM, ổ cứng Laptop… Bộ nhớ Cache Intructions Set ▪ ▪ Tập lệnh tập hợp chức mà CPU hỗ trợ Mỗi chương trình hoạt động CPU gồm nhiều lệnh tập lệnh ghép lại, lệnh tương ứng với hoạt động định Vi xử lý có tích hợp nhiều tập lệnh có khả tính tốn tốt Các tập lệnh phổ biến: CISC, RISC, SIMD, MMX, MMX+, SSE, SSE5, 3Dnow Công nghệ vi xử lý Sự phát triển khoa học kỹ thuật tạo nên nhiều công nghệ giúp CPU tối ưu hóa hoạt động đạt hiệu sử dụng cao ▪ Các công nghệ tiêu biểu tích hợp cho vi xử lý o Hyper Threading Technology o Multi Core (Dual Core, Quad Core,…) o Intel Extended Memory 64 Technology (EM64T) o Intel Virtualization Technology o AMD HTT (Hyper TransportTM™ Technology) o… Hyper Threading Technology Công nghệ mô CPU vật lý hai CPU luận lý, sử dụng tài nguyên vật lý chia sẻ và có cấu trúc chung giống Hệ điều hành và chương trình ứng dụng hoạt động hai CPU logic giúp tốc độ xử lý trung bình nhanh so với CPU vật lý Multi Core Cơng nghệ chế tạo vi xử lý có lõi vật lý thực (nhân) hoạt động song song với nhau, nhân đảm nhận công việc riêng biệt khơng liên quan đến nhân lại Extended Memory 64 Technology (EM64T) ▪ EM64T cơng nghệ mã hố địa có độ dài 64-bit (phiên nâng cấp cấu trúc IA-32), cho phép CPU truy cập nhớ có dung lượng lớn (2^64 bit = 17179869184Gb hay 16ExaBytes) ▪ Những CPU hỗ trợ cơng nghệ EM64T có dạng: Compatibility mode 64bit mode o Compatibility mode: dạng tương thích cho phép OS 64bit chạy ứng dụng 16bit 32bit Đối với chương trình 32bit CPU truy cập 4GB, 16 bit 1GB o 64 bit mode: cho phép OS chương trình 64bit hoạt động Intel Virtualization Technology ▪ Cơng nghệ ảo hóa cho phép nhiều OS khác chạy tảng phần cứng mà không bị xung đột Giúp cải thiện khả quản lý, hạn chế thời gian không hoạt động tận dụng tối đa hiệu suất CPU ▪ Công nghệ ảo hóa khác với chế độ multi-boot hệ thống o Multi boot: cho phép OS hoạt động thời điểm o Cơng nghệ ảo hóa: cho phép chạy nhiều OS lúc ▪ Những CPU có hỗ trợ cơng nghệ ảo hóa: Intel® vPro™, Intel® Xeon®, Intel® Itanium® AMD HTT (Hyper TransportTM™ Technology) Cơng nghệ rút ngắn khoảng cách CPU với chip cầu bắc và thành phần khác mainboard Hyper Transport™ Technology cung cấp kết nối có tốc độ cực nhanh và độ trễ nhỏ theo kiểu điểm đến điểm CPU và thành phần mainboard thông qua Hyper Transport bus SƠ ĐỒ KHỐI MAINBOARD SƠ ĐỒ KHỐI MAINBOARD SƠ ĐỒ CHIPSET MAINBOARD Hệ thống Bus (Bus System) ▪ Bus hệ thống đường truyền tín hiệu giúp trao đổi liệu vi xử lý thiết bị khác máy tính Nói cách khác Bus đường để lưu thông liệu thiết bị Hệ thống Bus (Bus System) ▪ Bus máy tính chia làm nhiều loại như: System Bus, FSB (Front Side Bus), BSB (Back Side Bus), Expansion Bus… Hệ thống Bus (Bus System) ▪ ▪ Là kênh truyền liệu CPU & nhớ thiết kế mainboard System Bus phụ thuộc vào số lượng đường truyền liệu (32, 64 bit…) và tốc độ xung nhịp hệ thống (100Mhz, 133MHz…) Tốc độ kênh truyền hệ thống cao so với tốc độ kênh truyền ngoại vi lại chậm kênh truyền tuyến sau Back Side Bus Bus tuyến trước (Front Side Bus) ▪ ▪ Bus tuyến trước tiếp nhận thông tin truyền liệu từ chip cầu bắc đến vi xử lý ngược lại Hoạt động giống system bus hoạt động phạm vi vi xử lý Khi thông tin liệu truyền vào bus tuyến trước tiếp nhận đưa vào vi xử lý để thực việc xử lý Các cơng nghệ tích hợp Trên mainboard nhà sản xuất tích hợp thêm cơng nghệ nhằm tăng cường sức mạnh, tính đa dạng, khả hỗ trợ khai thác công nghệ thiết bị tương ứng ▪ Công nghệ Dual Channel ▪ Công nghệ Hyper-Threading ▪ Công nghệ Multi-Core ▪ Dual Graphics ▪ Dual BIOS ▪ RAID (Redundant Array of Independent Disks) Dual Channel Technology ▪ Cơng nghệ Dual Channel gì? ▪ Điều kiện sử dụng công nghệ Dual Channel? ▪ Cách lắp đặt, nguyên lý hoạt động, dấu hiệu nhận biết công nghệ? HYPER – THEARDING TECHNOLOGY ▪ Công nghệ HT là gì? ▪ Điều kiện sử dụng cơng nghệ HT? ▪ Nguyên lý hoạt động, dấu hiệu nhận biết công nghệ HT? HYPER – THEARDING TECHNOLOGY MULTI CORE TECHNOLOGY Hỗ trợ vi xử lý có sử dụng cơng nghệ đa lõi Các lõi hoạt động song song với nhau, chia sẻ cơng việc tính tốn xử lý mà vi xử lý đảm nhận Dual Core (lõi kép) Quad Core (lõi tứ)… TRIPLE CHANNEL TECHNOLOGY TRIPLE CHANNEL TECHNOLOGY Dual Graphics Technology Đồ họa kép công nghệ đột phá việc xử lý đồ họa, cho phép gắn nhiều card đồ họa để tăng sức vận hành, đáp ứng nhu cầu ngày cao người sử dụng lĩnh vực game, đồ hoạ SLI (nVIDIA), Crossfire (ATI) Dual Graphics Technology Dual Graphics Technology Công nghệ RAID ▪ ▪ ▪ RAID - Redundant Array of Inexpensive Disks (Hệ thống đĩa dự phòng) Lợi RAID o Dự phòng o Hiệu cao o Giá thành thấp Có cấp độ RAID sử dụng cho hệ thống máy tính PC RAID 0, RAID RAID Ngồi có số cấp độ RAID khác cách kết hợp cấp độ RAID Cơng nghệ tích hợp – RAID0 Cơng nghệ tích hợp – RAID1 Cơng nghệ tích hợp – RAID5 CPU - Tập lệnh, PP định địa 59 3.4 Tập lệnh phương pháp định địa ▪ Tập hợp lệnh mà vi xử lý thực gọi tập lệnh ▪ Tập hợp lệnh nằm nhớ mà vi xử lý phải thi hành theo thứ tự định để giải vấn đề gọi chương trình CPU - Tập lệnh, PP định địa 60 ▪ Mỗi lệnh thường sau: o Hoạt động: cho biết lệnh làm gì, gọi mã lệnh (opcode) o Các nguồn liệu hay toán hạng o Nơi chứa kết o Địa lệnh kế ▪ Dạng tổng quát lệnh vi xử lý Tổ chức nhớ 61 Tổ chức nhớ ▪ Bộ nhớ chứa chương trình (lệnh số liệu) ▪ Các loại nhớ: Hai loại nhớ đọc ROM (Read Only Memory) nhớ truy xuất ngẫu nhiên RAM (Random Access Memory) nhớ bao gồm: đĩa cứng, đĩa mềm, băng từ, đĩa quang, loại thẻ nhớ Bộ nhớ ROM ROM (Read Only Memory - nhớ đọc): loại chíp nhớ cố định (Non-Volatile), thơng tin lưu trữ ROM không bị tắt máy Chức năng: dùng để lưu trữ chương trình, thông số kỹ thuật thiết bị phục vụ cho q trình quản lý, khởi động máy tính như: BIOS, POST… ghi nhà sản xuất Phân loại nhớ Phân loại nhớ ROM ▪ ▪ PROM (Programmable ROM): loại chip lập trình chương trình đặc biệt, liệu khơng bị tắt máy Được lập trình lần liệu chip khơng thể xóa EPROM (Erasable Programmable ROM): loại chip mà thơng tin lưu trữ xóa tia cực tím (xố ghi phần cứng) Phân loại nhớ ROM ▪ EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) gọi Flash ROM: loại chip nhớ chế tạo cơng nghệ bán dẫn Tồn thơng tin xóa điện sau ghi lại mà khơng cần lấy khỏi Bộ Nhớ RAM RAM (Random Access Memory - nhớ truy xuất ngẫu nhiên): thiết bị thiếu máy tính Nơi lưu trữ tạm thời liệu, chương trình q trình hoạt động máy tính Chip RAM loại biến đổi (Volatile) nên liệu bị tắt máy Bộ nhớ RAM ▪ ▪ ▪ Cấu tạo: kết hợp nhiều chip nhớ Chip nhớ mạch tích hợp (IC) làm từ hàng triệu bóng bán dẫn (transistor) tụ điện Một bóng bán dẫn tụ điện kết hợp tạo thành tế bào nhớ (Cell) Tụ điện thường xuyên điện nên mạch điều khiển chip nhớ cần nạp lại điện khoảng thời gian định, nguồn thơng tin chip bị Trong q trình hoạt động máy tính, thị chương trình phần mềm nạp trực tiếp vào RAM chờ CPU xử lý Các thông số đặc trưng Dựa vào đặc trưng nhớ RAM cung cấp cho thơng tin cần thiết cho q trình lắp ráp nâng cấp nhớ phù hợp với nhu cầu sử dụng Các thông số thường ghi nhãn RAM ▪ ▪ Dung lượng (Memory Capacity): khả lưu trữ thông tin chip nhớ RAM, tính B/MB/GB Dung lượng RAM lớn hệ thống hoạt động nhanh Tốc độ (Speed): tần số hoạt động RAM, tính theo: tốc độ băng thông o 512 DDR333 → bus 333MHz, dung lượng 512MB o 512 PC2700 → băng thông chạy tốc độ 333MHz 2700MBps (lý thuyết) Cách tính băng thơng RAM ▪ ▪ Cách tính băng thông nhớ RAM : o Bandwidth = Bus speed x Bus width x Channel Ví dụ: tốc độ Bus 400Mhz, độ rộng đường truyền 64 bit o Single Channel: BW = 400 x 64 / x = 3200MBps (PC3200) o Dual Channel: BW = 400 x 64 / x = 6400MBps Phân loại nhớ RAM SRAM: (Static RAM-RAM tĩnh), dạng chip nhớ có tốc độ hoạt động nhanh từ 10 ns đến 20 ns SRAM sử dụng cho nhớ đệm “cache” CPU như: cache L1, cache L2, cache L3 Phân loại nhớ RAM DRAM: (Dynamic RAM-RAM động), dạng chip nhớ sử dụng làm nhớ cho hầu hết máy tính Tốc độ truy xuất chậm SRAM, khoảng từ 60ns đến 80ns Có loại chính: SDRAM (Viết tắt từ Synchronous Dynamic RAM) gọi DRAM đồng SDRAM gồm phân loại: SDR, DDR, DDR2 DDR3 RDRAM (Viết tắt từ Rambus Dynamic RAM), thường giới chuyên môn gọi tắt Rambus" Đây loại DRAM thiết kế kỹ thuật hoàn toàn so với kỹ thuật SDRAM RDRAM hoạt động đồng theo hệ thống lặp truyền liệu theo hướng Các chủng loại nhớ RAM ▪ SDR SDRAM (Single Data Rate Synchronous Dynamic RAM): có tốc độ bus từ 66/100/133/150MHz, tổng số pin 168, với độ rộng bus 64 bit, điện áp 3.3V giao dạng Modules DIMM Các chủng loại nhớ SDRAM SDR-SDRAM 144pin SODIMM SDR-SDRAM 168pin DIMM Các chủng loại nhớ RAM ▪ DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic RAM): Truyền tải lần chu kỳ nhớ Có tốc độ bus 200/266/333/400/MHz, 64 bit liệu, tổng số pin là 184, điện áp là 2.5V Chuẩn giao tiếp là Modules DIMM DDR-SDRAM 200pin SODIMM DDR-SDRAM 184pin DIMM Các chủng loại nhớ RAM ▪ DDR II SDRAM (Double Data Rate II Synchronous Dynamic RAM): phát triển sau có tốc độ bus lớn 400/533/667/800/1066MHz, số bit liệu 64 bit, tổng số pin 240, điện áp 1.8V Chuẩn giao tiếp Modules DIMM DDR2-SDRAM 200pin SODIMM DDR2-SDRAM 240pin DIMM Các chủng loại nhớ RAM Các chủng loại nhớ RAM ▪ DDR III SDRAM (Double Data Rate III Synchronous Dynamic RAM): có tốc độ bus 800/1066/1333/1600 Mhz, số bit liệu 64, điện 1.5v, tổng số pin 240 DDR3-SDRAM 204pin SODIMM DDR2-SDRAM (trên) DDR3-SDRAM (dưới) RDRAM RDRAM (Viết tắt từ Rambus Dynamic RAM), thường giới chuyên môn gọi tắt Rambus" Đây loại DRAM thiết kế kỹ thuật hoàn toàn so với kỹ thuật SDRAM RDRAM hoạt động đồng theo hệ thống lặp truyền liệu theo hướng Một kênh nhớ RDRAM hỗ trợ đến 32 chip DRAM Mỗi chip ghép nối module gọi RIMM (Rambus Inline Memory Module) việc truyền liệu thực mạch điều khiển chip riêng biệt không truyền chip với Bus nhớ RDRAM đường dẫn liên tục qua chip module bus, module có chân vào đầu đối diện Do đó, khe cắm không chứa RIMM phải gắn module liên tục để đảm bảo đường truyền nối liền Tốc độ Rambus đạt từ 400-800MHz Các chủng loại nhớ RAM ▪ ▪ RDRAM (Rambus DRAM): có bus 600/700/800/1066Mhz, điện áp 2.5v, số bit liệu 64, số pin 184, chuẩn giao tiếp Modules RIMM Loại RAM này chủ yếu dùng máy cao cấp Rambus có hai loạiR DRAM: o 16-bit, gồm PC-600, PC-800, PC-1066 có 184 chân o 32-bit, gồm PC-3200, PC-4200 có 232 chân Công nghệ Dual Channel ▪ ▪ Công nghệ Dual Channel: kỹ thuật RAM kênh đôi (tăng đường truyền băng thông gấp lần - mở rộng độ rộng bus liệu từ 64bit lên 128bit) → tăng tốc độ truy xuất liệu RAM Khi ứng dụng kỹ thuật Dual Channel cần có yêu cầu sau: mainboard & chipset hỗ trợ, cặp RAM phải loại, hãng sản xuất & gắn kênh khác Công nghệ Dual Channel Kênh đơn kênh đơi Khối xuất/nhập 83 Khối Xuất/ Nhập ▪ Có chức điều khiển và giao tiếp với thiết bị ngoại vi ▪ CPU giao tiếp với vi xử lý xuất/nhập thông qua cổng xuất/nhập ▪ Mỗi cổng xuất/nhập có địa riêng ▪ Việc lựa chọn cổng xuất/nhập thực thông qua mạch giải mã địa xuất/nhập Khối xuất/nhập 84 ▪ Có loại: thiết bị nhập (Bàn phím, chuột, máy quét…) thiết bị xuất (Màn hình, máy in, máy vẽ….) ▪ Đĩa cứng: chứa nhiều lớp đĩa (từ đến 4) quay quanh trục khoảng 3.60015.000 vòng/phút Các lớp đĩa làm kim loại với hai mặt phủ chất từ tính Khối xuất/nhập - Đĩa cứng 85 Cấu tạo vật lý HDD ▪ ▪ ▪ Bộ khung: làm chất liệu nhôm, plastic → định vị, bảo đảm độ kín Đĩa từ: làm nhơm, hợp chất gốm thuỷ tinh, mặt phủ lớp từ tính lớp bảo vệ, gắn trục Đầu đọc/ghi: dùng đọc/ ghi liệu, mặt đĩa có đầu đọc riêng ▪ Mạch điều khiển: truyền tín hiệu máy tính HDD ▪ Cache: nhớ đệm → lưu liệu tạm thời ▪ Moto: trục quay → làm quay đĩa từ Cấu tạo vật lý HDD HDD – Đầu đọc Cấu tạo luận lý HDD Landing Zone: vị trí tạm ngưng đầu đọc/ ghi Track: vòng tròn đồng tâm mặt đĩa Sector: (cung) phần tử track, sector có kích thước 512 byte → chứa liệu Cylinder: tập hợp track đồng tâm tất đĩa Cluster: tập hợp nhiều sector Cấu tạo luận lý HDD Trac k Sector Sector, Track, Cylinder, Capacity? Cơng thức tính dung lượng ổ đĩa cứng: Cylinder * Head * Sector * 512 B Khối xuất/nhập - Đĩa quang 92 ▪ Đĩa quang: có loại CD (Compact Disk), CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory), CD-R (CD-Recordable), CD-RW (CD-Rewritable), DVD (Digital Video Disk - Digital Versatile Disk), DVDR (DVD-Recordable), DVD-RW (DVDRewritable) Cấu trúc Ổ đĩa quang Các ổ đĩa quang thiết bị kỹ thuật đại dùng để đọc ghi nội dung đĩa quang Ổ đĩa quang cấu tạo gồm phần: phần và phần mạch điện Phần Phần Cấu tạo mắt đọc Cấu tạo mắt đọc Bảng mạch điều khiển Màn hình – Monitor Màn hình thiết bị cho phép hiển thị thông tin giao tiếp người sử dụng với máy tính suốt q trình làm việc ▪ CRT (Cathode Ray Tube), LED (Light Emitting Diode), LCD (Liquid Crystal Display), PLASMA… ▪ Hãng sản xuất: SAMSUNG, IBM, DELL, LG… Thơng số kỹ thuật ▪ ▪ Kích thước hình: 15/17/19/21… inch, tính theo đường chéo (tỉ lệ chuẩn 4:3, 16:9) Pixel: đơn vị kích cỡ ảnh, pixel kết hợp màu RGB (Red-Green-Blue) Thông số kỹ thuật ▪ ▪ ▪ Độ phân giải: màn hình máy tính là biểu thị số điểm ảnh hàng ngang x số điểm ảnh hàng dọc ví dụ: 1024x768 có nghĩa là có 1024 điểm ảnh theo chiều ngang và 768 điểm ảnh theo chiều dọc Tần số làm tươi (Tốc độ làm tươi): Thể số khung hình đạt 1s Tần số làm tươi thơng dụng màn 60, 70, 85Hz Thời gian đáp ứng: (LCD) là thời gian biến đổi hoàn toàn màu sắc điểm ảnh (tính ms) Màn hình CRT Ưu điểm Nhược điểm Nguyên lý hoạt động Màu sắc trung thực, độ phân giải cao, tốc độ đáp ứng nhanh Chiếm nhiều diện tích, tiêu tốn nhiều điện năng, ảnh hưởng nhiều đến sức khoẻ Sử dụng hình huỳnh quang để hiển thị pixel Dùng tia điện tử tác động → pixel phát sáng đúng theo màu sắc Ống CRT tạo tia điện tử đập vào hình huỳnh quang Cấu tạo hình CRT ▪ Picture tube: đèn hình, Electron guns: súng bắn electron, Electron beams: chùm electron, Color signals: tín hiệu màu, Shadow mask: mặt nạ bóng, Phosphor dots: điểm photpho, Screen: hình Cấu tạo hình CRT Cấu tạo hình CRT Màn hình LCD Ưu điểm Nhược điểm Nguyên lý hoạt động Mỏng nhẹ, phẳng, cho hình ảnh sáng, khơng chiếm nhiều diện tích, tốn điện năng, ảnh hưởng đến sức khỏe Giới hạn hiển thị độ phân giải thiết kế Màu sắc chưa thật trung thực Điểm chết Các tế bào pixel chứa tinh thể lỏng có khả thay đổi tính phân cực, thay đổi cường độ ánh sáng truyền qua kết hợp với kính lọc phân cực Màn hình hiển thị hình ảnh cách thay đổi cường độ ánh sáng trắng từ phía sau xuyên qua lọc Cấu tạo hình LCD ▪ ▪ Kính lọc phân cực thẳng đứng → lọc ánh sáng tự nhiên vào Lớp kính có điện cực ITO, hình dáng điện cực → hình cần hiển thị ▪ Lớp tinh thể lỏng ▪ Lớp kính có điện cực ITO chung ▪ Kính lọc phân cực nằm ngang ▪ Gương phản xạ lại ánh sáng cho người quan sát Cấu tạo hình LCD Màn hình OLED Màn hình OLED (màn hình dùng Diode phát sáng hữu cơ) Cấu tạo & nguyên lý hoạt động ▪ Chuột Quang: Loại bỏ hoàn toàn bi bánh xe thay vào thiết bị bắt hình siêu nhỏ Thiết bị liên tục “chụp” lại bề mặt mà người dùng di chuyển chuột thông qua phép so sánh hình xử lý chuột tính tốn toạ độ truyền kết máy tính Cấu tạo & nguyên lý hoạt động Bàn phím – Keyboard Bàn phím thiết bị nhập, cho phép đưa liệu vào máy tính Ngồi ra, bàn phím thay chuột để điều khiển máy tính thơng qua tổ hợp phím chức Bàn phím chia thành khu vực chính: phím chức năng, phím kí tự, phím số & phím điều khiển Phân loại Nguyên lý hoạt động Card VGA Nguyên lý hoạt động Card VGA Phân loại case ▪ Thùng máy ATX (Advance Technology Extended): Được kế thừa ưu điểm trội chuẩn AT bổ sung nhiều tính mở rộng o Full ATX: có kích thước 19”x 9.6” (48.26 x 24.4cm) o Mini ATX: có kích thước 11.2”x 8.2” (28.45cm x 20.83cm) o Extended ATX: có kích thước 12”x 13” (30.48cm x 33.02cm) o MicroATX: có kích thước 9.6”x 9.6” (24.4cm x 24.4cm) Phân loại case ▪ Thùng máy BTX (Balanced Technology Extended): Thiết kế giúp hệ thống giải nhiệt tốt so với AT, ATX Hiện có loại thùng máy BTX kích thước 26.67cm o BTX: kích thước 12.8”x 10.5” (32.512cm x 26.67cm) o MicroBTX: kích thước 10.4”x 10.5” (26.416 x 26.67cm) o NanoBTX: kích thước 8.8”x 10.5” (22.352cm x 26.67cm) o PicoBTX: kích thước 8”x 10.5” (20.32cm x 26.67cm) Cấu trúc Case ▪ Cấu trúc bên loại thùng máy tương tự Phổ biến kiểu thiết kế theo chuẩn ATX, gồm khu vực chính: o Khu vực lắp nguồn o Khu vực lắp ổ đĩa quang o Khu vực lắp thiết bị 3.5” o Khu vực lắp đặt Mainboard Dây tín hiệu đèn ▪ Là phần quan trọng thùng máy, dùng để kết nối tín hiệu đèn ổ cứng, đèn báo tín hiệu nguồn nút khởi động… Đối với đời máy Pentium thùng máy lại thêm số chức dây kết nối USB, dây mirophone nối mặt trước o HDD_LED o Power_LED o Power_SW o Reset_SW o Speaker o F_USB2.0 o F_Audio Phân loại nguồn ▪ ▪ Nguồn AT thường thấy máy đời cũ (hỗ trợ vi xử lý Pentium MMX, Pentium II, Celeron, K6…) Các bo mạch sản xuất vài năm gần hỗ trợ nguồn chuẩn ATX (PIII, PIV, Celeron Tualatin, K7, AXP…) Lý nguồn AT khơng sử dụng: o Phải dùng cơng tắc để tắt nguồn thay dùng phần mềm để tắt nguồn ATX o Khi muốn nâng cấp máy tính phải xem xét vấn đề cơng suất o Nguồn AT khơng có số tính quản lý điện thông minh Phân loại nguồn ▪ Nguồn ATX cho phép tắt mở nguồn tự động phần mềm/ thông qua mạng mà sử dụng công tắc (với card mạng có tính Wake-on-LAN) Một số loại nguồn ATX: o ATX: jack 20 chân (dùng cho Pentium III Athlon XP) o ATX12V: jack 20 chân, dây phụ chân (Pentium 4/ Athlon 64) o ATX12V 2.X: dây 24 chân, dây phụ chân (Pentium Socket 775 hệ thống Athlon 64, PCI-Express) Cấu trúc nguồn ATX Các thành phần nguồn Quạt giải nhiệt Các loại jack cắm Công tắc chuyển điện áp Jack cắm nguồn Các thông số nguồn ▪ ▪ ▪ Volt: số chênh lệch lượng điện hai điểm hiệu điện Amp: cường độ dòng điện Watt: cơng suất nguồn điện Hoạt động kiểm tra trạng thái 125 ▪ Các hoạt động xuất/nhập đặc biệt o Hoạt động kiểm tra trạng thái Cơ chế ngắt (Interrupt) 126 o Cơ chế ngắt (interrupt) • Cơ chế ngắt dùng để tránh tối đa loại bỏ chế kiểm tra trạng thái Cơ chế ngắt (Interrupt) 127 o Khi CPU đồng ý trao đổi thông tin với thiết bị ngoại vi, trả lời lại phần điều khiển xuất nhập tín hiệu chấp nhận ngắt quãng INTA interrupt acknowledge đồng thời tạm ngưng việc chạy chương trình (chương trình xem bị ngắt) gọi sang chương trình đặc biệt gọi chương trình phục vụ ngắt quãng Cơ chế ngắt (Interrupt) 128 o Phần lớn thiết bị nhập điều dùng chế ngắt quãng bàn phím, chuột… Cơ chế DMA 129 o Cơ chế DMA (Direct Memory Access truy xuất nhớ trực tiếp) • Chuyển liệu từ ngoại vi nhớ Cơ chế DMA 130 • Trong hệ thống máy tính chế DMA thực vi xử lý xuất nhập gọi DMAC (DMA Controller) • Cơ chế DMA giúp cho hệ thống rút ngắn thời gian trao đổi thông tin thiết bị ngoại vi với nhớ Cơ chế DMA 131 Thank you! ... thuật mà vi xử lý ngày cải tiến thu nhỏ kích thước o Ví dụ: cơng nghệ 130nm/ 90nm/ 65nm/ 45nm/ 32nm/ 22 nm… Cấu tạo vi xử lý Vi xử lý cấu tạo từ nhiều thành phần với chức chuyên biệt, phụ thuộc vào... chúng cao Có tất loại cache L1, L2 L3 Trong trình CPU xử lý, L1 cache kiểm tra xem L2 cache có cần hay khơng, có lệnh từ người dùng chờ xử lý hay khơng Sau L2 cache tiếp tục lấy thông tin từ... cờ trạng thái… CPU - Bộ ALU 12 3.3 Bộ số học luận lý ALU (Arithmetic Logic Unit) CPU - Bộ ALU 13 ▪ ALU giữ vai trò tính tốn CPU ▪ ALU sử dụng hai ghi toán hạng OP1 OP2 để giữ tốn hạng kết ▪ ALU