Bài giảng Bảo trì hệ thống - Chương 2: Bo mạch chủ của máy tính cung cấp cho người đọc các kiến thức: Các bộ vi xử lý, bộ nhớ, các khe cắm mở rộng, các vi điều khiển, bài tập thực hành. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
BẢO TRÌ HỆ THỐNG Chương Bo mạch chủ máy tính bangtqh@utc2.edu.vn Nội dung Các vi xử lý Bộ nhớ Các khe cắm mở rộng Các vi điều khiển Bài tập thực hành bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 2 2.1 Các vi xử lý Bộ vi xử lỷ (Microprocessor hay CPU) thành phần quan trọng máy tính Là mạch tích hợp phức tạp gồm nhiều transistor(các CPU hệ ngày có khoảng nx108 transistor) Lịch sử phát triển bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương Lịch sử phát triển CPU 1971 – Intel 4004 Là chip 4-bit với 2.300 bóng bán dẫn đạt xung nhịp 740KHz 1972 – Intel 8008 Là chip 8-bit xung nhịp 500KHz (có thể nâng lên 800KHz) 1974 – Intel 8080 Xung nhịp đẩy lên 2MHz có khả nhận diện 64KB nhớ bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương Lịch sử phát triển CPU 1975 – MOS 6502 Được xem đối thủ Intel 8080 Sản xuất MOS Corporation 1976 – Zilog Z80 Được cựu kỹ sư Intel phát triển Có khả tương thích Intel 8080 cao cấp hơn, hỗ trợ máy tính gia đình ZX Spectrum 1978 – Intel 8086 Nổi tiếng với danh hiệu chip x86 Xung nhịp đạt 5MHz với 29K bóng bán dẫn bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương Lịch sử phát triển CPU 1979 – Intel 8088 Là phiên giá rẻ 8086, sử dụng bus 8-bit trang bị máy tính IBM 1979 – Motorola 6800 Là chip 16-bit nhà sản xuất mở rộng lên 32bit Được trang bị máy Mac đời đầu Apple 1982 – Intel 80286 Là nâng cấp 8086, có xung nhịp 6MHz phiên sau lên tới 25MHz Chip có 134K bóng bán dẫn khơng gian địa 16MB bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương Lịch sử phát triển CPU 1985– Intel 80386 Là chip 32-bit Intel, có 275K bóng bán dẫn (cao 100 lần so với chip 4004) Đạt xung nhịp 40MHz 1987 – Sun SPARC Kiến trúc chip Sparc đến sử dụng hệ thống Sun (nay Oracle) siêu máy tính 1989 – Intel 80486 Nâng cấp 80386, chip x86 có 1,2 triệu bóng bán dẫn Có cache FPU nằm chip bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương Lịch sử phát triển CPU 1990 – IBM RS/6000 IBM thử nghiệm chip RISC thập niên 1970 sau tạo nên máy trạm RS/6000 vào năm 1990 Chip phát triển thành chip POWER để sử dụng máy tính IBM Apple 1993 – Intel Pentium Là chip siêu vơ hướng Ban đầu có xung nhịp 60MHz sau nâng lên 300MHz Chip có 3.1 triệu bóng bán dẫn 1995 – Intel Pentium Pro Cache L2 năm chip, có chức thực thi khơng theo trật tự bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương Lịch sử phát triển CPU 1996 – AMD K5 AMD có nhiều năm sản xuất chip cho Intel K5 chip họ tự thiết kế cạnh tranh với chip Pentium Intel 1996 – DEC Strong ARM Digital Equipment Corpration hãng phát triển dòng chip dựa kiến trúc chip ARM, dùng trag bị số máy PDA Sau StrongARM bán lại cho Intel 1997 – Intel Pentium !! Có 7.5 triệu bóng bán dẫn, xung nhịp đạt 233MHz đến 450MHz bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương Lịch sử phát triển CPU 1999 – Pentium !!! Là phiên nâng cấp Pentium !! Sử dụng tập lệnh SSE có xung nhịp từ 400MHz đến 1.4GHz 1999 – AMD Athlon Là chip đánh bại chip Intel mặt hiệu Có xung nhịp 500MHz phiên sau đạt xung nhịp 1GHz với 22 triệu bóng bán dẫn 2000 – Intel Pentium Sử dụng kiến trúc Netburst, có xung nhịp 1.4GHz tăng lên tối đa 3.8GHz Tích hợp 42 triệu Transistor bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 10 Lịch sử phát triển CPU 2001 – Intel Itanium Là dòng chíp 64-bit khơng dựa tảng x86 Có khả xử lý song song, nhắm tới đối tượng chủ doanh nghiệp không thu nhiều thành cơng 2002 – Intel XScaleARM Là chip nối tiếp dòng StrongARM, trang bị cho nhiều máy PDA Sau XScale bán lại cho hãng Marvell vào năm 2006 2003 – Intel Pentium-M (Centrino) Được thiết kế dành riêng cho dòng máy laptop Có xung nhịp 900MHz tích hợp 77 triệu transistor bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 11 Lịch sử phát triển CPU 2003 – AMD Opteron Là dong chip 64bit x86 AMD dành cho máy trạm máy chủ Tích hợp 105 triệu transistor 2005 – Pentimum-D Là dòng chip nhân intel Intel khởi đầu xu hướng dùng chip nhân máy PC 2006 – Intel Xeon 5300 Dòng chip nhân Intel dành cho máy trạm máy chủ Thực tế Xeon ghép chip nhân lại với nâng tổng số transistor tích hợp lên 582 triệu bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 12 Lịch sử phát triển CPU 2008– Qualcomm SnapDragon ARM Hãng công nghệ không dây sản xuất chip hiệu cao dành cho smartphone dựa kiến trúc ARM Chíp có xung nhịp 1GHz, tích hợp 200 triệu Transistor 2011 – Intel Core i3, i5, i7 Là dòng chip intel Có kiến trúc Sandy Bridge, chip có tối đa nhân tích hợp 995 triệu transistor 2011 – ARMv8 Dòng chip 64-bit có thiết kế cho phép chip sau phát triển tảng ARMv8 có đến 228 nhan bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 13 Phân loại CPU Có nhiều cách để phân biệt CPU với CPU khác dựa kiến trúc thiết kế (Kentsfield, Yorkfield, Sandy Bridge, Haswell), cơng nghệ chế tạo Các thuộc tính giúp phân loại CPU – Tốc độ CPU – Bộ nhớ Cache – Điện sử dụng Công nghệ chế tạo CPU – Công nghệ siêu phân luồng (Hyper Threading Techonology - HTT): Là công nghệ cho phép giả lập thêm CPU CPU vật lý bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 14 Phân loại CPU (tiếp) Công nghệ chế tạo CPU – Công nghệ siêu phân luồng bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 15 Phân loại CPU (tiếp) Công nghệ đa nhân (multi core) – Chế tạo CPU có hai hay nhiều nhân, xử lý vật lý hoạt động song song với nhau, nhân đảm nhận cơng việc riêng biệt bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 16 Phân loại CPU (tiếp) Cơng nghệ (Intel® Turbo Boost) – Là cơng nghệ nâng hiệu suất máy tính lên thêm 20%, giúp hệ thống hoạt động nhanh kéo dài lượng pin, cách tự động điều chỉnh xung nhịp nhân độc lập cho phù hợp với nhu cầu xử lý bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 17 So sánh CPU Intel AMD Bộ xử lý Tốc độ xung nhịp (MHz) So với MMX Cache Đế cắm Cyrix MediaGX 166,180, 200, 233, 266, 300… Pentium MMX có 16K Socket Cyric M II 300, 333, 350… Pentium II Celeron có 64K Socket AMD – K6 166, 200, 233, 266 Pentium Pro Pentium II có 64K Socket AMD – K6/2 300, 333, 366, 380, 400, 450,475 Pentium II có 64K Super Socket AMD – K6-III 400, 450 Pentium III có 320K Super Socket ADM K7 500+ Pentium III có 128K Super Socket bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 18 2.2 Bộ nhớ Bộ nhớ máy tính nới lưu giữ lệnh liệu trước thực chương trình Sự phát triển thiết bị nhớ gắn chặt với phát triển MTĐT Ở đề cập tới RAM ROM bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 19 2.2.1 Bộ nhớ RAM RAM – Random Access Memory tập ghi đánh địa Là nơi lưu lệnh liệu trình xử lý thực thi RAM thường bố trí gần CPU nhằm cải thiện tốc độ truy xuất liệu CPU với thiết bị lưu trữ Dữ liệu RAM khơng lưu lại khơng nguồn điện Các thuộc tính quan trọng RAM – Dung lượng chứa – Tốc độ Bus – Tốc độ lấy liệu bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 20 Phân loại RAM Phân loại theo dạng khe cắm mainboard – SIMM RAM (Single in-line memory module) – Sử dụng nhiều thập niên 1980 ~ 1990 Có 72 chân – DIMM RAM (Dual in-line memory module) – Sử dụng phổ biến ngày • • • • • • 172-pin MicroDIMM, used for DDR SDRAM 184-pin DIMM, used for DDR SDRAM 200-pin SO-DIMM, used for DDR SDRAM, DDR2 SDRAM 204-pin SO-DIMM, used for DDR3 SDRAM 214-pin MicroDIMM, used for DDR2 SDRAM 240-pin DIMM, used for DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM, FBDIMM DRAM • 244-pin MiniDIMM, used for DDR2 SDRAM bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 21 Phân loại RAM (tiếp) SIMM RAM DIMM RAM SIMM RAM 30-pin SIMM RAM 72-pin DIMM RAM 168-pin (SDRAM) DIMM RAM 184-pin (DDR SDRAM) bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 22 Phân loại RAM (tiếp) Phân loại theo công nghệ chế tạo: – DRAM (Dynamic RAM): • Sử dụng tụ điện để lưu liệu Vì tụ điện có xu hướng giải điện nên nên thơng tin bị dần trừ liệu "làm tươi" lại đặn • Có cấu trúc đơn giản (chỉ cần transistor tụ điện cho bit liệu), giá thành rẻ – SRAM (Static RAM): • Sử dụng flip-flop (mạch nhớ có khả lật trạng thái output tùy theo tác động input) làm phần tử nhớ • Khơng cần thao tác “làm tươi” RAM động có tốc độ nhanh hẳn DRAM bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 23 Các loại DRAM SDRAM - Synchronous Dynamic RAM Dùng xung tín hiệu để đồng hóa thứ Sử dụng phổ biến ngày – Single Data Rate SDRAM (gọi tắt RAM SD): 168-pin, sử dụng máy tính trang bị CPU Pentium III trở trước – Double Data Rate SDRAM (gọi tắt DDRAM): 184-pin có tốc độ tryền tải gấp đơi so với SDR nhờ sử dụng sườn lên xuống xung nhịp để thực đồng bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 24 Các loại DRAM (tiếp) DDR2 SDRAM (Double Data Rate SDRAM) – Thường gọi tắt DDR2 – Có 240 chân, xung nhịp 200/266/333/400/533 MHz DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM) – Gọi tắt DDR3 – Có 240 chân, xung nhịp 400/533/666/800 MHz RD RAM (Rambus Direct DRAM) – Phát triển hãng “Rambus” có khả truyền liệu 16bit – Sử dụng khe cắm RIMM (Rambus Inline Memory) mainboard bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 25 Tốc độ RAM Trên nhãn RAM thường ghi tốc độ gấp đôi so với đồng hồ xung nhịp thực (vd: DDR2-800 làm việc xung nhịp thực 400MHz, DDR2-1066 DDR3 làm việc xung nhịp thực 533MHz…v.v.) Tốc độ RAM Chip NorthBridge định Băng thơng RAM – thể lượng liệu truyền từ mạch điều khiển sang RAM xung nhịp (Nhân tốc độ RAM với bit) – Vd1: DDR2-800 có băng thơng 6400 MB/s tương thích với module nhớ PC2-6400 – Vd2: DDR2-1333 có băng thơng 10666 MB/s tương thích với module nhớ PC3-10666 PC3-10600 bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 26 bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 27 bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 28 Tóm tắt RAM bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 29 Bộ nhớ ROM Là nhớ mà CPU có quyền đọc thực khơng có quyền thay đổi nội dung vùng nhớ Sử dụng transistor với vị trí tắt/mở quy định sẵn, cố định ghi lần với thiết bị ghi đặc biệt Khi transistor thiết lập, khơng thể thay đổi Bộ nhớ ROM BIOS ví dụ tiêu biểu bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 30 bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 31 Bộ nhớ ROM (tiếp) ROM-BIOS nơi chứa chương trình BIOS (Basic Input/Output System - Hệ thống vào bản) nhà sản xuất ghi sẵn Tuy nhiên đa số máy tính sử dụng loại nhớ ghi lại xung điện (flash memory) BIOS chứa chương trình khởi động máy tính (POST) Các tham số dành cho BIOS lưu chip RAM gọi CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor - "Bán dẫn bù Oxit Kim loại") sử dụng pin cấp nguồn để giữ thông tin gọi pin CMOS gắn Mainboard Bộ nhớ ROM đắt tiền nên chúng sử dụng cho mục đích định bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 32 2.3 Các khe cắm mở rộng Mỗi khe cắm nối với bus tải tín hiệu.Vì thiết kế để phù hợp với loại card mở rộng, nên khe cắm thiết kế theo nhiều chuẩn khác Nhờ có khe cắm mà ta bổ sung nhiều tính cho máy tính thơng qua card điều hợp Các khe cắm mở rộng cung cấp loạt chức điện tử phức tạp đồng với chức xử lý bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 33 2.3 Các khe cắm mở rộng (tiếp) AGP – Accelerated Graphics Port – Có băng thơng 32-bits – Chuẩn AGP ngun thủy (AGP 1X) cung cấp tốc độ truyền liệu 264Mbytes/s, AGP 2X 528 Mbytes/s, AGP 4X 1Gbytes/s, AGP 8X 2Gbytes/s – Sử dụng điện áp 3.3/1.5/0.8 V bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 34 2.3 Các khe cắm mở rộng (tiếp) PCI – Peripheral Component Interconnect – PCI loại kênh ngoại vi Mainboard thiết kế Intel vào năm 1993 dùng để gắn card mở rộng cung cấp đường truyền tốc độ cao CPU thiết bị ngoại vi (màn hình, mạng, đĩa cứng ngồi…) – Cung cấp khả “plug-and-play” – PCI cho phép chia sẻ ngắt hệ thông IRQ (Interrupt Request) card với – Thiết bị PCI hoạt động tần số 33Mhz với đường truyền có băng thơng 32 64 bits (PCI version2.1 hoạt động xung nhịp 66Mhz) bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 35 bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 36 2.3 Các khe cắm mở rộng (tiếp) PCI Express (viết tắt PCIe) – Nhanh nhiều thiết kế để thay giao diện PCI, PCI-X AGP cho card mở rộng card đồ họa – Sử dụng nhiều kết nối song song kết nối truyền luồng liệu độc lập với đường khác – PCIe 1.1 chuyển liệu với tốc độ 250MB/s hướng luồng, tối đa 32 luồng – Trên lý thuyết PCIe cho phép truyền tải tổng cộng 8GB/mỗi chiều bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 37 bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 38 2.4 Các vi điều khiển Vi điều khiển "máy tính" tích hợp chip, thường sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử Là hệ thống gồm – vi xử lý hiệu xuất đủ dùng (không giống CPU – VXL đa năng) – Bộ nhớ chương trình (ROM), Bộ nhớ liệu (RAM) – Bộ định thời, module vào/ra, Các module biến đổi digtal analog v.v Thường dùng để xây dựng hệ thống nhúng Có nhiều thiết bị điện: máy giặt, lò vi sóng, điện thoại, đầu DVD, dây truyền tự động sx bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 39 2.4 Các vi điều khiển (tiếp) Vi điều khiển khác với xử lý đa (CPU) chỗ hoạt động với vài mạch hỗ trợ bên Các vi điều khiển chủ yế xây dựng theo kiến trúc Harvard (phân biệt rõ ràng nhớ liệu nhớ chương trình, có đường bus riêng để truy cập vào nhớ liệu nhớ chương trình) bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 40 Các họ vi điều khiển thông dụng Họ vi điều khiển (VĐK) AMCC: Do Applied Micro Circuits Corporation (từ tháng 5/4002 IBM sx) – 403 PowerPC CPU (năm 1994): sử dụng nhiều RAID controllers, set-top boxes, network switches – 405 405 PowerPC CPU (năm 1998): sử dụng nhiều digital cameras, modems, set-top boxes… – 440 PowerPC Book-E CPU (năm 1999): tốc độ 800MHz, cache L1 32KB, cache L2 up to 256 KB – PowerPC 460 (năm 2006): giống với PPC 440 tốc độ đạt 1.4GHz – PowerPC 470(năm 2009) : tốc độ 1.8GHz, cache L2 up to 1MB bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 41 Các họ vi điều khiển thông dụng Họ vi điều khiển Atmel: Atmel Corporation – thành lập 1984 sản xuất Sử dụng nhiều chế tạo touchscreen, wireless-tranceivers, LED driver chip – Dòng 8051 ( 8031, 8051, 8751, 8951, 8032, 8052, 8752, 8952 ) – Dòng Atmel AT91 (Kiến trúc ARM THUMB) – Dòng AT90, Tiny & Mega – AVR (Atmel Norway design) – Dòng Atmel AT89 (Kiến trúc Intel 8051/MCS51) – Dòng MARC4 bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 42 Các họ vi điều khiển thông dụng Họ vi điều khiển Freescale Semiconductor: từ năm 2004 sản xuất Motorola Họ vi điều khiển Fujitsu Họ vi điều khiển Intel – – – – – 80186/88 MCS96 MXS296 386EX i960 bangtqh@utc2.edu.vn 16 bit 32 bit Bảo trì hệ thống - Chương 43 Các họ vi điều khiển thông dụng Họ vi điều khiển Microchip – – – – – PIC10F, PIC12F vài PIC16F (từ lệnh 12 bit) PIC16Fxxx, PIC16F1xxx (từ lệnh 14 bit) PIC18F (từ lệnh 16 bit) PIC24F, PIC24E, PIC24H (bus 16 bit) PIC32MX (xử lý liệu 32 bit) Họ vi điều khiển Philips Semiconductors – LPC2000 – LPC900 – LPC700 bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 44 THỰC HÀNH CHƯƠNG Bo mạch chủ máy tính bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 45 Đọc thông số mainboard baogia-phongvu(1).pdf bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 46 Các trường hợp lỗi mainboard Khi bật công tắc nguồn, máy khơng lên hình có tiếng bíp dài Trường hợp thường hỏng RAM Card hình Máy có báo phiên BIOS khởi động hình khơng vào Windows Trường hợp thường hỏng ổ đĩa Máy bị treo sử dụng Trường hợp thường lỗi phần mềm ổ đĩa bị lỗi sector Máy tự động chạy số chương trình khơng theo ý muốn người sử dụng Trường hợp vius bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 47 Nhận dạng lỗi qua tiếng beep AMI BIOS – tiếng bíp ngắn: test hệ thống đạt yêu cầu, không thấy hình kiểm tra lại monitor card video trước tiên, xem cắm chưa Nếu không số chip bo mạch chủ bạn có vấn đề Xem lại RAM khởi động lại Nếu gặp vấn đề có khả bo mạch chủ bị lỗi Bạn nên thay bo mạch tiếng bíp ngắn: Lỗi RAM Tuy nhiên, trước tiên kiểm tra card hình Nếu hoạt động tốt bạn xem có thơng báo lỗi hình khơng Nếu khơng có nhớ bạn có lỗi chẵn lẻ (parity error) Cắm lại RAM khởi động lại Nếu có lỗi bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 48 đảo khe cắm RAM bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 49 ... trì hệ thống - Chương 26 bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 27 bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 28 Tóm tắt RAM bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 29 Bộ nhớ ROM... bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 30 bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 31 Bộ nhớ ROM (tiếp) ROM-BIOS nơi chứa chương trình BIOS (Basic Input/Output System - Hệ thống vào... SDRAM 21 4-pin MicroDIMM, used for DDR2 SDRAM 24 0-pin DIMM, used for DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM, FBDIMM DRAM • 24 4-pin MiniDIMM, used for DDR2 SDRAM bangtqh@utc2.edu.vn Bảo trì hệ thống - Chương 21 Phân