Tài liệu tham khảo Giáo trình kiến trúc máy tính I gồm 7 chương trình bày các vấn đề chung nhất, các thành phần cơ bản nhất cấu thành nên máy tính hiện đại nhằm trang bị cho sinh viên các nội dung chủ yếu - Chương 2 Các bộ phận cơ bản của máy tính
Chương II: Các phận máy tính Chương II: Các phận máy tính Vì tính phức tạp phận máy tính, phần tơi giới thiệu sơ qua hình dáng bên ngồi, vị trí nằm máy tính, chức làm việc với mục đích nắm bắt đặc tính chính, giúp ta tháo gỡ, láp ráp máy tính để bàn hiểu ñược nguyên lý hoạt ñộng bản, liên kết thiết bị máy tính 2.1 Bộ xử lý (CPU) Bộ vi xử lý CPU (Central Processing Unit) cốt lõi máy vi tính Những vi xử lý tương thích hãng AMD Cyrix có cách phân bố chân vi mạch hoạt động tương thích với xử lý Intel, nói đến vi xử lý Intel, hãng chiếm thị phần lớn giới CPU Trong hình 2.1 minh họa tổ chức máy tính theo hướng BUS đơn giản CPU não máy tính, đóng vai trị thi hành chương trình lưu nhớ cách nạp lệnh, kiểm tra chúng thi hành lệnh Bộ ñiều khiển (control block) chịu trách nhiệm tìm nạp lệnh từ nhớ định loại CPU chứa nhớ nhỏ có tốc độ cao, dùng ñể lưu trữ kết tạm thời thông tin ñiều khiển Bộ nhớ gồm ghi (register), ghi có chức cụ thể Thanh ghi quan trọng đếm chương trình (PC- program counter) ñến lệnh thi hành ALU-bộ xử lý logic-số học, thực phép tính số học phép cộng (+) luận lý logic logic AND, OR http://www.ebook.edu.vn 30 Chương II: Các phận máy tính Central Processing Unit - CPU Control Block ALU Registers I/O devices Main memory Disk Printer Bus Hình 2.1 Tổ chức máy tính theo hướng BUS ñơn giản Phụ thuộc vào số bit ghi mà ta có CPU bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit Các máy tính đại ngày loại CPU 64 bit Một thông số quan lựa chọn mua CPU tốc ñộ ñựơc ño MOPS (Millions of Operations Per Second) hay ngày hay dùng TFOPS (Tera Floating Point Operations Per Second), nhiên thực tế lại hay dựa vào tần số ghi kèm để nói đến tốc độ tương đối CPU Hình dáng bên ngồi CPU đại ngày có dạng hình 2.2 Intel Pentium AMD Athlon 64 Hình 2.2 Hình dáng bên ngồi CPU http://www.ebook.edu.vn 31 Chương II: Các phận máy tính Các thơng số quan trọng vi sử lý: a) Hãng sản xuất model (Processor make and model) Trên thị trường máy tính cá nhân chủ yếu có hãng sản xuất CPU chiếm hầu hết thị phần AMD Intel Tuy CPU hãng có đặc tính tốc độ gần nhau, khơng thể cài đặt AMD-CPU vào bo mạch (Motherboard) dùng cho Intel-CPU ngược lại b) Dạng Socket (Socket type) Tính chất xác định số lượng, hình dạng, cách xếp chân loại CPU phải ñược gắn vào bo mạch có socket loại hay nói cách khác loại khe cắm CPU Trong bảng 2.1 cho thấy loại CPU dùng với loại Socket loại nâng cấp (upgrade) được, cịn hình 2.3 cho thấy số vi xử lý với dạng Socket khác Socket 370 Socket 478 Hình 2.3 Một số loại Socket Socket 775 c) Tốc ñộ ñồng hồ xung (Clock Speed - CS) Tốc độ đồng hồ xung CPU thường tính megahertz (MHz) gigahertz (GHz) Chúng ta thường dùng thơng số để nói đến tốc độ xử lý CPU Tuy nhiên, lúc CS CPU lớn CPU mạnh Ví dụ, 3.0 GHz Celeron CPU chậm 2.6 http://www.ebook.edu.vn 32 Chương II: Các phận máy tính GHz Pentium 4, Celeron có nhớ ñệm cache L2 nhỏ tốc ñộ kênh truyền chủ (host-bus) thấp ðặc biệt AMD Intel có khác biệt lớn, AMDCPU chạy với CS thấp Intel, làm khoảng 50% cơng việc nhiều Intel xung đồng hồ (clock tick) Do AMD Athlon 64 chạy 2.0 GHz tương ñương với Intel P4 chạy 3.0 GHz Chính CS AMD-CPU ln thấp intel, nên AMD có ký hiệu model 3000+ để tốc độ tương ñương với 3.0 GHz Intel Socket Khả nâng cấp CPU gốc CPU nâng cấp Slot khơng Pentium II/III, Celeron khơng có Athlon khơng có Slot A khơng 370 có, hạn chế Celeron, Pentium III, VIA Celeron, Pentium III 423 không Pentium khơng có 462 có Athlon, Athlon XP, Sempron Sempron 478 có Celeron, Celeron D, Celeron D, Pentium Pentium 4 754 tốt Sempron, Athlon 64 Sempron, Athlon 64 775 tốt Celeron D, Pentium Celeron D, Pentium 4, Pentium D 939 tốt Athlon 64, Athlon 64/FX Athlon 64, Athlon 64/FX, Athlon 64 X2 940 tốt Athlon 64 FX, Opteron Athlon 64 FX, Opteron Bảng 2.1 Các loại socket CPU tương ứng http://www.ebook.edu.vn 33 Chương II: Các phận máy tính d) Tốc độ ñường truyền chủ (host-bus speed) Hay gọi front-side bus (FSB) speed, hay FSB speed, hay ñơn giản FSB ñể tốc ñộ truyền liệu CPU vi mạch (chipset) Tốc ñộ FSB giúp tăng hiệu suất CPU CPU có CS AMD intel thực truyền liệu nhớ cache khác nhau, chất ñều số lượng lớn gói liệu truyền giây Theo cách tính máy tính với FSB 100 MHz, chu kỳ xung ñồng hồ lại truyền lần tương đương với máy tính CPU FSB họat động FSB 400 MHz e) Kính thước nhớ đệm (Cache size) Cache loại nhớ có tốc ñộ cao nhiều so với nhớ (main memory) Các CPU dùng hai loại nhớ cache L1 (Level 1) L2 (Level 2) ñể tăng hiệu suất CPU cách tạm thời lưu trữ liệu cần truyền CPU nhớ vào cache Cache L1 cache nằm CPU khơng thể thay đổi khơng thiết kế lại CPU Cache L2 cache nằm nhân CPU, có nghĩa chế tạo CPU với kích thước L2 khác Như cache lớn tốt, giúp cho tốc ñộ xử lý chung máy tính nhanh Ví dụ: P4 2.8Ghz (511)/Socket 775/ Bus 533/ 1024K/ Prescott CPU có nghĩa là: - P4, viết tắc từ Pentium 4, tức tên loại CPU ðây CPU hãng Intel 2.8 Ghz, tốc ñộ xung ñồng hồ vi xử lý Con số thước ño sức mạnh vi xử lý, khơng phải tất ðôi lúc số nhằm so sánh tương ñối sức mạnh CPU Con số 511 phía sau số thể chất lượng vị CPU toàn sản phẩm http://www.ebook.edu.vn 34 Chương II: Các phận máy tính thuộc dịng Con số quy ước hãng Intel Số cao chứng tỏ CPU tốt - Socket 775, loại khe cắm CPU ðây đặc tính để xét tương hợp vi xử lý mainboard Bo mạch chủ phải hỗ trợ loại socket vi xử lý hoạt động - Bus 533, tốc ñộ "lõi" ñường giao tiếp CPU mainboard Một CPU ñược ñánh giá nhanh hay chậm tuỳ thuộc lớn vào giá trị Vi xử lý chạy bus 533 đương nhiên hẳn so với vi xử lý chạy ñược bus 400 Mhz - 1024K, nhớ ñệm vi xử lý ðây vùng chứa thông tin trước ñưa vào cho vi xử lý trung tâm (CPU) thao tác Thường tốc độ xử lý CPU nhanh so với việc cung cấp thông tin cho xử lý, cho nên, khơng gian nhớ ñệm (cache) lớn tốt CPU lấy liệu trực tiếp từ vùng Một số Vi xử lý cịn làm nhớ đệm nhiều cấp Số 1024 mà bạn thấy dung lượng nhớ ñệm cấp 2, 1024 KB = MB - Prescott tên dịng vi xử lý Intel Dịng vi xử lý có khả xử lý video siêu việt dòng vi xử lý cơng nghệ Intel Tuy nhiên, dịng CPU tương đối nóng, tốc độ xung đồng hồ tối ña ñạt 3.8 Ghz Sự khác biệt AMD Intel a) Cách ñặt tên AMD ðược gọi theo tên không xuất xung nhịp thực CPU, thay vào số ñể so sánh tương ñương với hệ Intel Pentium tương ứng Ví dụ tên gọi CPU AMD Athlon 64 3000+, không xuất xung nhịp thực CPU ðây ñiều khác lạ ñối với người Việt Nam thường quen http://www.ebook.edu.vn 35 Chương II: Các phận máy tính đánh giá khả CPU theo tên gọi “có xung nhịp kèm theo”, ví dụ mẫu đối thoại sau: A: Máy nhà B dùng CPU ? Máy dùng Pentium 2GHz B: Máy dùng CPU Pentium 3GHz A: Vậy máy bạn nhanh máy Cách nghĩ gọi tên thói quen dùng CPU Intel Cách so sánh hiệu ñúng CPU sản xuất theo cơng nghệ , đó, CPU có xung nhịp cao có hiệu tốt Nhưng ta so sánh CPU hãng khác nhau, cơng nghệ chế tạo khác hiệu khơng cịn đơi với xung nhịp Ví dụ so sánh CPU AMD Intel có tốc độ 1,8GHz, CPU AMD có hiệu vượt trội hồn tồn so với CPU Intel Chính từ điều mà hãng AMD khơng cịn đặt tên CPU dựa theo xung nhịp Bắt đầu từ dịng Athlon XP hệ K7 trở ñi, AMD ñã ñặt tên sản phẩm tên sản phẩm cộng với số phía sau Vd: AMD Athlon XP 2500+ : số 2500+ có ý nghĩa CPU Athlon XP có hiệu tương đương CPU 2500MHz cấp Intel Tương tự vậy, CPU Athlon 64 3000+ 1800MHz ñược AMD xác ñịnh có hiệu tương đương CPU 3000MHz Intel Sự tương ñương ñây ñược ñánh giá nhiều mặt có giá trị tương đối Intel Sau thời gian AMD đưa cách đặt tên cho dịng CPU ñể bàn, Intel ñã nhận khuyết ñiểm tên gọi CPU có kèm theo xung nhịp Khuyết điểm họ khơng thể đưa thị trường CPU có tốc độ ngày cao Vi kiến trúc NetBurst Intel áp dụng cho dịng CPU Pentium áp dụng để sản xuất CPU có xung nhịp cao 4-5GHz http://www.ebook.edu.vn 36 Chương II: Các phận máy tính xung nhịp cao ln đơi với vấn ñề lượng ñiện tiêu thụ, hiệu không tỉ lệ thuận với mức xung tăng thêm, ñặc biệt vấn ñề tản nhiệt Khi tung dịng CPU Pentium dùng đế cắm LGA 775, Intel khơng cịn kèm theo xung nhịp tên gọi CPU Họ ñặt tên CPU theo serie hãng xe BMW thường làm Ví dụ Pentium 630 630 tên model CPU thuộc serie 6xx b)Các cơng nghệ tiêu biểu AMD - Tích hợp Memory Controller (Hình 2.4) : Trong hầu hết CPU mới, Memory Controller nằm nhân CPU, có xung nhịp với CPU (CPU có tốc độ 1,8GHz Memory Controller có tốc độ 1,8GHz) Dữ liệu từ RAM ñược truyền trực tiếp vào CPU, ñộ trễ thấp, khơng cịn tượng thắt cổ chai Lúc người dùng sử dùng RAM tốc độ cao có lợi Hình 2.4 Bố trí memory kiểu AMD - Cơng nghệ HyperTransport : cơng nghệ kết nối trực kiểu ñiểm-ñiểm, kết nối với RAM chipset HyperTransport bus (HTT) có băng thơng lớn mở đồng thời chiều (như hình minh họa 2.4) http://www.ebook.edu.vn 37 Chương II: Các phận máy tính Intel - Intel sử dụng kiểu thiết kế Memory Controller nằm chipset (Hình 2.5) , Memory Controller có tốc độ định ,có tên Front Side Bus Dữ liệu từ RAM bắt buộc phải ñến chipset vào ñược CPU ðộ trễ thiết kế lớn tồn nút thắt cổ chai chipset Hình 2.5 Bố trí memory kiểu Intel - Cơng nghệ Hyper Threading Sử dụng công nghệ giúp tận dụng hiệu tài nguyên dư thừa CPU, CPU Intel có Hyper Threading chạy nhanh CPU Intel khơng có Hyper Threading khoảng từ 10%-20% CPU nhân có Hyper Threading ñược hệ ñiều hành nhận diện thành CPU (1 physical, logical) CPU ñơn luồng, thời ñiểm CPU thực ñược tác vụ c) Tỏa nhiệt ðây thơng số mà Việt Nam đáng quan tâm điều kiện khí hậu nước ta nóng Các CPU AMD trước thường tỏa nhiệt nhiều khơng thích hợp cho khí hậu nóng nước ta Có thể diểm mà AMD khơng có đầu tư quảng bá sản phẩm Việt Nam Tuy nhiên từ AMD K8 với cơng nghệ 90nm mát, khơng cịn nóng hệ K6, K7 CPU Athlon 64 3000+ không ngoại lệ http://www.ebook.edu.vn 38 Chương II: Các phận máy tính Trong Intel trọng việc tăng xung tần ñã làm cho CPU tỏa nhiệt độ khơng thể chấp nhận Trong thời gian gần Intel ñã nhận ñiều ñang ñầu tư nhiều vào giải vấn ñề Trong ñiều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Nam, 360C AMD nhiệt độ lí tưởng, CPU tỏa nhiệt ít, người dùng lo lắng tiếng ồn, vấn ñề quạt tản nhiệt sử dụng CPU AMD Lúc hệ thống dùng AMD mát tĩnh lặng Cịn Intel, nhiệt độ CPU cao góp phần làm nhiệt độ thùng máy mơi trường tăng lên Người sử dụng phải lưu ý ñến vấn ñề quạt tản nhiệt quạt tản nhiệt Intel quay với tốc ñộ cao, ñặc biệt hoạt ñộng vào ban ñêm, tiếng ồn hệ thống dùng Intel phát gây khó chịu người dùng Tóm lại mua CPU ngồi việc cần ý thông số giá cả, cơng nghệ, tốc độ xử lý cịn cần lưu ý đến loại socket để đảm bảo tương thích thiết bị lắp ráp Vấn ñề tỏa nhiệt Việt Nam quan trọng cần ý 2.2 Bản mạch (Mainboard) Mainboard trung tâm ñiều khiển hoạt ñộng máy tình đóng vai trị trung gian giao tiếp CPU thiết bị khác máy tính Bản mạch nơi để chứa đựng (cắm) linh kiện ñiện tử chi tiết quan trọng máy tính cá nhân như: vi xử lý CPU (central processing unit), thành phần CPU, hệ thống bus, nhớ, thiết bị lưu trữ (ñĩa cứng, ổ CD,…), card cắm (card hình, card mạng, card âm thanh) vi mạch hỗ trợ Form factor ðặc tính qui định kích thước mainboard cách bố trí thân máy tính (case) Chuẩn thống trị http://www.ebook.edu.vn 39 Chương II: Các phận máy tính phẳng (land) lỗ (pit) Người sản xuất dùng khuôn ñể ñúc nhiều phiên CD-ROM • CD-R (RECORDABLE COMPACT DISK) đọc từ ổ đĩa CD-ROM bình thường Ðĩa có đặc điểm ghi Ðĩa trống ñược phủ lớp chất nhạy màu Dưới tác dụng tia laser, lớp ñổi màu dùng ñặc ñiểm ñó dể lưu trữu liệu Loại ñĩa cịn có tên WORM (write once read many) • CD-WR (writeable/readable compact disk) dùng laser ñể ñọc ghi liệu Ðiểm khác bề mặt ñĩa ñược phủ lớp kim loại mỏng Trạng thái lớp kim loại ñược thay ñổi tác dụng tia laser • DVD (Digital Versatile Disc hay Digital Video Disc) giống CD có mật độ ghi cao nhiều lưu trữ nhiều thơng tin ðặc biệt số định dạng có khả ghi nhiều lớp dùng ñược hai mặt DVD có nhiều loại DVD-ROM, DVD-R (Digital Versatile Disc – Recordable), DVD-RAM (Digital Versatile Disc - Random Access Memory), DVD-RW, Laser dùng ñể ñọc ghi ñĩa quang laser bán dẫn Năng lượng tia laser thấp, khoảng mw Với lượng này, tia laser khơng nguy hiểm đến mắt Mặc dù cần tránh nhìn trực tiếp vào tia laser sửa chữa bảo trì ổ đĩa CD-ROM Nguồn laser ln tắt đưa đĩa vào ổ, ổ đĩa laser an tồn cho người sử dụng Ðể đọc thơng tin phản xạ từ tia laser, Ổ đĩa quang cịn trang bị điốt cảm quang: Ðiốt kiểm tra cường ñộ tia laser Ðiốt đo cường độ laser để hiệu chỉnh cơng suất phát sáng giảm theo thời gian Ðiốt ñọc dùng để tín hiệu quang thành tín hiệu điện ñể xử lý tiếp Ðĩa quang áp dụng nguyên tắc mã hố tương tự đĩa từ Mã hay dùng mã RLL tiết kiệm http://www.ebook.edu.vn 48 Chương II: Các phận máy tính ñiện tích tự ñịnh thời Ðiểm khác ñĩa quang ñĩa từ ñĩa quang cần kiểm tra sửa lỗi nhiều Thông tin dễ bị nhiễu chẳng hạn hạt bụi nằm nguồn laser nơi cần ñọc ñĩa Ðĩa quang cần nhiều thơng tin CRC ñĩa từ Lỗi ñọc phải ñược phát sửa lại dùng mã CRC ñi kèm theo liệu Một ñặc tính quan trọng ổ ñĩa quang mà mua ñĩa cần biết tốc ñộ ñọc/ghi Các tốc độ đọc ghi liệu thơng dụng ngày 24X, 32X, 48X, 52X 2.6 Bộ nhớ RAM ROM a)Các khái niệm nhớ Các tế bào nhớ (storage cell): Bộ nhớ lưu giữ thông tin dạng dãy số nhị phân 0, đại diện cho có mặt điện áp tín hiệu, đại diện cho vắng mặt Vì bit đại diện mức điện áp, nên điện áp phải ñược trì mạch ñiện tử nhớ, gọi tế bào nhớ Nội dung lưu giữ tế bào nhớ chép bus linh kiện chờ khác, gọi ñọc (reading) Một số tế bào nhớ cho phép chép vào thân mức tín hiệu lấy từ bus ngoài, gọi ghi vào (writing) Bằng cách xếp liên kết tế bào nhớ thành hàng cột (ma trận), người ta xây dựng nên mạch nhớ nhiều triệu bit Các ma trận tế bào nhớ ñược chế tạo chip silic nhỏ giống mạch tích hợp RAM slot (hình 2.10) Dùng để cắm RAM vào main mà ta nhận dạng đầu khe cắm RAM ln có cần gạt ñầu Tùy loại RAM (SDRAM, DDRAM, RDRAM) mà giao diện khe cắm khác => Mua RAM cho máy phải biết máy có slot cho loại http://www.ebook.edu.vn 49 Chương II: Các phận máy tính Hình 2.10 Slot để cắm RAM Interface: cấu trúc bên memory Khi mua RAM cần phải xem có phù hợp với (ăn khớp) RAM slot máy khơng Hình 2.11 hình dạng vài loại RAM Hình 2.11 Hình dáng bên ngồi số loại RAM RAM ROM: Có hai dịng nhớ phổ biến có tên gọi tắt RAM ROM Mạch nhớ truy cập ngẫu nhiên (random - access memory - RAM) nhớ (main memory) bên máy tính, nơi lưu trữ tạm thời liệu lệnh chương trình ñể Bộ xử lý (BXL) truy cập nhanh chóng Thuật ngữ "truy cập ngẫu nhiên" có ý nhấn mạnh tính chất kỹ thuật quan trọng: vị trí lưu trữ RAM truy cập trực tiếp Nhờ thao tác truy tìm cất trữ thực nhanh nhiều so với thiết bị lưu trữ ổ ñiã hay ổ băng từ Nội dung lưu giữ RAM khơng cố định - có nghĩa phải ln có nguồn ni để trì nội dung nhớ đó, điện thơng tin Kích thước RAM thường ño ñơn vị megabyte (MB) Bao nhiêu RAM đủ? Ðây câu hỏi chắn ta ñặt mua sắm hay nâng cấp máy tính Windows XP SP2 chạy với 128MB RAM, ñạt ñược hiệu tốt với 256MB RAM trở ñi http://www.ebook.edu.vn 50 Chương II: Các phận máy tính Dịng thứ hai nhớ đọc (read-only memory - ROM) Nội dung ROM đọc q trình hoạt động bình thường máy tính Bộ nhớ ROM loại cố định (nonvolatile), nên trì nội dung nhớ khơng có điện Nhờ tính này, người ta dùng ROM để lưu giữ chương trình BIOS khơng thay đổi b) Các loại nhớ : • RAM tĩnh (static RAM - SRAM) lưu giữ bit tế bào dạng chuyển mạch ñiện tử Tế bào SRAM mở mạch ñiện (logic 1) tắt mạch (logic 0) ñể phản ánh trạng thái tế bào Thực tế mạch flip-flop tình trạng set reset Mạch flip-flop giữ nguyên mẫu trạng thái cho ñến ñược thay ñổi thao tác ghi ngắt ñiện Tuy nhiên SRAM có kích thước lớn tốn điện, thường ñược chế tạo sẵn giới hạn 512K Mặc dù có tốc độ nhanh, phức tạp ñắt tiền, SRAM ñược sử dụng phận cần tốc ñộ nhớ cache chẳng hạn • RAM ñộng (dynamic RAM - DRAM) lưu giữ bit dạng điện tích chứa tụ điện cực nhỏ, điện dung thân transistor MOS đóng vai trị chuyển mạch phần tử điều khiển Có khơng có điện tích tụ ñiện tương ứng với logic logic Do tụ điện nhỏ nên điện tích nạp phóng nhanh, cỡ chục nanơ giây Bởi kích thước nhỏ khơng tiêu thụ điện nên DRAM có mật độ lưu trữ cao giá rẻ Nhược điểm DRAM khơng giữ thông tin lâu vài miligiây, nên phải thường xuyên nạp lại lượng cho gọi làm tươi hay hồi phục (refresh), thực chất làm ñầy lại điện tích cho tụ điện nhớ tí hon • DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) http://www.ebook.edu.vn 51 Chương II: Các phận máy tính SDRAM tên gọi chung dịng nhớ máy tính, phân SDR (Single Data Rate) DDR (Double Data Rate) Do gọi cách xác, có hai loại RAM SDR SDRAM DDR SDRAM Cấu trúc hai loại RAM tương đối giống nhau, DDR có khả truyền liệu hai ñiểm lên xuống tín hiệu nên tốc độ nhanh gấp đơi Trong thời gian gần ñây xuất chuẩn RAM dựa tảng DDR DDR-II, DDR-II có tốc ñộ cao nhờ cải tiến thiết kế • Bộ nhớ ROM thực chất tổ chức ghép nối sẵn mạch ñiện ñể thể trạng thái có nối (logic 0) khơng nối (logic 1) Cách bố trí trạng thái tùy yêu cầu, ñược chế tạo sẵn ROM sản xuất Khi vi mạch ROM ñược chế tạo xong nội dung khơng thể thay ñổi ROM dùng hệ BIOS cũ thuộc loại bật máy tính chương trình chứa sẵn lấy để chạy khởi ñộng máy (bao gồm bước kiểm tra chẩn đốn, hỗ trợ phần mềm sở hợp phận hệ thống máy) Ta không muốn khơng thể thay đổi điều chương trình cốt tử Tuy nhiên phát có lỗi ROM cần đưa vào thơng số BIOS để phù hợp với thiết bị ngoại vi thật tai họa Gần có giải pháp dùng flash BIOS, thay phần ROM loại EEPROM, vi mạch ROM lập trình xóa điện (Electrically Erasable Programmable ROM) Phương pháp cho phép xóa số địa chỉ, khơng phải toàn vi mạch giữ nguyên board • SIMM (single in-line memory module) Ðây loại mơ đun nhớ hàng chân để dễ cắm vào ổ cắm thích hợp board mẹ SIMM gồm nhiều vi mạch nhỏ DRAM ñược gắn mạch in nhỏ, ñể tổ chức thành loại mơđun từ 1MB đến 16MB SIMM loại cũ có 30 chân, phổ biến 72 chân nên nhà thiết kế có nhiều phương án cấu http://www.ebook.edu.vn 52 Chương II: Các phận máy tính hình Ðây loại thuận lợi cho việc nâng cấp nhớ ta Cần lưu ý có nhều loại RAM khác nhau, mua RAM phải biết loại dùng cho máy tốc ñộ BUS tối ña cho RAM mà mainboard hỗ trợ nên lựa loại RAM có tốc độ đủ c)Thời gian truy cập: Một nhớ lý tưởng phải ñưa liệu ñược chọn tức khắc lên ñường liệu vi mạch nhớ Tuy nhiên thực tế ln tồn thời gian trễ thời điểm tín hiệu ñịa lối vào có hiệu lực thời ñiểm liệu có mặt đường liệu, gọi thời gian truy cập (access time) Mặc dù thời gian tính nanơ giây làm chậm tốc độ hoạt động chung tồn hệ thống, nên xử lý phải đợi, có đến xung nhịp Các máy PC loại cũ sử dụng chip DRAM có thời gian truy cập vịng 60-80 nanơgiây Các máy tính dùng loại nhanh 60 nanôgiây Thời gian truy cập nhanh DRAM đắt 2.7 Bàn phím (keyboard) Thành phần bàn phím phím ấn Phím ấn có tác dụng cảm biến lực ñược dùng ñể chuyển lực ấn thành ñại lượng ñiện Ðại lượng ñiện ñược xử lý tiếp thành tín hiệu số để truyền đến máy vi tính cá nhân Vì phím ấn phân loại tùy theo nguyên tắc cảm biến sau: • • • Phím cảm biến điện trở (thay đổi ñiện trở), Phím cảm biến ñiện dung (thay ñổi ñiện dung), Phím cảm biến ñiện từ (thay ñổi dịng điện theo hiệu ứng Hall), http://www.ebook.edu.vn 53 Chương II: Các phận máy tính Bàn phím thơng dụng cho loại máy vi tính cá nhân tương thích IBM loại MF101 hay MF102 Số 101 102 số phím bàn, số phím thường giao động khoảng 90104 nhiên có bàn phím 130 nút Bàn phím đại ngày cho ngơn ngữ tiếng Anh lại theo loại gọi QWERTY, ñược lấy từ ký tự bàn phím 2.8 Chuột (mouse) Thiết bị nhận liệu vào dạng vị trí điểm tương đối gọi chuột (mouse) Ta gọi cách xác ñịnh toạ ñộ chuột tương đối chuột thiết bị đo vận tốc di chuyển trỏ Từ giá trị vận tốc tương ñối này, hàm ngắt hệ ñiều hành tính vị trí trỏ (cursor) hình Ngun tắc hồn tồn khác phương pháp xác định vị trí tuyệt đối bút quang hay ñiểm vẽ bảng vẽ vectơ Mỗi chuột có từ hai đến năm phím nhấn để đưa tín hiệu chọn vị trí hành Có hai cách phân loại chuột: • • Theo giao diện với máy tính Theo nguyên tắc ño vận tốc chuyển ñộng Theo loại giao diện chuột ta có: Chuột song song (nối với máy vi tính qua cổng song song LPT1 LPT2), • Chuột nối tiếp (nối hữu tuyến với cổng COM1 COM2, nối vô tuyến với cổng tia hồng ngoại hay nối qua vi ñiều khiển 8042 chuột PS/2) • Theo nguyên tắc ño vận tốc chuyển ñộng ta có: • Chuột (dùng viên bi sắt phủ cao su ñể ño chuyển ñộng) http://www.ebook.edu.vn 54 Chương II: Các phận máy tính • Chuột quang (dùng tín hiệu ánh sáng phản xạ từ bàn chuột (mouse pad) để đo chuyển động) 2.9 Card hình (VGA Card) Trong máy tính cá nhân hệ trước, nội dung hình vi xử lý trực tiếp quản lý Nội dung hình truy nhập trực tiếp qua ñịa nhớ Tài nguyên xử lý không bị ảnh hưởng nhiều máy làm việc chế độ văn (ví dụ hệ ñiều hành MS-DOS) Máy tính ñại làm việc chế độ đồ họa (ví dụ hệ diều hành Windows) Số ñiểm ảnh số màu chế ñộ lớn địi hỏi truy nhập nhanh Nếu khơng có trợ giúp từ bên ngồi, vi xử lý phải dùng phần lớn tài nguyên để điều hợp hiển thị đồ họa Bảng 2.4 cho thấy lịch sử phát triển chuẩn thẻ ñiều hợp hiển thị Năm Chuẩn Ý nghĩa 1981 CGA Colour Graphics Adaptor Kích thước Số màu 640 x 200 Không 160 x 200 16 1984 EGA VGA Enhanced Graphics Adaptor 640 x 350 640 x 480 Video Graphics Array 320 x 200 1987 XGA Extended Graphics Array 1990 SXGA Super Extended Graphics UXGA Array Ultra XGA 800 x 600 1024x768 64 262144 256 16.7 triệu 65536 1280x 1024 65,536 1600 x 65,536 1200 Bảng 2.4 Quá trình phát triển thẻ ñiều hợp hiển thị http://www.ebook.edu.vn 55 Chương II: Các phận máy tính Ðể giải vấn ñề này, nhiều nhà sản xuất cho thị trường thẻ điều hợp hiển thị có tên gia tốc (accelerator) Những thẻ có vi điều khiển nó, phép tính liên quan đến điều hợp hiển thị ñược tiến hành thẻ, giảm gánh nặng cho vi xử lý Thay phải tính tồn điểm ảnh cần hiển thị, vi xử lý cần gửi lệnh ngắn thẻ ñiều hợp hiển thị, phần lại ñược vi xử lý ñồ họa GPU(Graphics Processing Unit) thẻ thực Vi xử lý thẻ ñiều hợp hiển thị ñược thiết kế ñặc biệt cho nhiệm vụ nên làm việc hiệu nhiều vi xử lý Bộ nhớ video Bộ nhớ video (VRAM) chứa nội dung hình ảnh hiển thị thơng tin liên quan đến Chỉ riêng điểm ảnh hình 1600x1200 màu thực cần đến 8MB nhớ (xem bảng 2.5) Nhu cầu nhớ hiển thị khiến phải cắm thêm nhớ video dành riêng cho mục đích Dung lượng nhớ Mb 2Mb Kích thước hình 1024x768 Chiều sâu màu 8-bit số màu 256 800 x 600 16-bit 65,536 1024 x 768 8-bit 256 1284 x 1024 16-bit 65,536 800x600 24-bit 16.7 million 4Mb 1024x768 24-bit 16.7 million 6Mb 1280x1024 24-bit 16.7 million 8Mb 1600x1200 32-bit 16.7 million Bảng 2.5 Dung lượng nhớ video khả hiển thị hình http://www.ebook.edu.vn 56 Chương II: Các phận máy tính Bộ nhớ video cịn gọi đệm khung (frame buffer) Mơt số máy vi tính có vi mạch Chipset mạch dùng phần nhớ làm nhớ video, phương pháp làm giảm ñáng kể khả hiển thị rẻ thẻ cắm ñồ họa Từ hệ Pentium, vi xử lý có cổng gia tốc đồ họa AGP (accelerated graphics port) Cổng cho phép vi xử lý ñồ họa truy nhập trực tiếp nhớ hệ thống cho phép tính đồ họa có nhớ video riêng để lưu trữ nội dung điểm ảnh hình Phương pháp cho phép sử dụng nhớ hệ thống mềm dẻo mà khơng làm ảnh hưởng đến tốc độ máy tính Cổng AGP ngày trở thành chuản máy vi tính đại Ngồi cơng nghệ sản xuất nhớ video khác cho đặc tính nhớ khác Bảng 2.6 cho ta thấy số khác biệt nhớ video Loại nhớ EDO VRAM WRAM SDRAM SGRAM RDRAM 400 400 960 800 800 600 Tốc ñộ truyền cao (MBps) Cổng kép Sing dual dual single single single hay ñơn Chiều rộng 64 64 64 64 64 liệu Thời gian 505050108-10ns 3ns truy cập 60ns 60ns 60ns 15ns Bảng 2.6 So sánh loại nhớ dành cho nhớ video 2.10 Màn hình (Monitor) Cùng với bàn phím chuột, hình thiết bị khơng thể thiếu máy vi tính Cơng nghệ chế tạo ứng dụng http://www.ebook.edu.vn 57 Chương II: Các phận máy tính hình ña dạng.Chương trình ñề cập kỹ ñến loại hình thơng dụng: • Màn hình tia âm cực (cathode ray tube), • Màn hình tinh thể lỏng (liquid crystal display), • Màn hình plasma (plasma display), Phần tử nhỏ ảnh hay thiết bị hiển thị ảnh gọi ñiểm ảnh pixel (picture element) Khái niệm xuất trình nghiên cứu phát triển hình ống tia âm cực Kích thước điểm ảnh hình CRT phụ thuộc vào tham số • Kích thước chùm tia điện tử, • Kích thước hạt photpho, • Chiều dày lớp photpho Kích thước ngang dọc với đơn vị điểm ảnh gọi kích thước hình Màn hình VGA có kích thước 640x480 điểm ảnh Ðộ phân giải định nghĩa kích thước chi tiết nhỏ ño ñược thiết bị hiển thị Một tham số ñể ño ñộ phân giải số ñiểm ảnh ñơn vị chiều dài (inch hay centimet), ñược gọi mật ñộ ñiểm ảnh Mật độ điểm ảnh thường gặp tính theo số ñiểm ảnh inch, viết tắt dpi (dot per inch) Ta cần tránh nhầm lẫn kích thước hình độ phân giải Ðộ phân giải ñược phân loại sau: • Phân giải thấp (l20 dpi) Kích thước điểm ảnh khơng cịn tham số loại hình ma trận ñiểm (dot matrix display) hình LCD ngày Ðiểm ảnh hình ln hình vng kích thước hình thường 640x480, 800x600 hay 1024x768 Kích thước điểm ảnh cần thiết kế ñể tỷ lệ chiều ngang chiều dọc hình 4:3 http://www.ebook.edu.vn 58 Chương II: Các phận máy tính Một màu biểu diễn qua ba màu bản: ñỏ, xanh lục, xanh nước biển tuỳ theo ñộ ñậm nhạt (gray scale) Ðộ sâu màu (color depth) số màu hiển thị ñược cho ñiểm ảnh Tuỳ theo số bit ñược dùng ñể hiển thị màu ta phân loại hình theo mầu sau: • Ðen trắng bit (2 màu), • Màu CGA bit (16 màu), • Màu giả (pseudo color) bit (256 màu), • Màu (high color) 16 bit, • Màu thật (true color) 24 bit • Màu siêu thật (highest color) 32 bit Tốc độ qt hình cịn gọi tần số làm tươi (refresh rate) tham số quan trọng địi hỏi nhiều vấn đề khó giải từ cơng nghệ cơng nghệ ñiều khiển hình Ðể mắt thường phân biệt ñược thay đổi tự nhiên hình, tồn hình phải thể lại 30 lần giây Ðiều có nghĩa hình cần có tần số làm tươi tối thiểu 30Hz Tần số làm tươi hình VGA nằm khoảng 30 ñến 60Hz, thời gian tồn ảnh nhỏ 33 ms Tần số không cao thách thức lớn cho hình, loại chậm LCD Một ñiểm ảnh LCD cần từ 50 ñến 250 ms ñể thay ñổi trạng thái MÀN HÌNH TINH THỂ LỎNG Tinh thể lỏng ñược nhà thực vật học người ÁO, Friedrich Reinitzer, phát vào cuối kỷ l9 Một thời gian ngắn sau, khái niệm tinh thể lỏng ñược nhà vật lý học người Ðức Otto Lehmann nhắc ñến lần ñầu tiên Từ năm 1971, hình tinh thể lỏng ứng dụng nhiều lĩnh vực: TV, máy ảnh số, hình máy tính v.v Ngày nay, hình tinh thể lỏng để bàn hay hình máy tính xách tay chế tạo từ hai ngun tắc chính: • DSTN (dual-scan twisted nematic) • TFT (thin film transistor) http://www.ebook.edu.vn 59 Chương II: Các phận máy tính Tinh thể lỏng LCD (liquid crystal display) chất lỏng hữu mà phân tử có khả phân cực ánh sáng dẫn ñến thay ñổi cường ñộ sáng Trường tĩnh ñiện ñược dùng ñể ñiều khiển hướng phân tử tinh thể lỏng MÀN HÌNH TFT Màn hình LCD màu hay cịn gọi hình ma trận chấm (dot matrix display) có điện cực lọc màu riêng cho ñiểm tinh thể lỏng Mỗi ñiểm ảnh bao gồm ba ñiểm màu riêng biệt Màn hình ma trận chủ động (active matrix display) tối ưu hố q trình định địa nạp ñiểm ảnh Màn hình ma trận chủ ñộng dùng transistor màng mỏng TFT (thin-film transistor) làm công tắc chuyển mạch cho điểm màu Transistor đóng mạch nhanh (trong vài micrơ giây), tụ điện mắc song song với giữ trạng thái dịng mạch lâu transistor dịng khác tiếp tục đóng mạch Màn hình TFT sản xuất theo cơng nghệ vi ñiện tử chứa vi mạch ñiều khiển hình MÀN HÌNH PLASMA Ngun tắc hình plasma giống ngun tắc đèn Neon Màn hình plasma thường có màu đặc trưng xanh hay vàng đỏ Màn hình plasma gồm nhiều khí trơ hàn kín tương ứng với điểm ảnh Mỗi Ơ khí trơ có hai ñiện cực Khi hiệu ñiện vượt giới hạn định, khí trơ ion hóa phát sáng Ngun tắc điều khiển hình loại ñơn giản hình LCD Nhược ñiểm hình loại thời gian làm việc ngắn, tiêu thụ nhiều lượng Ðộ tương phản vào khoảng 10:1 Màn hình plasma dùng cho máy tính xách tay Toshiba Compaq Ngày chúng khơng thể cạnh tranh với hình tinh thể lỏng tiên tiến Màn hình LCD dùng máy chiếu ảnh (có vai trị phim máy chiếu bóng) để có hình ảnh rộng http://www.ebook.edu.vn 60 Chương II: Các phận máy tính 2.11 Card mạng (Network adapter) Modem Thiết bị ñầu tiên cần ñể xây dựng mạng card mạng (Network Interface – Card NIC) Mỗi máy tính mạng cần NIC NIC với driver thực chức chính: truyền nhậ thơng tin dạng data frame Trên NIC phải có đầu nối với cáp mạng, thông dụng loại BNC (viết tắt bayoner connector) dùng cho cáp ñồng trục RJ45, dùng cho cáp dạng dây đên thoại NIC cịn phụ thuộc vào loại mạng dùng mà thông dụng ngày loại Ethernet (10Mbit/s), Fast Ethernet (100Mbit/s) Gigabit Ethernet (1000Mbit/s) Modem Cùng với ñà sử dụng máy tính năm qua, việc máy tính cần giao tiếp với máy tính khác chuyện hiển nhiên xảy Modem ñời với việc ứng dụng mạng lưới điện thoại có sẵn để kết nối máy tính đặt xa Ví dụ, kết nối máy tính cá nhân nhà với máy tính đặt nơi làm việc, với hệ thống ngân hàng nước, với bảng thơng báo điện tử, mà phổ biến ngày truy cập Internet Những modem ñại truyền liệu với tốc ñộ từ 28800 bit/s ñến 57600 bit/s, tốc ñộ ñược coi chậm, ñời modem với công nghệ ADSL http://www.ebook.edu.vn 61 Chương II: Các phận máy tính CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP CHƯƠNG II CPU có thành phần chủ yếu nào? mơ tả hoạt động thành phần Một máy tính đơn giản tổ chức nào? Hãy nêu khác biệt vi xử lý hãng Intel hãng AMD Tần số CPU có phải tốc độ xử lý khơng? giải thích rõ khác tần số CPU hãng Intel hãng AMD Cho biết loại mạch thơng dụng ngày ngồi thị trường Cho biết mainboard ñược cắm phận gì? Mơ tả vận hành ổ đĩa cứng Cách lưu trữ thơng tin ổ đĩa cứng Nguyên tắc vận hành ñĩa quang Ưu khuyết ñiểm loại ñĩa quang Cho biết khác biệt nhớ RAM ROM Liệt kê số loại RAM thơng dụng đặc tính kỹ thuật Bộ xử lý đồ họa GPU khác CPU điểm gì? điểm đặc biệt nhớ video so với loại nhớ khác Hãy cho biết thể loại hình đặc tính loại http://www.ebook.edu.vn 62 ... màu 25 6 800 x 600 16-bit 65,536 1 024 x 768 8-bit 25 6 128 4 x 1 024 16-bit 65,536 800x600 24 -bit 16.7 million 4Mb 1 024 x768 24 -bit 16.7 million 6Mb 128 0x1 024 24 -bit 16.7 million 8Mb 1600x 120 0 3 2- bit... máy tính cần giao tiếp v? ?i máy tính khác chuyện hiển nhiên xảy Modem ñ? ?i v? ?i việc ứng dụng mạng lư? ?i ? ?i? ??n tho? ?i có sẵn để kết n? ?i máy tính đặt xa Ví dụ, kết n? ?i máy tính cá nhân nhà v? ?i máy tính. .. song (n? ?i v? ?i máy vi tính qua cổng song song LPT1 LPT2), • Chuột n? ?i tiếp (n? ?i hữu tuyến v? ?i cổng COM1 COM2, n? ?i vô tuyến v? ?i cổng tia hồng ngo? ?i hay n? ?i qua vi ? ?i? ??u khiển 80 42 chuột PS /2) • Theo