1. 2 Tổ chức máy tính:
1.5.3. Thiết bị ngoại vi:
1.5.3.1. Card màn hình
Card đồ họa (Graphics card) hay còn gọi là card màn hình là một loại thiết bị chuyên xử lý các thông tin về hình ảnh trong máy tính, cụ thể như màu sắc, chi tiết độ phân giải, độ tương phản của hình ảnh.
Bộ phận quan trọng nhất, quyết định sức mạnh của một card đồ hoạ chính là bộ xử lý đồ họa (Graphic Processing Unit) hay còn gọi tắt là GPU có nhiệm vụ riêng biệt là xử lý mọi vấn đề về hình ảnh của máy tính.
Tóm tắt gọn hơn thì card đồ họa sẽ quyết định việc chơi game, xem video, học tập về đồ họa trên máy tính đó là tốt hoặc kém.
Card đồ họa chia làm hai loại: Card rời và card onboard (tích hợp sẵn trên main máy tính). - Card Onboard: Được tích hợp trên bo mạch chủ (main) của máy tính, cụ thể hơn nó được tích hợp vào CPU (CPU là bộ vi xử lý trung tâm, là bộ não điều khiển mọi hoạt động của máy tính) và sử dụng sức mạnh của CPU cùng bộ nhớ RAM (bộ nhớ tạm chứa thông tin của các ứng dụng đang chạy) để hỗ trợ giúp xử lý hình ảnh. Chính vì vậy mà việc xử lý đồ họa của card onboard thường không bằng card rời trong cùng một cấp độ.
Bù lại, Card Onboard lại giúp giảm giá thành đáng kể cho chiếc máy tính. Ngày nay, với công nghệ tiên tiến của các thế hệ CPU thế hệ mới, điển hình là của hàng Intel, sức mạnh của Card Onboard được gia tăng đáng kể. Việc chơi game 3D hay xem các bộ phim HD là việc mà các bộ xử lý đồ hoạ tích hợp hoàn toàn có thể đảm đương được.
- Card rời: cũng có tính năng công việc như card onboard nhưng card rời có đẩy đủ hẳn một bộ phận riêng để hoạt động độc lập, chuyên xử lý tất cả dữ liệu về hình ảnh. Vì vậy nên những sãn phẩm có card rời sẽ cho hình ảnh đồ họa tốt hơn với card onboard cùng cấp độ. Hiện nay trên thị trường có hai hãng sản xuất chính cho card đồ họa đó là Nvidia và AMD. Cả 2 đều là hãng sản xuất có danh tiếng và các sản phẩm của họ cũng có ưu khuyết điểm khó có
Hình 1.64 Cổng RJ-11 phải
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 55 thể so sánh ai hơn ai. Tuy nhiên tại thị trường Việt Nam thì số lượng card rời Nvidia được sử dụng trên máy tính có phần vượt trội hơn so với AMD.
- Một sốđặc điểm chính card đồ họa (chủ yếu card rời):
GPU(Graphics processing unit) – Đơn vị xử lí đồ hoạ: Là con chip cốt lõi được sử dụng trong card màn hình. Là thành phần quan trọng nhất trong một chiếc card.
Core Speed: Còn được gọi làxung nhịp, là tốc độ xử lí lệnh của GPU được tính bằng MHz. Nhưng không phải lúc nào 2 con GPU có cùng Core Speed cũng sẽ cho ra tốc độ như nhau tại cùng thời điểm. Vẫn có nhiều thứ khác quyết định hiệu năng của một chiếc card như số lượng cores, dung lượng/loại bộ nhớ, kiến trúc,… cũng đóng vai trò rất quan trọng.
Boost Speed: Thông số này xuất hiện ở rất nhiều ở các VGA đời mới và nó khá giống với công nghệ Turbo Boost của Intel. Hiểu một cách đơn giản, Xung boost giúp card chạy ở mức xung nhịp cao hơn mức xung cơ bản,tất nhiên là điện năng tiêu thụ sẽ tăng theo. Tuy nhiên sẽ không lúc nào nó cũng chạy ở mức xung cao nhất được vì có một sự giới hạn về điện năng và ngưỡng nhiệt độ an toàn.
CUDA Core - Kiến trúc thiết bị tính toán hợp nhất:Là một kiến trúc tính toán song song do NVIDIA phát triển, giống như lõi kép, lõi tứ ở CPU. GPU của NVIDIA có thể chứa hàng trăm, thậm chí hàng ngàn CUDA Core. Những CUDA Core này sẽ chịu trách nhiệm xử lí tất cả dữ liệu đi vào và đi ra GPU.
Video Memory – Bộ nhớ đồ hoạ: Là dung lượng bộ nhớ tạm thời của VGA, khá giống với RAM trên PC. Bộ nhớ càng nhiều thì sẽ càng tốt vì các phần mềm và game sẽ có thêm nhiều không gian để bung hiệu năng. Thông thường các nhà sản xuất card màn hình sẽ sử dụng bộ nhớ RAM vừa thích hợp với sức mạnh của card, nhưng đôi khi sẽ có nhiều phiên bản trên cùng một đời VGA (VD: GTX 960 2G/960 4G, 1060 3G/1060 6G). Lưu ý rằng nếu sử dụngđa màn hìnhhoặc các chương trình đồ hoạ chuyên nghiệp thì Video Memory cao sẽ có lợi thế hơn rất nhiều.
Memory Type – Loại bộ nhớ:Đây là loại bộ nhớ được dùng trong card màn hình. Bộ nhớ thường được sử dụng trên VGA thường là GDDRx. Các thế hệ bộ nhớ về sau sẽ tốt hơn trước với tốc độ và băng thông được cải thiện. Lưu ý thông số này không liên quan đến bộ nhớ DDR của RAM.
Memory Speed – Tốc độ bộ nhớ:Là tốc độ bộ nhớ RAM của card được tính bằng MHz, hiểu đơn giản là tốc độ mà card có thể truy cập dữ liệu được lưu trữ trên RAM.
Memory Bus Width –Bus bộ nhớ:Bus bộ nhớ là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởngđến hiệu năng của VGA. Tốc độ của bộ nhớ nhanh thì rất quan trọng, nhưng ngoài ra card đồ hoạ còn phải đáp ứng đủ“tải trọng”để đưa đủ thông tin. Về mặt kỹ thuật,Bus bộ nhớcàng cao thì lượng dữ liệu được card đồ hoạ truyền tải trong một chu kỳ sẽ càng lớn. Ví dụ, 1 card sử dụng bus 128 bits có thể truyền tải nhiều dữ liệu gấp đôi so với 1 card màn hình chỉ có 64 bits.
Memory Bandwidth – Băng thông bộ nhớ:Là khả năng truyền tải dữ liệu của bộ nhớ. Chỉ số này càng cao thì hiệu năng của card sẽ được nâng cao hơn.
SLI (NVIDIA) / Crossfire (AMD): Là khả năng ghép 2 hoặc nhiều card màn hình cùng loại chạy song song, nhờ đó hiệu năng sẽ nâng cao đáng kể.
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 56 VR (Virtual Reality) Ready –Thực tế ảo:Công nghệ giúp người dùng nhập vai hoàn toàn bằng các giác quan vào thế giới ảo.
Cổng kết nối:Là loại khe cắm mà các nhà sản xuất đã thiết kế để cắm vào. Đa số các loại card hiện nay đã sử dụng cổng PCI Express 3.0 x16 hoặc PCI Expresss 2.0 x16. Ngoài ra cần nên để ý đếnkích cỡcủa card màn hình. Các card màn hình phổ thông chỉ cần cắm vào 1-2 cổng PCI-e, nhưng có một số loại card lại chiếm đến 3 cổng nên sẽ hạn chế các thiết bị khác gắn vào. Đặc biệt có một số loại card màn hình có tới 3 quạt tản nhiệt nên rất dài, một số loại case nhỏ sẽ có khả năng gắn không vừa.
1.5.3.2. Card sound
- Mọi hoạt động của bo mạch âm thanh phải được điều khiển bằng phần mềm hoặc trình điều khiển (driver) trên máy tính. Các hoạt động của bo mạch âm thanh là:
- Trích xuất các tín hiệu âm thanh dạng tín hiệu tương tự (analog) hoặc tín hiệu số (digital) tới các loa để phát ra âm thanh mà con người nghe được.
- Ghi lại về âm thanh để lưu trữ (hoặc phục vụ xử lý) âm thanh trong: tiếng nói, âm thanh tự nhiên, âm nhạc, phim...thông qua các ngõ đầu vào.
- Xử lý và phát lại âm thanh từ các thiết bị khác: Phát âm thanh trực tiếp từ các ổ đĩa quang, thiết bị phát MIDI.
- Kết nối với các bộ điều khiển game (joytick)
- Phân loại: theo bus sử dụng, bo mạch âm thanh có các thể loại sau:
Bo mạch âm thanh sử dụng bus ISA: Là loại bo mạch âm thanh cổ điển nhất, sử dụng các bus ISA thông qua các khe cắm ISA trên máy tính.
Bo mạch âm thanh sử dụng bus PCI: Loại bo mạch âm thanh thông dụng hiện nay đang sử dụng, chúng sử dụng bus PCI thông qua các khe cắm PCI mở rộng trong máy tính. Bo mạch âm thanh sử dụng bus USB: Sử dụng các cổng USB với các bo mạch âm thanh gắn ngoài thùng máy đối với máy tính cá nhân hoặc đối với các máy tính xách tay. - Các đường kết nối vào/ra (I/O) mặt sau của bo mạch âm thanh bao gồm các loại như sau:
Đường Line in: Đường nối tín hiệu đầu vào cho bo mạch âm thanh, sử dụng phi muốn phối trộn âm thanh (mix) hoặc ghi âm từ nguồn âm thanh của các bên ngoài (ti vi, radio, CD/DVD player...).
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 57 Đường Speaker-out: Đường công suất cho loa hoặc các tai nghe (headphone). Trong một số bo mạch âm thanh đường Speaker-out được tích hợp chung với đường line-out. Đường Line out: Đường tín hiệu cho đầu ra cho loa (được gắn sẵn bộ khuếch đại công suất âm thanh) hoặc các thiết bị âm thanh khác. Đường line out có thể được sử dụng chung với nhiều đường khác nếu đầu ra cho các loại loa hỗ trợ X.1.
Line out 1: Cho các tín hiệu đầu ra các loa phía trước (front) Line out 2: Cho các tín hiệu đầu ra các loa phía sau (rear)
Line out 3: Cho tín hiệu đầu ra với loa giữa và loa trầm (center and subwoofer) Line out 4: Thường dùng cho các loại loa 7.1
Đường Micro in: Sử dụng cho micro cắm vào bo mạch âm thanh.
Đường Game/MIDI: Sử dụng cho các bộ điều khiển phục vụ chơi game (joystick) hoặc các thiết bị có kết nối chơi nhạc MIDI (như các loại đàn organ)
Ngoài các đường kết nối mặt sau, trên bo mạch âm thanh rời hoặc tích hợp trên bo mạch chủ còn có thể có các cổng kết nối sau:
Đường AUX: Đường tín hiệu đầu vào bo mạch âm thanh: Thường sử dụng với một nguồn âm thanh khác sẵn có trên máy tính, ví dụ bo mạch thu sóng ti vi/FM (khi sử dụng cần kết nối đầu ra audio với đường AUX hoặc Line in để phát âm thanh trên loa.
Đường CD-in: kết nối với CD Out của ổ CD/DVD, thường là tín hiệu tương tự. TAD: kết nối với các thiết bị truyền thông lắp trong, như modem lắp trong.
PC-SPK: kết nối với loa máy tính, thường có 2 chân cắm (chỉ có trong các bo mạch âm thanh rất cũ, đa số các bo mạch chủ đều có đường âm thanh riêng cho các loa phát tín hiệu trong quá trình POST của máy tính)
Đường tín hiệu số S/PDIF in hoặc out: dùng cho cáp quang hoặc cáp đồng trục.
1.5.3.3. Card mạng
- Card mạng có nhiệm vụ đóng gói và mã hóa giao thức truyền dữ liệu của chương trình ứng dụng. Ở bên phát, tín hiệu được card mạng đóng gói và mã hóa sau đó dược truyền vào mạng, bên thu card mạng có nhiệm vụ giải mã và trao cho hệ điều hành máy.
- Các chức năng của card được bộ điều khiển Ethernet đảm nhiệm (Network Interface Controller).
- Cấu trúc 32 bit khe cắm PCI với 3 KB bộ nhớ đệm phát và nhận 2 cơ chế truyền (10 Base-T và 100 Base-TX)
- Quản lý điện tự động, tự ngắt khi không hoạt động và tự bật điện khi hoạt động. - Đèn LED báo sáng xanh khi mạng được thông và màu vàng khi bắt đầu truyền dữ liệu.
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 58 - Sử dụng giắc cắm dây chuẩn RJ 45
1.5.3.4. Màn hình
- Các khái niệm:
Pixel: là phần tử nhỏ nhất của một ảnh hay một thiết bị hiển thị ảnh. Pixel của màn hình phụ thuộc vào:
Kích thước chùm tia điện tử. Kích thước hạt phốt pho Chiều dày lớp phốt pho
DPI (Dot Per Inch: số điểm ảnh/inch) độ phân giải: là kích thước chi tiết nhỏ nhất đo được của một thiết bị hiển thị.
Độ phân giải thấp: <50 dpi.
Độ phân giải trung bình: 51-71 dpi. Độ phân giải cao: 71-120 dpi. Độ phân giải siêu cao: >120 dpi.
Độ sáng (brightness): là giá trị phát sáng (hay phản xạ) tương đối của một vật liệu so với một vật liệu màu trắng chuẩn.
Độ tương phản (Contrast) là tỷ lệ giữa độ sáng hay độ phát sáng giữa 2 trạng thái đóng và mở của phần hiển thị (điểm ảnh)
Khoảng cách giữa các điểm sáng (Dot pitch) được tính bằng mm, thường là 0,26; 0,28; 0,29 mm. Dot pitch càng nhỏ thì hình càng nét.
- Màn hình tia âm cực CRT (cathode ray tube) Cấu tạo:
Chất huỳnh quang: dùng để tráng bề mặt đèn hình CRT, là những chất khi bị tia điện tử bắn vào thì bức xạ ánh sáng có bước sóng nhất định, quyết định màu sắc phát ra.
Đèn hình: là một ống thủy tinh đúc liền, bên trong được hút chân không, phần đuôi chóp nhọn và phần đầu loe rộng. Cấu tạo như sau:
Mặt nạ.
Điểm ảnh với3 điểm màu tương ứng. Lưới điều khiển tia điện tử G1. Lưới tăng tốc tia điện tử G2. Lưới hội tụ G4 (focus)
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 59 Sợi đốt.
Katốt tạo tia điện tử, gồm 3 katốt tương ứng với 3 màu: xanh lá cây (green), đỏ (red) và xanh da trời (blue)
Anốt hút tia điện tử tạo dòng điện khép kín.
Súng điện tử: có nhiệm vụ tạo ra chùm tia điện tử, chuyển động nhanh về màn hình và đập vào lớp huỳnh quang, làm cho các điểm trên đó phát sáng.
Hệ thống lái tia điện tử: là các cuộn dây được quấn trên cổ đèn hình để tạo ra từ trường lái tia điện tử theo chiều ngang (quét dòng) và chiều dọc (quét mành).
Hoạt động:
Khi sợi đốt được nung nóng, các katốt phát ra tia điện tử. Tia điện tử được điều khiển bởi lưới G1. Sau đó tia điện tử được điện áp G2 (1000V) làm tăng tốc chuyển động nhanh về màn hình đập vào các điểm R, G, B trên màn hình huỳnh quang làm phát sáng. Trên đèn hình có cực Anốt hút các tia điện tử (tạo ra dòng khép kín). Các hình ảnh trên màn hình được hiển thị dưới dạng một ma trận điểm (pixel), mỗi pixel là sự kết hợp 3 màu cơ bản và 3 màu này được trộn theo tỉ lệ nhất định sẽ cho ra các màu khác. Số lượng đường ngang và đường dọc được gọi là độ phân giải của màn hình (có tần số dòng và tần số mành điều khiển).
Khi tia điện tử đập vào màn huỳnh quang và lưu độ sáng trong khoảng thời gian ngắn, vì vậy dòng điện tử phải quét liên tục để duy trì hình ảnh (gọi là làm tươi màn hình _ refresh). Khả năng làm tươi này do tần số mành quyết định (~ 48-100 Hz). Tần số này cao hay tấp tùy thuộc vào loại màn hình (tốt nhất là 85-100 Hz). Tức là nếu để tần số 100 Hz thì màn hình làm tươi được 100 lần trong một giây.
Các loại màn hình CRT: Dựa theo hình dạng màn hình, phân làm 2 loại: Màn hình cong: được thiết kế cong cả chiều ngang và chiều dọc.
Màn hình phẳng (Flat): được thiết kế với công nghệ mới khác so với màn hình cong, khoảng cách giữa các điểm nhỏ, chiều ngang chỉ còn 0,2 mm và chiều dọc 0,25 mm (Dot pitch). Màn hình nét hơn, giá thành đắt hơn.
Tín hiệu cho màn hình CRT:
Tín hiệu tương tự (Signal Analog): được sử dụng hầu hết trong các màn hình CRT hiện nay gồm 15 chân tín hiệu.
Tín hiệu số (Signal Digital): tín hiệu đầu vào là dạng tín hiệu số, chất lượng màn hình cao nhưng giá thành đắt. Phải dùng card DVI (Digital Video Interface) 20 chân tín hiệu thay cho card VGA dạng tương tự (Video Graphics Array) 15 chân tín hiệu.
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 60 - Màn hình tinh thể lỏng lcd (Liquid Crystal Display)
Sử dụng chất lỏng hữu cơ mà phân tử của nó có khả năng phân cực ánh sáng để phát sáng.
Màn hình LCD được chia làm 2 loại: Màn hình LCD ma trận thụ động: DSTN LCD (Dual Scan Twisted Nematic), đáp ứng tín hiệu chậm (300 ms), không thích hợp với ứng dụng hiển thị hình ảnh chuyển động nhanh. Màn hình LCD ma trận chủ động: TFT LCD (Thin Film Tranzitor). đáp ứng tín hiệu nhanh (25 ms), được sử dụng rộng rãi hơn. Dùng hiệu điện thế xoay chiều từ 5 –15 V để điều khiển phân tử phát sáng.
Cấu tạo màn hình TFT LCD:
Dùng một tranzitor màng lỏng TFT (Thin Film Tranzitor) làm công tắc chuyển mạch cho từng điểm màu, tranzitor đóng mạch rất nhanh (vài micro giây). Tụ điện mắc song