5.3.1 Xung nhịp (Clock)
Xung nhịp (tốc độ của bộ VXL) càng cao càng chạy nhanh? Chưa hẳn như vậy vì ta cứ lấy ví dụ CPU Ce 2.0GHz khơng thể bằng Pentium 4 2.0GHz được vì cơng nghệ sản xuất và các đặc điểm khác nhau. Do đĩ ta chỉ cĩ thể so sánh tốc độ khi các thành phần như: Cơng nghệ sản xuất, số lượng Transistor, dung lượng Cache, Bus giao tiếp, tập lệnh…giống nhau.
5.3.2 Băng thơng giao tiếp (FSB: Front Side Bus)
Cho biết tốc độ chuyển đổi dữ liệu giữa BXL và Bo mạch chủ. Băng thơng càng lớn thì sẽ tăng hiệu năng hoạt động của BXL. Nên chọn tốc độ giao tiếp (Bus) của BXL tương ứng với tốc độ Bo mạch chủ hỗ trợ. VD BMC hỗ trợ tối đa 1.333MHz thì nên chọn BXL cĩ FSB (Front Side Bus) cùng tốc độ.
5.3.3 Bộ nhớ đệm (Cache)
Tốc độ BXL phụ thuộc vào dung lượng. BXL thường cĩ 2 loại Cache L1, L2, đơi khi thêm Cache L3 nhằm tăng khả năng xử lý. Cache L1 ít thay đổi nên ta chỉ quan tâm đến Cache L2 (128KB – 12MB).
5.3.4 Cơng nghệ sản xuất (Micros)
Cơng nghệ sản xuất của Intel đạt 45nm cịn AMD đạt 65nm (cho biết khoảng cách ngắn nhất giữa 2 Transistor của BXL). Như vậy cơng nghệ sản xuất càng nhỏ thì tích hợp được càng nhiều Transistor trên cùng một kích thước. Do đĩ tốc độ và khả năng tính tốn tăng lên.
5.3.5 Tập lệnh
BXL tích hợp nhiều tập lệnh sẽ tăng được khả năng tính tốn. Tốc độ của BXL phụ thuộc vào việc tối ưu tập lệnh thực hiện.
TÊN CHIP NĂM SỐ LƯỢNG TRANSISTOR MICR OS TỐC ĐỘ ĐỒNG HỒ DATA WIDTH 8080 1974 6.000 6 2 MHz 8 bits 8088 1979 29.000 3 5 MHz 8 bits 80286 1982 134.000 1.5 6 MHz 16 bits, 8 bits bus 80386 1985 275.000 1.5 16 MHz 32 bits 80486 1989 1.200.000 1 25 MHz 32 bits Pentium 1993 3.100.000 0.8 60 MHz 32 bits, 64 bits bus Pentium II 1997 7.500.000 0.35 233 MHz 32 bits, 64 bits bus Pentium III 1999 9.500.000 0.25 450 MHz 32 bits, 64
bits bus Pentium 4 2000 42.000.000 0.18 1.5 GHz 32 bits, 64 bits bus Pentium 4 M 2002 55.000.000 0.13 2.6 GHz 32 bits, 64 bits bus Pentium 4 Prescott 2004 125.000.000 0.09 3.6 GHz 32 bits, 64 bits bus Pentium M 2005 125.000.000 0.09 2.13 GHz 32 bits, 64 bits bus Pentium D 2005 230.000.000 0.09 3.2 GHz 32 bits, 64 bits bus Core 2 Duo 2006 291.000.000 0.065 2.66 GHz 32 bits, 64
bits bus Core 2 Quad
Extreme
2007 582.000.000 0.065 2x3 GHz 32 bits, 64 bits bus
5.4 Các loại đế cắm của CPU
Intel cũng như AMD tạo ra nhiều loại đế cắm khác nhau… Mỗi loại đế cắm cĩ thể dùng cho các Bộ xử lý khác nhau. Bảng dưới đây trình bày đặc điểm của các vấn đề này.
Tên Socket Dùng cho CPU Số chân cắm Điện (V)
Socket 370, PGA 370 Socket
Pentium III FC-PGA, Celeron
PPGA, Cyrix III 370 pins 1.5V or 2V Slot 1 or SC242 Pentium II, Pentium III 242 pins 2.8V and
3.3V
Slot A AMD Athlon 242 pins 1.3V to 2.05V
Socket A or Socket
462 AMD Athlon and Duron
462 pins
1.1V to 1.85V
Slot 2 or SC330 Pentium II Xeon, Pentium III Xeon
330 pins
1.5V to 3.5V
Socket 423 Pentium 4 423 pins 1.7V and
1.75V
Socket 478 Pentium 4 478 pins 1.7V and
1.75V
Socket PAC418 Itanium 418 pins 3.3V
Socket PAC611 Itanium 2 611 pins 3.3V
Socket 603 Xeon DP and MP 603 pins 1.5V and 1.7V Socket 754 AMD Athlon 64, Sempron,
Turion 64
754 pins
PGA grid 0.8V to 1.55V Socket 775 or Pentium 4, Celeron D, 755 pins 0.9375V-
Socket T Pentium 4 Extreme Edition, Pentium D, Pentium Extreme Edition, Core 2 Duo, Core 2 Extreme
LGA grid 1.4V
Socket 939
AMD Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X2, Opteron, Sempron
939 pins
PGA grid 0.8V to 1.55V
Socket 940 AMD Athlon 64 FX and Opteron
940 pins
PGA grid 0.8V to 1.55V Socket AM2 AMD Athlon 64, Athlon 64 X2,
Athlon 64 FX, Sempron
940 pins PGA grid
Bài 6 CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI
6.1 Màn hình CRT (Cathode Ray Tube)
Hơn 1 thế kỷ trước đây, khi làm thí nghiệm về phĩng điện trong ống thủy tinh người ta thấy cĩ 1 loại tia từ catode (âm cực) đi ra, mắt thường khơng nhìn thấy nhưng cĩ tác dụng làm phát sáng thành bình thủy tinh. Đặc biệt nếu ở thành bình cĩ phủ 1 lớp chất huỳnh quang như phơtpho, khi tia đĩ chiếu vào cĩ ánh sáng phát ra rất mạnh. Người ta gọi đĩ là tia catode và ống thủy tinh tạo ra được sự phĩng điện nĩi trên là ống tia catode (CRT: Catode Ray Tube). Về sau khi biết được bản chất của tia catode là tia điện tử và rất dễ dùng điện trường hay từ trường để điều khiển cho tia điện tử lệch đường đi. Trên cơ sở đĩ, cách đây gần 80 năm chiếc đèn hình thơ sơ cho ảnh đen trắng ra đời gọi là đèn hình CRT.
6.2 Màn hình CRT màu
Về nguyên lý màn hình CRT màu giống như màn hình CRT đen trắng tuy cĩ hơi phức tạp vì liên quan đến việc tạo ảnh màu.
Hình vẽ tồn bộ đèn CRT màu, phía loe to ra đằng trước là nơi để nhìn thấy hình nên gọi là màn hình. A là catode gồm 3 sợi bằng vơnfram giống nhau. Khi cho dịng điện đi qua thì nĩng lên phát ra điện tử, nhờ cĩ điện thế cao ở anode C, điện tử được tăng tốc tạo thành tia điện tử đi thẳng đập vào màn D. Như vậy khác với trường hợp đèn hình CRT đen trắng, ở đây catode tạo ra 3 tia điện tử giống nhau đi gần nhau, do chức năng người ta gọi là tia đỏ, tia lục và tia lam. Ngay trước màn D
cĩ 1 lá kim loại mỏng đục thủng đến hàng triệu lỗ nhỏ hình chữ nhật sắp xếp theo hàng cột.
Màn hìnhD là tấm thủy tinh trong suốt mặt trong đối diện với lá đục lỗ
F cĩ phủ hàng triệu chấm phơtpho hình chữ nhật nhỏ cũng xếp theo hàng cột như ở lá kim loại.
Ở đây cĩ sự phối hợp bố trí rất chính xác nhằm đạt những điều kiện sau:
Ba tia điện tử từ catode đi đến lá đục lỗ gần như đồng thời lọt qua từng lỗ một. Các chấm phốtpho phủ ở tấm thủy tinh cũng chia thành từng nhĩm 3 chấm một, 1 chấm phát ra màu đỏ, 1 chấm phát ra màu lục và 1 chấm phát ra màu lam khi cĩ tia điện tử chiếu vào.
3 tia điện tử giống nhau nhưng khác nhau về chức năng: tia đỏ chỉ chiếu vào chấm phốtpho đỏ, tương tự tia lục chỉ chiếu vào chấm phơtpho lục và tia lam chỉ chiếu vào chấp phốtpho lam. Cả 3 chấm ứng với 1 lỗ ở lá đục lỗ tạo thành 1 phần tử ảnh. Nếu cường độ 3 tia điện tử đều mạnh như nhau, 3 chấm phơtpho đỏ, lục, lam sáng như nhau, ta cĩ phần tử ảnh màu trắng. Nếu cả 3 tia điện tử đều tắt (cường độ bằng 0) ta cĩ phần tử ảnh màu đen. Nếu chỉ cĩ 1 tia điện tử, thí dụ tia đỏ cĩ cường độ mạnh cịn 2 tia kia cường độ bằng 0, phần tử ảnh cĩ màu đỏ. Tương tự ta
cĩ phần tử ảnh màu lam, màu lục. Phối hợp điều khiển cường độ các tia, phần tử ảnh sẽ cĩ được các màu cần thiết.
Trong quá trình tạo ảnh, người ta dùng mạch quét để đồng thời cả chùm gồm 3 tia điện tử quét theo hàng, theo cột của các lỗ ở lá đục lỗ và trong khi quét điều khiển cường độ từng tia điện tử đỏ, lục, lam của chùm tia điện tử. Như vậy là điều khiển được việc quét và tạo màu cho các phần tử ảnh, nhờ đĩ nhìn vào màn hình ta thấy đầy đủ các gam màu.
6.3 Màn hình LCD (Liquid Crystal Display)
Cơng nghệ sử dụng bĩng đèn hình (CRT) là cơng nghệ phổ biến nhất do lâu đời nhất (phát minh từ 1897), nhưng hiện nay đang bị thay thế bởi cơng nghệ màn hình LCD. Khoảng mười năm trước màn hình LCD cịn gặp phải khá nhiều hạn chế trong cơng nghệ sản xuất, giá thành cao, nhưng hiện nay cơng nghệ đã đi đến độ hồn thiện cao, giá thành rẻ và nhiều ưu điểm nổi trội so với màn hình CRT, do đĩ tại các nước phát triển như Mỹ, Úc, màn hình CRT cho máy vi tính hầu như khơng cịn được sản xuất và tiêu thụ kể từ năm 2004. Tinh thể lỏng và sự phân cực ánh sáng
LCD Hiển thị bằng tinh thể lỏng. Ta biết rằng tinh thể thơng thường như thạch anh, muối ăn…là ở thể rắn, các nguyên tử phân tử cĩ vị trí xác định sắp xếp theo trật tự tuần hồn. Khác với tinh thể, ở chất lỏng các nguyên tử phân tử dễ dàng thay đổi vị trí, khơng cĩ trật tự.
Tuy nhiên cĩ một số chất lỏng do các phân tử cĩ hình dạng đặc biệt thí dụ dạng kéo dài chúng dễ tự sắp xếp theo một trật tự xác định. Chúng nằm song song nhau, sát nhau và cách đều nhau. Người ta gọi đĩ là chất lỏng cĩ cấu trúc tinh thể hay tinh thể lỏng.
Để hiểu rõ hơn cơ chế làm việc của LCD ta tìm hiểu các khái niệm sau: Sĩng điện từ gồm vec tơ cảm ứng từ B và điện trường E, 2 vectơ này luơn vuơng gĩc với nhau và vuơng gĩc với phương truyền sĩng.
Quá trình ánh sáng truyền đi theo 1 phương nào đĩ là quá trình truyền dao động của vectơ E và vec tơ B theo phương đĩ. Về nguyên tắc vectơ E phải vuơng gĩc với phương truyền sĩng nhưng cũng cĩ khả năng:
Vectơ E luơn luơn chỉ nằm trong mặt phẳng. Đây là trường hợp ánh sáng bị phân cực hồn tồn.
Vectơ E khơng cố định nằm trong mặt phẳng nào mà luơn quay (theo những phương vuơng gĩc với phương truyền sĩng). Đây là trường hợp ánh sáng hồn tồn khơng bị phân cực. Người ta cĩ thể tìm trong tự nhiên một số tinh thể trong suốt cắt thành tấm mỏng cĩ tính chất quang học đặc biệt: chỉ cho ánh sáng cĩ vectơ E nằm trong 1 mặt phẳng nhất định đi qua. Tấm mỏng cĩ tính chất như thế gọi là tấm phân cực.
Như vậy mỗi tấm phân cực cĩ 1 phương nhất định gọi là phương truyền qua. Chỉ cĩ ánh sáng phân cực cĩ mặt phân cực song song với phương đĩ mới lọt qua được tấm phân cực. Nếu cho ánh sáng phân cực cĩ mặt phân cực vuơng gĩc với phương truyền qua, ánh sáng phân cực bị chặn lại. Khi ánh sáng khơng phân cực (vec tơ E quay quanh phương truyền sĩng) được chiếu vào 1 tấm phân cực, chỉ thành phần cĩ vectơ E song song phương truyền mới qua được tấm phân cực. Nhờ đĩ chiếu ánh sáng thường qua tấm phân cực ta cĩ ánh sáng phân cực.
6.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Tất cả những hiện tượng đĩ được ứng dụng để làm màn hình LCD. Ta xét 1 phần tử nhỏ nhất trong hàng triệu phần tử của LCD.
Mỗi phần tử nhỏ nhất của LCD gồm cĩ 1 lớp tinh thể lỏng nằm giữa 2 tấm lọc phân cực cĩ phương truyền qua vuơng gĩc với nhau. Nếu khơng cĩ lớp tinh thể lỏng, khi chiếu ánh sáng thường vào 1 tấm phân cực, ánh sáng trở thành bị phân cực và ánh sáng phân cực này khơng thể qua tấm phân cực thứ 2 vì phương truyền của tấm này vuơng gĩc với phương truyền của tấm phân cực thứ 1.
Điện trường Phương truyền sĩng Hình Điện trường Hình Từ trường
Khi cĩ lớp tinh thể lỏng kẹp giữa 2 điện cực trong suốt, cĩ 2 trường hợp cĩ thể xảy ra:
Trường hợp khơng cĩ điện thế tác dụng lên 2 tấm điện cực: ánh sáng cĩ thể đi qua cả 2 tấm điện cực. Đĩ là vì ở mỗi tấm điện cực người ta tạo sẵn các đường rãnh cực nhỏ song song trên 1 phương trên bề mặt và phương của các rãnh song song tấm điện cực lại trùng với phương truyền qua của tấm phân cực kề đĩ. Như vậy cũng như ở 2 tấm phân cực, phương song song của các rãnh cực nhỏ ở 2 tấm điện cực cũng vuơng gĩc với nhau. Mặt khác người ta chọn tinh thể lỏng ở đây là loại tinh thể lỏng cĩ phân tử dài nhưng dẹt. Các phần tử này cĩ xu hướng quay cho đầu mút dẹt của mình song song với rãnh nhỏ ở tấm điện cực. Do phương của các rãnh nhỏ ở 2 tấm điện cực được bố trí vuơng gĩc với nhau nên các phần tử dẹt bị xoắn vỏ đỗ 900
. Ánh sáng thường qua tấm phân cực thứ 1 trở thành ánh sáng phân cực, mặt phân cực của ánh sáng bị xoay theo phân tử xoắn vỏ đỗ của tinh thể lỏng nên khi đi từ tấm điện cực này đến tấm điện cực kia, mặt phân cực xoay 900, dễ dàng lọt qua tấm phân cực thứ 2.
Trường hợp cĩ điện thế tác dụng lên tấm điện cực: ánh sáng khơng đi qua được 2 tấm phân cực. Điện thế tác dụng gây nên điện trường giữa 2 tấm điện cực, các phần tử tinh thể lỏng bị xoay theo điện trường, khơng cịn xoắn vỏ đỗ gĩc 900 như khi khơng cĩ điện trường. Mặt phân cực của ánh sáng lọt qua tấm
phân cực thứ 1 khơng xoay 900 nữa. Do đĩ ánh sáng thường bị phân cực khi đi qua tấm phân cực thứ 1 khơng qua được tấm phân cực thứ 2.
Nếu điện thế tác dụng đủ mức, ánh sáng hồn tồn khơng đi qua được 2 tấm phân cực, nhìn qua ta thấy tối hồn tồn. Nếu điện thế tác dụng cĩ nhưng hơi yếu, các phân tử chỉ bị xoắn một phần, nhìn qua ta thấy khơng hồn tồn tối. Điều chỉnh điện thế tác dụng lên các điện cực ta cĩ thể điều khiển được độ sáng tối của phần tử LCD mơ tả ở trên. Ở màn hình LCD cĩ hàng triệu phần tử LCD con như vậy, ghép thành từng nhĩm 3 phần tử một, trên mỗi phần tử con là 1 tấm lọc màu đỏ, lục, lam. 3 phần tử con đĩ tạo thành 1 phần tử màu. Cĩ 1 hệ thống các đường dẫn điện đến từng phần tử con để điều khiển điện thế đến từng phần tử ảnh con để phối hợp tạo màu cho từng phần tử ảnh từ đĩ tạo ra hình ảnh màu trên màn hình LCD.
Màn hình LCD dùng cho tivi, máy tính, máy chiếu…cần khá sáng do đĩ cĩ 1 nguồn sáng riêng (bằng đèn) từ sau dọi tới. Từng phần tử LCD được điều khiển cho ánh sáng đĩ lọt qua hay khơng lọt qua, lọt qua nhiều hay lọt qua ít…đĩ là màn hình LCD kiểu truyền qua.
Cĩ những trường hợp khơng cần sáng lắm, người ta cĩ thể dùng màn hình LCD kiểu phản xạ, sử dụng ánh sáng từ ngồi chiếu vào và phản xạ qua tấm phơng trắng ở dưới, từng phần tử LCD làm nhiệm vụ cho tia phản xạ lọt qua hay khơng lọt qua để tạo nên độ sáng tối và màu sắc cho từng phần tử ảnh.
6.4 Màn hình PLASMA
6.4.1 Plasma và sự phĩng điện phát quang
Plasma là chất khí gồm cĩ các ion tự do (nguyên tử mất electron nên khơng cịn trung hịa điện mà mang điện dương) và electron tự do (mang điện âm). Ở điều kiện bình thường chất khí chủ yếu gồm các nguyên tử, phần tử trung hịa điện. Mỗi nguyên tử bình thường gồm các proton mang điện dương ở hạt nhân (cịn cĩ neutron nhưng khơng mang điện) mang điện âm. Số proton bằng số electron, điện tích của proton dương, về giá trị bằng điện tích của electron nhưng trái dấu. Do đĩ bình thường các nguyên tử trung hịa điện.
Nhưng khi trong chất khí cĩ một ít electron tự do và bố trí 2 cực để nối với điện thế sao cho cĩ điện trường tác dụng lên chất khí. Lúc đĩ electron tự do sẽ tăng tốc độ bắn phá nguyên tử làm bật electron của nguyên tử ra ngồi tạo ra electron và ion tự do. Ion chạy về phía cực
âm, electron chạy về phía cực dương vì nhẹ nên chạy nhanh tiếp tục va chạm, tiếp tục sinh ra electron và ion dương. Do đĩ chất khí đã trở thành plasma.
Trong quá trình các hạt va chạm như vậy vì mất electron nên nhiều nguyên tử ở trạng thái kích thích. Các electron từ ngồi nhảy vào những chỗ electron bị mất (những mức năng lượng trống) nên phát ra photon tức là lượng tử ánh sáng. Ánh sáng phát ra cĩ màu sắc gì tức là cĩ bước sĩng bao nhiêu là phụ thuộc vào nguyên tử bị kích thích. Ở màn hình plasma người ta tạo ra phĩng điện trong khí Xe (Xeon) và Ne (Neon) nên ánh sáng phát ra là ánh sáng tử ngoại, bước sĩng rất