KIẾN TRÚC MÁY TÍNH - lamhongs.files.wordpress.com · Mục tiêu Trong chương này, bạn sẽ học: •Một máy tính cần cả phần cứng và phần mềm để có

KIẾN TRÚC

MÁY TÍNH

2

Chương 1:

Nguyên lý làm việc của

máy tính

Mục tiêu

Trong chương này, bạn sẽ học: • Một máy tính cần cả phần cứng và phần mềm

để có thể làm việc • Các thành phần phần cứng khác nhau bên trong máy tính và các thành phần kết nối với máy tính

3

Phần cứng và phần mềm

4

Thiết bị phần cứng cần phần mềm để có thể làm việc

• Phần cứng: các thành phần vật lý của máy tính

• Phần mềm: tập lệnh chỉ thị phần cứng hoàn thành một công việc cụ thể

• Phần mềm sử dụng phần cứng để nhập, xử lý, kiết xuất và lưu trữ dữ liệu

• Mọi ký tự và con số được lưu trong máy tính dưới dạng một chuỗi bit thông tin

5

Thiết bị phần cứng cần phần mềm để có thể làm việc (tiếp)

6

Hình 1-1: Hoạt động của máy tính gồm phần nhập dữ liệu, xử lý, lưu trữ và đưa dữ liệu ra


7

Hình 1-2: Dứ liệu trong máy tính tại tất cả các quá trình truyền thông, lưu trữ và xử lý là nhị phân

cho đến khi được truyền đến người sử dụng


8

Hình 1-3 Tất cả những ký tự đều được lưu trong máy tính như một chuỗi các bit, mỗi bit

được hiển thị trên máy tính theo dạng tắt hay mở

Các thành phần phần cứng của máy PC

9

Các thành phần phần cứng của máy PC • Phần cứng dùng để nhập và xuất dữ liệu

• Phần cứng bên trong thùng máy

• Bo mạch chủ

• CPU và Chip Set

• Các thiết bị lưu trữ

• Các thành phần trên bo mạch chủ dùng để trao đổi thông tin giữa các thiết bị

10

Các thành phần phần cứng của máy PC (tiếp)

• Các cạc giao tiếp (mở rộng)

• Hệ thống điện

• Các lệnh lưu trên bo mạch chủ và các bản mạch khác

• Các thông số thiết lập bo mạch chủ

11

Các thành phần phần cứng của máy PC (tiếp)

• Tất cả các thiết bị dùng để nhập, xuất và lưu trữ dữ liệu đều cần các thành phần sau:

– Phương thức trao đổi thông tin giữa thiết bị và CPU

– Phần mềm để chỉ thị và kiểm soát thiết bị

– Nguồn cung cấp điện cho thiết bị 12

Nhập và xuất dữ liệu

13

Phần cứng dùng để nhập và xuất dữ liệu

• Trao đổi dữ liệu thông qua kết nối không dây hoặc thông qua cáp nối với cổng giao tiếp

14

Phần cứng dùng để nhập và xuất dữ liệu (tiếp)

• Các thiết bị nhập liệu thông dụng nhất là:

– Bàn phím

– Chuột

15


• Các thiết bị xuất dữ liệu thông dụng nhất là:

– Màn hình

– Máy in

16


17

Cổng tiếng

Nguồn điện vào

Công tắc Bật/Tắt

Cổng chuột

Cổng bàn phím

Cổng USB

Cổng Song song

Cổng trực tiếp

Cổng điện thoại dùng

cho kết nối moden

Cổng video (cho màn hình)

Cổng mạng

Cổng loa ra

Hình 1-4 Các thiết bị vào ra được kết nối với thùng máy qua các cổng thường được

thiết kế ở mặt sau của thùng máy


18

Kết nối bàn phím và

chuột 6-chân

Hình 1-5 Bàn phím và chuột là 2 thiết bị đầu vào phổ thông nhất


19

Kết nối Video 3-Hàng,

15 chân

Cổng song song 25 chân

cho kết nối máy in

Hình 1-6 Hai thiết bị đầu ra phổ biến nhất là màn hình và máy in

Bên trong thùng máy

20

Phần cứng bên trong thùng máy

• Một bo mạch chủ trên đó gắn CPU, bộ nhớ, và các thành phần khác

• Một ổ đĩa mềm, ổ cứng, và ổ đĩa CD-ROM dùng để lưu trữ dữ liệu

• Cáp điện nguồn và cáp dẫn điện

21

Phần cứng bên trong thùng máy (tiếp)

• Các bản mạch được sử dụng để trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị bên trong và bên ngoài thùng máy

• Cáp nối các thiết bị với các bản mạch và với bo mạch chủ

22

Phần cứng bên trong thùng máy (tiếp)

23

Nguồn điện

Lõi nguồn

Ổ Zip

Ổ đĩa cứng

Mặt trước của thùng máy

Cáp dữ liệu

Bo mạch chủ

Ổ đĩa mềm

Các mạch điện

(Cáp mở rộng)

Phía sau của thùng máy

Hình 1-7 Bên trong thùng máy

Ổ đĩa CD

CPU Pentium II

Bo mạch chủ

• Là bản mạch lớn nhất và quan trọng nhất

– Còn được gọi là bo mạch chủ

• Trên đó gắn CPU – nơi thực hiện hầu hết mọi công đoạn xử lý

24

Bo mạch chủ (tiếp)

• Tất cả các thiết bị

– Trao đổi dữ liệu với bo mạch chủ

– Hoặc được gắn trực tiếp vào bo mạch chủ hoặc kết nối với bo mạch chủ bằng cáp

25


• Xử lý: CPU và chip set hỗ trợ CPU

• Lưu trữ: RAM và bộ nhớ đệm

• Trao đổi dữ liệu: theo dõi, cung cấp các khe cắm mở rộng và đồng hồ hệ thống

26


• Hệ thống điện: nguồn điện

• Dữ liệu lập trình và thiết lập: Flash ROM, CMOS

27


28

Khe cắm PCI

Khe cắm APG cho cạc Video

Khe cắm PCI

CPU với Quạt ở trên

Khe cắm Ram

Bộ nối ổ

Kết nối nguồn điện

Pin CMOS

Chíp set

Hình 1-8: Tất cả các thành phần phần cứng được đặt trong bo mạch chủ, hoặc trực tiếp

hoặc gián tiếp kết nối với nó, bởi vì tất cả phần cứng cần phải giao tiếp với CPU


29

Cổng song song

Cổng mạng

Cổng 1394

Cổng chuột và bàn phím

Ba cổng âm thanh

Bốn cổng USB

Cổng nối tiếp

Cổng S/PDIF (âm thanh số)

Hình 1-9: Một bo mạch chủ chứa các cổng cho các thiết bị vào/ra thông thường

CPU và Chip Set • CPU – là một con chíp bên trong máy tính

thực hiện hầu hết công việc xử lý dữ liệu thực tế

• Chip set – là một vi chíp trên bo mạch chủ

– Kiểm soát luồng dữ liệu và tập lệnh vào và ra từ CPU

30

CPU và Chip Set (tiếp)

31

Quạt CPU

Bo mạch chủ

Bộ tản nhiệt

Hình 1-10: CPU được đặt dưới quạt và bộ tản nhiệt để làm mát cho nó

CPU và Chip Set (tiếp)

32

Hình 1-11: Bo mạch chủ dùng chíp set gồm hai chip (lưu ý những đường bus

ở mỗi chíp sử dụng để giao tiếp)

Các thiết bị lưu trữ • Tạm thời và lâu dài

• CPU sử dụng bộ nhớ tạm để lưu dữ liệu và lệnh thực hiện trong khi xử lý

• Khi dữ liệu và lệnh xử lý chưa được sử dụng, chúng được lưu trong bộ nhớ lâu dài 33

Các thiết bị lưu trữ (tiếp)

34

Hình 1-12: Bộ nhớ lưu giữ tạm thời các lệnh và dữ liệu trong khi CPU xử lý cả hai

Bộ nhớ sơ cấp

• Là các thiết bị được gọi là bộ nhớ hoặc bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (Random Access Memory - RAM)

• Bao gồm các loại là SIMMs, DIMMs, và RIMMs

• Thông tin lưu trong RAM sẽ bị mất khi ta tắt máy tính 35

Bộ nhớ sơ cấp (tiếp)

36

Hình 1-13 Một SIMM, DIMM hoặc RIMM chứa RAM và được lắp trực tiếp trên một bo mạch chủ

Hai khe cắm mở rộng cho

các thanh DIMM bổ sung


37

Hình 1-14: Các loại môđun RAM


38

Hình 1-15: System Properties (các thuộc tính của hệ thống) cung cấp thông tin

hữu ích về máy tính và hệ điều hành

Bộ nhớ thứ cấp • Dữ liệu và lệnh xử lý được lưu trữ lâu dài

trong các thiết bị như đĩa CD, đĩa cứng, và đĩa mềm

• CPU chỉ có thể xử lý chúng khi chúng được đưa vào bộ nhớ sơ cấp

39

Bộ nhớ thứ cấp (tiếp)

40

Hình 1-16 Ổ cứng với lớp vỏ niêm phong được tháo rời


41

Cáp IDE tới ổ

CD-ROM

Đầu nối IDE thứ nhất

Đầu nối IDE thứ hai

Cáp IDE tới ổ cứng

Hình 1-17: Một bo mạch chủ thường có hai đầu nối IDE, mỗi đầu có thể giao tiếp được với hai thiết bị;

ổ cứng thường được kết nối với bo mạch chủ qua đầu nối IDE thứ nhất


42

Đầu nối cho thiết bị

thứ hai trên cáp này

Cáp IDE 40 chân

Ổ CD-ROM

Ô

Ổ cứng

Hình 1-18: Hai thiết bị IDE kết nối với bo mạch chủ sử dụng cả hai đầu nối IDE và hai cáp


43

Ổ CD-ROM

Cáp IDE thứ hai

Ổ zíp

Hai đầu nối IDE trên

bo mạch chủ

Ổ cứng

Cáp IDE thứ nhất

Đầu nối chưa được sử dụng,

dùng cho thiết bị IDE thứ tư

Cả hai cáp đều nối với bo mạch chủ

Hình 1-19: Hệ thống này có ổ CD-ROM và ổ Zip cùng sử dụng cáp IDE thứ hai và một ổ cứng

sử dụng cáp IDE thứ nhất


44

Ổ cứng

Nguồn điện

Đầu nối điện

Hình 1-20 Một ổ cứng nhận điện từ nguồn điện bằng dây điện kết nối với ổ đó


45

Đầu nối ổ đĩa mềm

Đầu nối IDE thứ hai

Bộ nối IDE thứ nhất

Hình 1-21: Bo mạch chủ thường cung cấp đầu nối cho cáp ổ đĩa mềm


46

Hình 1-22: Một đầu nối ổ đĩa mềm trên bo mạch chủ có thể hỗ trợ cho một hoặc hai ổ đĩa mềm

Cáp dữ liệu ổ đĩa mềm

Hai đầu nối có thể sử dụng

cho ổ đĩa mềm khác

Đầu nối để cắm điện


47

Ổ CD-ROM

Cáp IDE

Dây điện

Hình 1-23: Hầu hêt ổ đĩa CD-ROM đều là các thiết bị EIDE và kết nôi với bo mạch chủ

bằng cáp dữ liệu IDE

Các thành phần trên bo mạch chủ dùng để trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị

• Theo dõi và cho phép dữ liệu, lệnh xử lý và điện di chuyển giữa các thành phần

• Hệ thống đường truyền (bus) là một hệ thống đường dẫn, giao thức, và các phương pháp được sử dụng để truyền dữ liệu

48

Các thành phần trên bo mạch chủ dùng để trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị (tiếp)

• Dung lượng của đường truyền dữ liệu là băng thông của đường truyền

• Đồng hồ hệ thống được gắn trên đường truyền và chuyên dùng để giữ nhịp các hoạt động trên bo mạch chủ

49


50

Hình 1-24: Trên mặt sau của bo mạch chủ, bạn có thể thấy các đường bus kết thúc tại đế cắm CPU

Các đường bus

Phần đáy đế cắm CPU


51

Hình 1-25: Bus (đường truyền) dữ liệu là các đường mang điện áp, được CPU và các thiết bị khác

hiểu như các bit

Ký tự A trên đường

truyền dữ liệu bus

giữa CPU và bộ nhớ


52

Tinh thể trên bo mạch chủ

tạo ra đồng hồ hệ thống

Hình 1-26: Đồng hồ hệ thống là một tín hiệu xung điện được gửi đến từ thành phần

hoạt động giống như một tinh thể trong đồng hồ đeo tay (một đường, hoặc mạch trên

bo mạch chủ được dùng để chỉ mang xung này)


53

Hình 1-27: Các đường của bus kết thúc tại một khe cắm mở rộng, tại đây chúng nối tới các chân của khe cắm,

các chân này nối tới các đường truyền trên cạc mở rộng được cắm vào khe cắm đó

Các đường truyền bus

Các chân trên đầu nối của

cạc mở rộng

Khe cắm PCI


• 3 kiểu khe cắm mở rộng:

– PCI: dành cho các thiết bị vào/ra tốc độ cao

– AGP: dành cho cạc màn hình

– ISA: dành cho các thiết bị cũ và chậm hơn

54

Hình 1-28 Khe cắm mở rộng PCI ngắn hơn khe cắm ISA và cách mép bo mạch chủ xa hơn;

có một khe cắm AGP và nó được đặt xa hơn tính từ góc bo mạch chủ.

Khe cắm AGP

Khe cắm PCI

Khe cắm ISA

16 bit

Cạc giao tiếp (mở rộng)

• Được gắn vào các khe cắm mở rộng trên bo mạch chủ

• Tạo kết nối giữa CPU với một thiết bị bên ngoài hoặc với mạng

• Công nghệ để truy cập thiết bị được tích hợp sẵn trong cạc

55

Cạc giao tiếp (mở rộng) (tiếp)

• Công nghệ để trao đổi dữ liệu với khe cắm, với bo mạch chủ và với CPU cũng được tích hợp

• Cấu hình cổng có thể xác định chức năng của cạc

56


57

Cạc môđem

Khe cắm PCI

Bo mạch chủ

Cổng dây điện thoại

Hình 1-29 Bảng mạch này là một cạc môđem và được gắn vào môt khe cắm PCI trên bo mạch chủ


58

Hình 1-30: Bốn cạc đã được cài đặt trên bo mạch chủ cung cấp các cổng cho một số thiết bị

Mặt sau thùng máy

Cổng Video

Các cổng âm thanh

Cổng mạng

Các cổng dây điện thoại

Cạc modem

Cạc mạng

Cạc Video được cắm trên khe cắm AGP

Cạc âm thanh

Khe cắm PCI đã lắp cạc âm thanh

Khe cắm PCI đã lắp cạc mạng

Các khe cắm PCI trống

Khe cắn ISA đã cắm modem

Cạc môdem

Các khe cắm ISA trống


59

Cổng video

3 hàng, 15 pin

Hình 1-31 Cách dễ nhất để xác định cạc video này là nhìn vào cổng ở phần cuối cạc

Hệ thống điện

• Chuyển đổi và giảm năng lượng đến mức điện thế máy tính có thể làm việc

• Từ điện lưới xoay chiều 110-240V được chuyển thành mức điện áp một chiều thấp hơn rất nhiều

60

Hệ thống điện (tiếp)

• Kiểu cũ: 5 hoặc 12 vôn điện một chiều

• Kiểu mới: 3.3, 5, 12 vôn điện một chiều

• Chạy quạt để giữ nhiệt độ dưới 185°F

61


62

Hình 1-32 Nguồn cung cấp điện và dây nối


63

Đầu nối từ nguồn điện

tới bo mạch chủ

Hình 1-31 Bo mạch chủ nhận điện từ nguồn điện bằng một hoặc hai đầu nối

được đặt ở mép bảng

Các lệnh

64

Lệnh xử lý lưu trên bo mạch chủ và các bản mạch khác

• Các chíp ROM (Bộ nhớ chỉ đọc)

• BIOS: Hệ thống vào/ra cơ sở

– BIOS hệ thống

– BIOS khởi động

– CMOS BIOS

• Flash ROM cho phép ghi đè chương trình lưu trong con chip

65

Lệnh xử lý lưu trên bo mạch chủ và các bản mạch khác (tiếp)

66

Hình 1-34 Chíp ROM BIOS trên bo mạch chủ chứa chương trình khởi động PC cũng như

thực hiện một số nhiệm vụ cơ bản khác

Giao tiếp cấu hình và điện nâng cao (ACPI)

• Hỗ trợ các tính năng tiết kiệm điện

• Là chuẩn do Intel, Microsoft, Toshiba phát triển

• ACPI cho phép bật hệ thống bằng một thiết bị ngoài ví dụ bàn phím

67

Cắm và chạy • Là chuẩn cho phép cài đặt phần cứng mới dễ

dàng hơn

• Khởi động quá trình cấu hình các thiết bị phần cứng trong hệ thống

• Chuyển thông tin cho hệ điều hành

68

Thiết lập cấu hình bo mạch chủ • Chíp cấu hình CMOS, chíp thiết lập CMOS

hoặc chíp CMOS RAM

• Chứa một dung lượng bộ nhớ rất nhỏ

• Lưu thông tin cấu hình hoặc thông tin thiết lập về máy tính

• Lưu ngày và giờ hiện hành, thông tin ổ cứng và ổ mềm cũng như cấu hình cổng giao tiếp, và những thông tin khác

69

Các thông số thiết lập bo mạch chủ (tiếp)

70

Pin xu

Hình 1-35 Chíp Firmwave chứa flash ROM và CMOS RAM.

CMOS RAM được cấp điện từ pin xu đặt cạnh chíp đó


71

Hình 1-36 Thông tin cài đặt trên bo mạch chủ có thể được lưu bằng cách thiết lập jumper bật (đóng)

hoặc tắt (mở), jumper đóng khi được lắp vỏ, kết nối hai chân của jumper, jumper mở khi vỏ

không được lắp (không nối được hai chân của jumper).

Khe cắm jamper

Vỏ jumper


72

Hình 1-37 Có thể sử dụng các khoá chuyển đổi DIP để thiết lập cấu hình cho một bo mạch chủ

Tóm tắt

73

Tóm tắt nội dung đã học • Máy tính cần cả phần cứng và phần mềm để

làm việc

• Nhập, xuất, xử lý và lưu trữ dữ liệu

• Bo mạch chủ là thành phần quan trọng nhất bên trong máy tính

• Cần rất nhiều các thành phần bên trong máy tính để thực hiện 4 chức năng nêu trên của máy tính 74

Documents

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH - lamhongs.files.wordpress.com · Mục tiêu Trong chương này, bạn sẽ học: •Một máy tính cần cả phần cứng và phần mềm để có