KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

2

Chương 1:Nguyên lý làm việc của

máy tính

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

3

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

4

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


5

Hình 1-2: Dữ 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


6

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• 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

7

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 chủ8

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 bị9

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

10

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

• Các thiết bị nhập liệu thông dụng nhất là: – Bàn phím

– Chuột

11


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

– Máy in

12


13

Cổng tiếng

Nguồn điện vào

Công tắc Bật/Tắt

Cổng chuột

Cổng bàn phímCổng USB

Cổng Song song

Cổng trực tiếp

Cổng điện thoại dùngcho 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


14

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

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

15

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

16

Phần cứng bên trong thùng máy (tiếp)

17

Nguồn điện

Lõi nguồn

Ổ ZipỔ 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

18

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

19


• 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

20


• Hệ thống điện: nguồn điện

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

21


22

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


23

Cổng song song

Cổng mạng

Cổng 1394

Cổng chuột và bàn phím

Ba cổng âm thanh

Bốn cổng USBCổng 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

24

CPU và Chip Set (tiếp)

25

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)

26

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

27

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

28

Bộ nhớ sơ cấp (tiếp)

29

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

Bộ nhớ sơ cấp (tiếp)

30

Hình 1-14: Các loại môđun RAM

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

31

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

32

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

33

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


34

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

35

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 AGPKhe cắm PCI

Khe cắm ISA16 bit

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

36

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

37

Hệ thống điện (tiếp)

38

Hình 1-32 Nguồn cung cấp điện và dây nối

Thử tính công suất thử nghiệm một hệ thống có cấu hình khá mạnh như sau:

+ AMD Opteron DualCore 165 @ 2,9GHz.+ DFI LanpartyUT nForce4 SLI-D.+ nVIDIA GeForce 6800Ultra+ 4x512 Corsair XMS PC3200C2.+ 3x Maxtor Diamond Plus 9 120GB 7200rpm+ DVD + DVD-RAM+ Creative X-Fi Platinum+ Card PCI Wifi+ Đồ chơi: CoolerMaster Cooldrive6, Aerogate III, Aquamini/Hyper 6, Musketeer II, đèn Cold Cathode, 2 quạt LED 120mm và 4 quạt LED 80mm. + Thiết bị USB: Logitech G5 Mouse, G15 Keyboard, Momo Racing Wheels, Dinovo Media Desktop, đầu đọc thẻ.

39

Thành phần +3.3V +5.0V +12.0V

Athlon64 3500+ - - 7.4 A Bo mạch chủ thông dụng 3.0 A 2.0 A 0.3 A Đĩa cứng Maxtor DM9 - 0.9 A 0.7 A Đĩa cứng Maxtor DM9 - 0.9 A 0.7 A RAID SATA Controller 2.0 A 0.5 A - nVIDIA GeForce 6800GT 0.1 A 3.94 A 3.02 A nVIDIA GeForce 6800GT 0.1 A 3.94 A 3.02 A 2x 512 DDR400- - 3.25 A - Audigy 2 ZS 0.5 A 0.5 A - 2x120mm quạt thông gió - - 0.6 A Bàn phím + chuột USB - 0.5 A - DVD-RW - 1.2 A 1.6 A DVD-ROM - 1.5 A 1.5 A Tổng số ampe mỗi đường 5.7 A 22.13 A 18.84 A Tổng số watt 18.81 W 110.65 W 226.08 W Công suất tổng 335.54 W 40

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

41

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

42

Documents

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH