TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH
Các thế hệ máy tính
Sự phát triển của máy tính được đánh dấu bởi những tiến bộ trong công nghệ chế tạo các linh kiện cơ bản như bộ xử lý, bộ nhớ và thiết bị ngoại vi Máy tính điện tử số đã trải qua bốn thế hệ khác nhau, với mỗi lần chuyển giao giữa các thế hệ đều mang đến những thay đổi công nghệ cơ bản.
ENIAC, or Electronic Numerical Integrator and Computer, was the first electronic digital computer designed by Professor Mauchly and his student Eckert at the University of Pennsylvania The project began in 1943 and was completed in 1946, marking a significant milestone in computing history.
Giáo sư toán học John Von Neumann đã phát triển ý tưởng thiết kế máy tính IAS tại Viện Nghiên cứu Cao cấp Princeton, trong đó chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ Bộ điều khiển thực hiện việc lấy lệnh và biến đổi giá trị dữ liệu, trong khi bộ làm toán và luận lý (ALU) được điều khiển để thực hiện các phép toán trên dữ liệu nhị phân và quản lý hoạt động của các thiết bị vào ra Ý tưởng này đã trở thành nền tảng cho các máy tính hiện đại, và máy tính này còn được biết đến với tên gọi máy tính Von Neumann.
Công ty Bell phát minh ra transistor vào năm 1947, đánh dấu sự chuyển mình của thế hệ thứ hai máy tính với việc thay thế đèn điện tử bằng transistor lưỡng cực Đến cuối thập niên 50, máy tính thương mại sử dụng transistor mới được giới thiệu, giúp giảm kích thước, giá thành và tiêu thụ năng lượng.
Vào thời điểm này, mạch in và bộ nhớ bằng xuyến từ được dùng Ngôn ngữ cấp cao xuất hiện (như FORTRAN năm 1956, COBOL năm 1959, ALGOL năm
Hệ điều hành kiểu tuần tự (Batch Processing) ra đời vào những năm 1960, cho phép chạy các chương trình của người dùng theo thứ tự Cụ thể, chương trình của người dùng thứ nhất sẽ được thực hiện trước, sau đó đến chương trình của người dùng thứ hai, và quy trình này sẽ tiếp tục cho đến khi tất cả các chương trình được xử lý.
The third generation of technology is characterized by the introduction of integrated circuits (ICs), which come in various integration scales Small Scale Integration (SSI) circuits can accommodate dozens of components, while Medium Scale Integration (MSI) circuits can hold hundreds of components on a single chip.
Mạch in nhiều lớp đã ra đời, dẫn đến việc bộ nhớ bán dẫn dần thay thế bộ nhớ bằng xuyến từ Sự phát triển này đã thúc đẩy việc sử dụng máy tính đa chương trình và hệ điều hành chia thời gian.
Thế hệ thứ tư của công nghệ vi mạch được đặc trưng bởi các mạch tích hợp có mật độ cao (LSI), với khả năng chứa hàng ngàn linh kiện Đặc biệt, các mạch tích hợp rất lớn (VLSI) có thể chứa hơn 10 ngàn linh kiện trên một mạch Hiện tại, các chip VLSI đang sở hữu hàng trăm triệu linh kiện, đánh dấu bước tiến vượt bậc trong công nghệ điện tử.
Sự ra đời của bộ vi xử lý tích hợp cả phần thực hiện và điều khiển đã đánh dấu bước tiến quan trọng trong công nghệ bán dẫn, mở ra kỷ nguyên mới cho sự phát triển của máy tính cá nhân.
Các bộ nhớ bán dẫn, bộ nhớ cache, bộ nhớ ảo được dùng rộng rãi
Các kỹ thuật cải tiến tốc độ xử lý máy tính đang ngày càng phát triển mạnh mẽ, bao gồm kỹ thuật ống dẫn, kỹ thuật vô hướng và xử lý song song mức độ cao Những công nghệ này giúp nâng cao hiệu suất và khả năng xử lý của hệ thống, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong lĩnh vực công nghệ thông tin.
Cấu trúc chung của máy vi tính
Hình 1.1 Cấu trúc chung của máy tính
Các thành phần cơ bản của máy tính
Khối xử lý trung tâm (CPU – Central Processing Unit): nhận và thực thi các lệnh Bên trong CPU gồm các mạch điều khiển logic, mạch tính toán số học, …
Bộ nhớ là thành phần quan trọng trong máy tính, có chức năng lưu trữ lệnh và dữ liệu Nó được chia thành hai loại chính: bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài Bộ nhớ thường được cấu trúc thành các ô nhớ nhỏ, mỗi ô có một địa chỉ riêng biệt, giúp CPU dễ dàng định vị và truy xuất dữ liệu khi cần thiết.
Thiết bị ngoại vi, bao gồm bàn phím, chuột và scanner, được sử dụng để nhập dữ liệu, trong khi màn hình và máy in là thiết bị xuất Các ổ đĩa bộ nhớ ngoài cũng hoạt động như thiết bị nhập và xuất Tất cả các thiết bị ngoại vi kết nối với CPU thông qua các mạch giao tiếp I/O (I/O interface).
Bus hệ thống: tập hợp các đường dây để CPU có thể liên kết với các bộ phận khác.
Nguyên tắc hoạt động của máy tính
Hình 1.2 Nguyên tắc hoạt động của máy tính
CPU kết nối với các thành phần khác qua bus hệ thống, cho phép nhiều thiết bị chia sẻ hệ thống dây dẫn để trao đổi dữ liệu Để tránh xung đột, CPU phải đảm bảo chỉ một thiết bị hoặc ô nhớ được phép sử dụng bus hệ thống tại một thời điểm Do đó, bus hệ thống được chia thành ba loại khác nhau.
- Bus dữ liệu (data bus): truyền tải dữ liệu
- Bus địa chỉ (address bus): chọn ô nhớ hay thiết bị ngoại vi
Bus điều khiển (control bus) là thành phần quan trọng trong việc trao đổi thông tin trạng thái giữa CPU và các thiết bị ngoại vi, giúp phân biệt các thao tác như truy xuất bộ nhớ hay thực hiện đọc/ghi Khi CPU phát tín hiệu địa chỉ lên bus địa chỉ, tín hiệu này sẽ được đưa vào mạch giải mã địa chỉ để chọn thiết bị Bộ giải mã sẽ phát ra tín hiệu chọn chip chính xác, cho phép mở bộ đệm của thiết bị cần thiết, từ đó dữ liệu được trao đổi giữa CPU và thiết bị Trong suốt quá trình này, các tín hiệu điều khiển cũng được phát trên bus điều khiển để xác định mục đích của quá trình truy xuất.
BỘ NGUỒN MÁY TÍNH
Chức năng
2.1.1 Giới thiệu về nguồn máy tính
Bộ nguồn là thiết bị phần cứng thiết yếu, có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống Nó hoạt động như bộ chuyển đổi, hạ thế và chuyển đổi điện xoay chiều (AC) từ lưới điện thành điện một chiều (DC), phục vụ cho các linh kiện điện tử trong thiết bị.
2.1.2 Các thành phần của bộ nguồn máy tính
Hiện nay có 3 dạng chuyển đổi năng lượng điện thông dụng sau:
- Chuyển từ AC sang DC: thường dùng làm nguồn cấp cho các thiết bị điện tử (adaptor, sạc pin…).
- Chuyển từ DC sang DC (Convertor): chuyển đổi điện thế DC ra nhiều mức khác nhau.
- Chuyển từ DC sang AC (Invertor): thường dùng trong các bộ lưu điện dự phòng (UPS,…)
Các thành phần một bộ nguồn thông thường hoàn chỉnh sẽ có bao gồm các thành phần:
Bộ biến áp hạ áp điện lưới xuống mức phù hợp cho thiết bị, đảm bảo điện thế ra vẫn ở dạng xoay chiều nhưng với điện áp thấp hơn Ngoài ra, bộ biến áp còn có chức năng cách ly thiết bị khỏi điện thế lưới, bảo vệ an toàn cho người sử dụng.
Bộ nắn điện, hay còn gọi là chỉnh lưu, có chức năng chuyển đổi điện thế xoay chiều (AC) thành điện một chiều (DC) Tuy nhiên, điện áp sau khi chỉnh lưu vẫn còn gợn sóng, khiến cho các mạch điện tử trong thiết bị chưa thể sử dụng được điện thế này một cách hiệu quả.
- Bộ lọc chỉnh lưu: thành phần chính là tụ điện có nhiệm vụ giảm gợn sóng cho dòng điện DC sau khi được chỉnh lưu.
Hình 2.1 Bộ nguồn máy tính
Bộ lọc nhiễu điện đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thiết bị khỏi các nhiễu và xung điện trên lưới điện Chúng giúp giới hạn hoặc triệt tiêu các thành phần nhiễu này, đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định cho thiết bị.
- Mạch ổn áp: ổn định điện áp cung cấp cho thiết bị khi có sự thay đổi bởi dòng tải, nhiệt độ và điện áp đầu vào.
- Mạch bảo vệ: làm giảm các thiệt hại cho thiết bị khi có các sự cố do nguồn điện gây ra quá áp, quá dòng, …).
Tất cả các bộ nguồn máy tính hoạt động theo nguyên tắc nguồn chuyển mạch tự động, trong đó điện xoay chiều từ lưới điện được chuyển đổi thành dòng điện một chiều qua bộ chỉnh lưu Dòng điện này sau đó được làm phẳng bởi các bộ lọc gợn sóng, cung cấp dòng điện một chiều ổn định cho cuộn sơ cấp của biến áp xung.
Dòng điện nạp cho biến áp xung được điều khiển bởi công tắc bán dẫn hoạt động dưới sự kiểm soát của khối dò sai/hiệu chỉnh, với nguyên tắc điều biến độ rộng xung (PWM) Tần số của xung điều khiển cao từ 30~150kHz, được giữ ổn định trong khi độ rộng xung thay đổi khi có sự hiệu chỉnh Từ trường cảm ứng lên các cuộn dây thứ cấp tạo ra dòng điện xoay chiều cảm ứng, được nắn lại qua bộ chỉnh lưu sơ cấp và sau đó lọc để cung cấp điện một chiều cho thiết bị Để phát hiện sai lệch điện áp hoặc dòng điện ở các ngõ ra, tín hiệu sai biệt được gửi về bộ dò sai/hiệu chỉnh, nơi so sánh với điện áp chuẩn và điều chỉnh độ rộng xung của công tắc bán dẫn để ổn định điện áp ngõ ra hoặc ngưng hoạt động trong chế độ bảo vệ Bộ nguồn switching có ưu điểm là gọn nhẹ, hiệu suất cao và chi phí thấp nhờ hoạt động ở tần số cao.
2.1.4 Các đường điện thế chuẩn trong bộ nguồn máy tính
Nguồn 12V chủ yếu được sử dụng cho cổng song song (serial port-COM) và các chip khuếch đại âm thanh yêu cầu nguồn đối xứng +/-12V Đường điện này có dòng thấp, dưới 1A (Ampe).
Hiện nay, các thiết bị mới không còn sử dụng nguồn điện 5V, vốn trước đây được dùng để cung cấp điện cho các card mở rộng qua khe cắm ISA Nguồn điện này có dòng thấp, dưới 1A.
Đường 0V, còn được gọi là đường dùng chung hoặc đường đất, có hiệu điện thế bằng 0V Đây là mức nền quan trọng cho các đường điện khác, giúp cung cấp dòng điện đầy đủ cho các thiết bị.
+3.3V là nguồn cung cấp chính cho các chip, bộ nhớ, và nhiều thành phần khác trên bo mạch chủ, card đồ họa cũng như các card sử dụng khe cắm PCI.
+5V là nguồn điện phổ biến nhất trong máy tính, cung cấp năng lượng chủ yếu cho bo mạch chủ, các CPU đời cũ, chip và các thiết bị ngoại vi khác Tuy nhiên, hiện nay, các CPU đã chuyển sang sử dụng nguồn điện 12V.
Điện áp +12V chủ yếu được sử dụng cho các động cơ trong thiết bị lưu trữ, ổ quang, quạt và hệ thống giải nhiệt Hầu hết các thiết bị hiện đại ngày nay, bao gồm CPU PIV, Althon 64, dual core AMD, Pentium D, cùng với VGA ATI, NVIDIA SLI và ATI Crossfire, đều hoạt động trên đường điện 12V.
+5VSB (5V Standby) là nguồn điện được cung cấp bởi bộ nguồn, có nhiệm vụ hỗ trợ khởi động máy tính Nguồn điện này ngay lập tức hoạt động khi bộ nguồn được kết nối với nguồn điện AC Thông thường, dòng cung cấp của đường điện này nhỏ hơn 3A.
Các loại bộ nguồn
2.2.1 Một số chuẩn bộ nguồn
Hiện tại 2 chuẩn ATX phổ biến là chuẩn 1.3 và chuẩn 2.x (bên cạnh các chuẩn dành cho server của INTEL và AMD).
Chuẩn ATX v1.3 chỉ có một đường 12V và có thể có hoặc không có đầu cấp nguồn SATA Các nguồn PSU theo chuẩn này thường có hiệu suất thấp, chỉ đạt khoảng 60% Đường điện chính là 5V, với công suất 5V rất cao, phù hợp cho các bo mạch chủ hỗ trợ 5V cho CPU thế hệ cũ.
ATX 2.x: có đường điện chính là đường 12V (max là 18A cho mỗi rail đối với PSU có 2 rail 12V, nếu vượt quá giới hạn trên thì độ nhiễu sẽ tăng) trang bị đầu cấp nguồn SATA (bắt buộc), cấp nguồn PCie (VGA), 12V+ (cho main board) bên cạnh những đầu cấp nguồn HDD, đĩa mềm thông thường, hiệu suất của PSU ATXV2.x thường đạt >70% một số PSU cao cấp có thể lên tới 80%. Hiện nay, chuẩn ATX 2.x đã và đang dần thay thế chuẩn ATX 1.3 Và bộ nguồn chuẩn ATXV2.x có 2 rails 12V là phổ biến nhất (và theo thiết kế cũng là phù hợp nhất so với 3 hay 4 rails) với mục đích phục vụ (trên lý thuyết) như sau:
- 12V1: Main board ATX 24 pin, HDD, SATA, Floppy
- 12V2: Tập trung tải các thiết bị có công suất lớn như VGA PCI-E và
2.2.2 Một số vấn đề liên quan đến bộ nguồn
Công suất tối đa (còn gọi là công suất đỉnh) là mức công suất cao nhất mà bộ nguồn có thể cung cấp trong một khoảng thời gian nhất định Cần lưu ý rằng công suất ghi trên vỏ sản phẩm được gọi là công suất danh định, thường chỉ mang tính chất quảng cáo và không phản ánh hoàn toàn khả năng thực tế của bộ nguồn.
+ Công suất liên tục (continuous) hay công suất hiệu dụng (total power) là công suất mà bộ nguồn có thể hoạt động liên tục an toàn.
Bảo vệ quá áp là một chức năng quan trọng của bộ nguồn, giúp ngăn chặn thiệt hại cho các thiết bị khi điện áp tăng cao do sự cố ở mạch nắn điện hoặc ổn áp Khi điện thế vượt quá ngưỡng quy định, bộ nguồn sẽ tự động ngừng hoạt động Ngưỡng điện thế cắt này phụ thuộc vào từng nhà sản xuất và có thể khác nhau giữa các bộ nguồn.
Bảo vệ chạm tải là một chế độ quan trọng giúp bảo vệ bộ nguồn khỏi các sự cố đoản mạch Khi xảy ra chạm, bộ nguồn sẽ tự ngưng hoạt động và chỉ khôi phục khi sự cố được khắc phục Người dùng có thể thử nghiệm tính năng này bằng cách chạm dây chung vào các đường điện của bộ nguồn; nếu có chế độ bảo vệ, bộ nguồn sẽ ngưng ngay lập tức Các bộ nguồn chất lượng cao thường có chế độ bảo vệ này trên tất cả các đường điện chính, trong khi bộ nguồn giá rẻ chỉ có thể trang bị cho một hoặc hai đường điện, hoặc thậm chí không có chế độ bảo vệ này.
Các bộ nguồn cao cấp được trang bị nhiều chế độ bảo vệ bổ sung như bảo vệ quá dòng, quá tải và quá nhiệt cho cả bộ nguồn lẫn hệ thống Những chế độ bảo vệ này không chỉ nâng cao độ an toàn mà còn gia tăng giá trị cho bộ nguồn và toàn bộ hệ thống.
2.2.3 Cách đo đường điện bộ nguồn máy tính Đo tại đầu 4 chân của PSU (Molex) Loại Digital Mutimeter khuyên dùng: Cách sử dụng DMM: Dây đen sẽ cắm vào cổng COM, dây đỏ cắm vào cổng đo Volt trên DMM (trên hình cổng COM bên phải, cổng Volt ở giữa).
Với PSU thì cách xác định các đường điện như hình dưới:
Bất kì dây nào cũng theo nguyên tắc sau:
Dây đen: dây mát, ground Đỏ: 5v
Với DMM thì đầu đen sẽ luôn cắm vào dây đen trên PSU (Ground), còn đầu đỏ thì sẽ dùng đo các đường khác
Lưu ý: không bao giờ chích đầu đen và đỏ của DMM vào cùng nhau
Trước khi dùng DMM để đo, phải chỉnh giá trị qua nấc 20, xem hình dưới:
Hình 2.2 Đường điện của bộ nguồn
Mutimeter Đo đường 12V: Đo đường 5V:
Tiếp theo, hãy tiến hành đo trực tiếp các dây trên ATX Connector của PSU, theo nguyên tắc màu sắc: dây vàng đại diện cho 12V, dây cam cho 3.3V và dây đỏ cho 5V Lúc này, chúng ta sẽ thực hiện đo các dây vàng, đỏ và cam tại các chấu cắm 20/24 pin của PSU.
2.2.4 Chẩn đoán bệnh của bộ nguồn
Bộ nguồn không hoạt động, thử chập chân PS_ON xuống Mass (chập dây xanh lá vào dây đen) nhưng quạt vẫn không quay
- Nối chân 14 (màu xanh lá cây với chân 15 hoặc 16 hoặc 17 (màu đen))
- Kiểm tra xem thử quạt quay chưa?
Hình 2.5 Đo đường 3V Hình 2.6 Cắm DMM vào mainboard
- Chập một trong các đèn công suất => nổ cầu chì, mất nguồn 300V đầu vào.
- Điện áp 300V đầu vào vẫn còn nhưng nguồn cấp trước không hoạt động, không có điện áp 5V STB
- Điện áp 300V có, nguồn cấp trước vẫn hoạt động nhưng nguồn chính không hoạt động.
Hình 2.7 Chập dây xanh lá vào dây đen
MAINBOARD
Chức năng
Mainboard, hay bo mạch chính, là thành phần quan trọng nhất trong máy tính, đóng vai trò là trung tâm kết nối và điều phối các thiết bị Nó là một bản mạch in lớn nằm trong thùng máy, chứa các linh kiện điện tử thiết yếu như bộ xử lý, bộ nhớ, chipset, bus mở rộng, bộ điều khiển hệ thống và bộ biến đổi tín hiệu.
Một số nhà sản xuất mainboard tiêu biểu: Intel, Gigabyte, Asus,
Các thành phần cơ bản trên Mainboard
Chipset là bộ vi xử lý quan trọng trên bo mạch chủ, đóng vai trò cầu nối giữa các thành phần khác nhau Nó xử lý hầu hết các chức năng hỗ trợ cần thiết cho mainboard, bao gồm khả năng tương thích với CPU, tốc độ truyền dữ liệu của hệ thống bus, và hỗ trợ tính năng 3D cho CPU.
Hình 3.3 Các thế hệ Chipset của Intel Chipset nói chung gồm có 2 thành phần: Chipset cầu Bắc (North Bridge
Chipset) và Chipset cầu Nam (South Bridge Chipset).
Chipset cầu Bắc đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý giao tiếp dữ liệu giữa CPU, RAM và Card đồ họa AGP Hiệu suất của mainboard phụ thuộc vào khả năng xử lý của chipset này.
Chipset cầu Nam đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý các thiết bị ngoại vi Thông tin từ các thiết bị này được truyền đến chipset cầu Bắc để xử lý và trả kết quả về.
Hình 3.4 Chipset cầu Bắc (North Bridge Chipset) và Chipset cầu Nam (South
3.2.2 Đế cắm bộ vi xử lý
Công dụng: Giúp bộ vi xử lý gắn kết với mainboard
Slot và Socket là hai loại đế cắm để kết nối CPU với mainboard.
Socket là một loại đế cắm PGA (Pin Grid Array) có hình vuông, với các chân cắm được sắp xếp theo hàng và cột Hiện nay, socket thường được gọi là Socket ZIF.
Socket Zero Insertion Force (ZIF) là loại socket có thiết kế đòn bẩy nhỏ ở một bên, cho phép người dùng dễ dàng lắp và tháo CPU mà không cần lực tác động Khi kéo lẫy lên góc 90 độ, CPU có thể được nhấc ra một cách nhẹ nhàng Để lắp lại, chỉ cần ấn đòn bẩy xuống, CPU sẽ tự động khớp với các chân cắm trên đế và được giữ chặt Số hiệu sau tên socket, như Socket 775, chỉ số lượng chân cắm có trên đế.
Hình 3.5 Một số socket của chip Intel
Slot là loại khe cắm hai hàng chân Bộ vi xử lý sẽ được gắn đứng và được
Một số loại đế cắm của bộ vi xử lý:
3.2.3 Khe cắm bộ nhớ (Slot RAM)
Công dụng: Dùng để cắm RAM vào mainboard.
Nhận dạng: Khe cắm RAM luôn có cần gạt ở 2 đầu.
Lưu ý: Tùy vào loại RAM (SDRAM, DDRAM, RDRAM) mà giao diện khe cắm khác nhau.
Hình 3.6 Khe cắm bộ nhớ RAM
Cổng giao tiếp được phân loại thành hai loại dựa trên hình dáng: cổng đực có chân cắm và cổng cái với các lỗ tròn nhỏ để tiếp nhận chân cắm.
- Cổng song song (LPT1, LPT2): thường sử dụng cho máy in, máy quét
- Cổng nối tiếp (COM1, COM2): thường sử dụng cho chuột và Modem.
- Cổng PS/2: Dùng cho chuột và bàn phím.
Cổng USB là một giao tiếp tín hiệu nối tiếp thế hệ mới, mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các giao tiếp truyền thống, như dễ dàng cài đặt và khả năng Plug and Play Chuẩn USB 2.0 hiện đang được sử dụng phổ biến cho hầu hết các máy Laptop và Desktop với tốc độ truyền dữ liệu tối đa 480Mb/s Công nghệ USB 3.0 đang được phát triển, cung cấp nhiều tính năng ưu việt hơn, phù hợp cho các thiết bị như chuột, bàn phím, máy in và nhiều thiết bị hiện đại khác.
- Cổng Audio: sử dụng cho loa hay headphone, external CD player (line- in), Microphone.
Cổng HDMI 1.4 (High Definition Multimedia Interface) hỗ trợ truyền tải âm thanh và hình ảnh chất lượng cao không nén với băng thông lên tới 10,2 Gb/s Đầu nối HDMI có thiết kế nhỏ gọn, dễ sử dụng hơn so với đầu nối DVI, và có khả năng truyền cả tín hiệu hình ảnh lẫn âm thanh, rất lý tưởng cho hệ thống giải trí gia đình Tuy nhiên, cần lưu ý rằng HDMI sử dụng công nghệ chống sao chép HDCP, cho phép các nhà cung cấp nội dung số kiểm soát việc sao chép HDTV và các nội dung độ nét cao khác.
Cổng DVI hiện nay được hỗ trợ bởi hầu hết các màn hình và card đồ họa mới, thay thế cho đầu nối VGA đã từng phổ biến trên màn hình CRT Đặc biệt, cổng DVI chỉ truyền tải tín hiệu hình ảnh mà không hỗ trợ âm thanh.
Cổng S/PDIF cho phép truyền tín hiệu âm thanh số trực tiếp từ bo mạch chủ đến loa mà không cần card âm thanh Trong máy tính, card âm thanh chuyển đổi tín hiệu số thành tương tự để phát ra loa Loa số sử dụng đầu nối USB có khả năng biến đổi âm thanh số thành tương tự ngay bên trong, giúp giữ tín hiệu ở dạng số lâu hơn, từ đó nâng cao chất lượng âm thanh Nhiều máy tính cao cấp và trung bình hiện nay được trang bị cổng S/PDIF nhằm tối ưu hóa trải nghiệm âm thanh.
Nhận diện: Tìm một đầu nối hình vuông nhỏ – gọi là đầu nối TOSlink – ở
3.2.5 Những khe cắm mở rộng
AGP (Accelerated Graphics Port) là một loại bus do Intel phát triển nhằm tối ưu hóa hiệu suất cho các tác vụ đồ họa Thiết kế của AGP cho phép card đồ họa kết nối trực tiếp với RAM hệ thống, giúp card đồ họa truy cập vào RAM mà không cần bộ nhớ riêng biệt AGP hoạt động độc lập với bus PCI về mặt vật lý AGP được phân loại theo băng thông, bao gồm nhiều tiêu chuẩn khác nhau.
1 AGP 1X Độ rộng bus: 32 bit; Tần số làm việc: 66 Mhz; Số dữ liệu chuyển một xung nhịp: 1; Băng thông: 266 MBps
2 AGP 2X Độ rộng bus: 32 bit; Tần số làm việc: 66 Mhz; Số dữ liệu chuyển một xung nhịp: 2; Băng thông: 533 MBps
3 AGP 4X Độ rộng bus: 32 bit; Tần số làm việc: 66 Mhz; Số dữ liệu chuyển một xung nhịp: 4; Băng thông: 1066 MBps
4 AGP 8X Độ rộng bus: 32 bit; Tần số làm việc: 66 Mhz; Số dữ liệu chuyển một xung nhịp: 8; Băng thông: 2133 MBps Điện áp của các loại giao tiếp AGP phân biệt tuỳ thuộc vào từng loại Với AGP 1X, 2X, sử dụng điện áp 3,3V Với AGP 4X, 8X sử dụng điện áp 1,5V hoặc thấp hơn (0,8V).
-PCI (Peripheral Component Interconnect) khe cắm mở rộng
Bus PCI, được giới thiệu vào tháng 6/1992, là một khe cắm quan trọng trong máy tính dùng để kết nối các loại card như card mạng và card âm thanh Hoạt động ở tần số 32MHz, Bus PCI có độ rộng đường truyền tương đương với độ rộng đường dữ liệu của bộ xử lý, cho phép dải thông đạt 132MB/s cho bộ xử lý 32 bit và 264MB/s cho bộ xử lý 64 bit Hiện nay, khe cắm PCI được trang bị trong hầu hết các máy tính.
Nhận dạng: khe màu trắng trên mainboard
PCI Express (PCIe) là một giao thức kết hợp giữa truyền dữ liệu tuần tự và song song, sử dụng nhiều kết nối song song để truyền tải các luồng dữ liệu tuần tự độc lập Giao diện này thường được gọi là Channel bonding Phiên bản PCIe 1.1 có khả năng chuyển dữ liệu với tốc độ 250 MB/s mỗi hướng cho mỗi luồng, cho phép truyền tải tổng cộng lên đến 8 GB/s mỗi chiều với tối đa 32 luồng PCIe khác biệt so với các chuẩn card giao diện mở rộng khác.
PC khác, PCIe vừa là full duplex vừa là point to point Bảng so sánh tốc độ các chuẩn PCIe
Clock speed Transfer rate Overhead Data rate
Là chip tích hợp sẵn trên bo mạch chủ làm nhiệm vụ xuất hình ảnh ra màn hình
Là chip thực thi tác vụ âm thanh tích hợp sẵn trên bo mạch
Là chip xử lý quá trình gửi nhận file bằng nhiều giao thức thông qua cổng giao tiếp RJ45
ROM là bộ nhớ sơ cấp trong máy tính, chứa hệ thống lệnh nhập xuất cơ bản (BIOS - Basic Input Output System) để kiểm tra phần cứng và nạp hệ điều hành, do đó còn được gọi là ROM BIOS.
Là viên pin 3V nuôi những thiết lập riêng của người dùng như ngày giờ hệ thống, mật khẩu bảo vệ
Phân loại theo các thế hệ Mainboard thường sử dụng
3.3.1 Mainboard của máy Pentium 2 Đặc điểm:
- CPU gắn vào Mainboard theo kiểu khe Slot
- Hỗ trợ tốc độ CPU từ 233MHz đến 450MHz
- Hỗ trợ Bus của CPU (FSB) là 66MHz và 100MHz
- Trên Mainboard có các Jumper để thiết lập tốc độ
- Sử dụng SDRam có Bus 66MHz hoặc 100MHz
- Sử dụng Card Video AGP 1X
Hình 3.12 Mainboard dòng máy Pentium 3 Đặc điểm:
- CPU gắn vào Mainboard theo kiểu đế cắm Socket 370
- Hỗ trợ tốc độ CPU từ 500MHz đến 1,4GHz
- Hỗ trợ Bus của CPU (FSB) là 100MHz và 133MHz
- Trên Mainboard có các Jumper để thiết lập tốc độ, các đời về sau không có
- Sử dụng SDRam có Bus 100MHz hoặc 133MHz
- Sử dụng Card Video AGP 2X
3.3.3 Mainboard máy Pentium 4 socket 423 (đời đầu) Đặc điểm:
- Hỗ trợ tốc độ CPU từ 1,5GHz đến 2,5GHz
- Sử dụng Card Video AGP 4X
3.3.4 Mainboard máy Pentium 4 socket 478 Đặc điểm:
- CPU gắn vào Mainboard theo kiểu đế cắm Socket 478
- Hỗ trợ tốc độ CPU từ 1,5GHz đến trên 3GHz
- Tốc độ Bus của CPU (FSB) từ 400MHz trở lên
- Sử dụng Card Video AGP 4X, 8X
- Sử dụng bộ nhớ DDRam có tốc độ Bus Ram từ 266MHz trở lên
3.3.5 Mainboard máy Pentium 4 socket 775 Đặc điểm:
- CPU gắn vào Mainboard theo kiểu đế cắm Socket 775
- Hỗ trợ tốc độ CPU từ 2GHz đến trên 3,8GHz
- Tốc độ Bus của CPU (FSB) từ 533MHz trở lên
- Sử dụng Card Video AGP 16X hoặc Card Video PCI Express 16X
- Sử dụng bộ nhớ DDRam có tốc độ Bus từ 400MHz trở lên
3.3.6 Mainboard socket 775 (Intel Core Core™ 2 socket 775) Đặc điểm:
- Thiết kế tiết kiệm năng lượng mang tính cách mạng với công nghệ DES.
- Hỗ trợ bộ xử lý đa nhân Intel ® Core™ 2 và các bộ xử lý 45nm
- Hỗ trợ FSB (Front Side Bus) 1600MHz
- Bộ nhớ DDR2 12800 với công nghệ Intel® ECC giúp nâng cao tốc độ và băng thông dữ liệu cao hơn
- Module cấp điện cho CPU chất lượng cao với cuộn cảm kháng lõi Ferit, MOSFETs có RDS (on) thấp và tụ nhôm đặc có trở kháng tương đương thấp
- Hỗ trợ công nghệ CrossFire™ với 2 khe đồ họa PCI-E 2.0 x16 tăng cường hiệu năng cho game
- Kết nối Gigabit Ethernet tốc độ cao với thiết kế Xanh giúp tiết kiệm năng lượng
- ALC889A chuẩn DTS Connect mang đến âm thanh chất lượng cao Full Rate Lossless Audio và hỗ trợ cả 2 định dạng Blu-ray và HD DVD
- Tích hợp chuẩn SATA 3Gb/s với giao tiếp 4 cổng eSATA 2
- Tính năng Quad BIOS tăng cường khả năng bảo vệ
- Thiết kế 12 pha điện tăng sự ổn định tuyệt đối cho hệ thống
- 2 Gigabit Ethernet LAN và chức năng Teaming
3.3.7 Những biểu hiện hư hỏng Mainboard
Biểu hiện 1: Bật công tắc nguồn của Máy tính, máy không khởi động, quạt nguồn không quay
Biểu hiện 2: Bật công tắc nguồn, quạt nguồn quay nhưng máy không khởi động, không lên màn hình
Biểu hiện 3: Máy có biểu hiện thất thường, khi khởi động vào đến Windows thì
Reset lại hoặc khi cài đặt Win XP giữa chừng thì báo lỗi không thể cài đặt.
Khi mainboard hỏng, các triệu chứng thường giống với khi CPU gặp sự cố hoặc khi nguồn điện bị lỗi Do đó, khi gặp những dấu hiệu này, cần phải kiểm tra nguồn và CPU để loại trừ các nguyên nhân khác.
- Để loại trừ nguyên nhân do nguồn bạn hãy dùng một bộ nguồn tốt để thử
Để kiểm tra CPU, bạn có thể cắm nó vào một máy tính khác Đối với CPU Pentium 2 hoặc Pentium 3, cần thiết lập đúng tốc độ BUS để đảm bảo CPU hoạt động hiệu quả.
+ Sau khi đã thử và đã chắc chắn rằng: Nguồn và CPU vẫn tốt nhưng máy vẫn bị các biểu hiện trên thì chứng tỏ Mainboard có vấn đề
3.3.8 Các biểu hiện sau thường không phải hỏng Mainboard
Các biểu hiện sau thường là không phải do hỏng Mainboard:
- Khi bật công tắc nguồn, máy không lên màn hình nhưng có tiếng bíp dài (Trường hợp này thường do hỏng RAM hoặc Card màn hình).
- Máy có báo phiên bản BIOS khi khởi động trên màn hình nhưng không vào được màn hình Windows (Trường hợp này thường do hỏng ổ đĩa)
- Máy hay bị treo khi đang sử dụng (Trường hợp này thường do lỗi phần mềm hoặc ổ đĩa bị bad).
- Máy tự động chạy một số chương trình không theo ý muốn của người sử dụng (Trường hợp này thường do máy bị nhiễm Virut)
3.3.9 Phương pháp kiểm tra Mainboard
+ Tháo tất cả các ổ đĩa cứng, ổ CD Rom, các Card mở rộng và thanh RAM ra khỏi Mainboard, chỉ để lại CPU trên Mainboard
+ Cấp nguồn, bật công tắc và quan sát các biểu hiện sau:
Khi quạt nguồn và quạt CPU quay cùng với các tiếng bip dài phát ra từ loa, điều này cho thấy Mainboard và CPU vẫn hoạt động Âm thanh bip dài cho biết rằng Mainboard và CPU đã khởi động và đang thông báo lỗi liên quan đến RAM, do RAM chưa được cắm vào.
Nếu quạt nguồn và quạt CPU không quay, hãy kiểm tra lại công tắc CPU đã được đấu đúng chưa Hiện tượng này cho thấy chipset điều khiển nguồn trên mainboard có thể không hoạt động.
Khi quạt nguồn và quạt CPU quay nhưng loa không phát ra tiếng, điều này cho thấy CPU có thể chưa hoạt động hoặc ROM BIOS bị hỏng Nếu bạn đã thử thay thế bằng một CPU tốt mà vẫn không có tín hiệu, thì nguyên nhân hỏng hóc có thể do ROM BIOS hoặc chipset trên bo mạch chủ.
3.3.9.2 Kiểm tra Mainboard bằng card test Main Ở trên là các bước giúp xác định là hư hỏng do Mainboard hay linh kiện khác của máy nhưng chưa xác định được là hỏng cái gì trên Mainboard, để làm được điều này bạn hãy sử dụng phương pháp kiểm tra Mainboard bằng Card Test Mainboard:
Để xác định chính xác hư hỏng thuộc về Mainboard, bạn cần kiểm tra kỹ lưỡng và loại trừ các linh kiện khác như RAM, CPU hay các Card mở rộng Quy trình xác định này được thực hiện theo các bước hướng dẫn trong phần kiểm tra Mainboard.
- Dùng Card Test Main để xác định xem cụ thể là hỏng cái gì trên Mainboard
Các bước tiến hành kiểm tra Mainboard bằng card Test Main
Bước 1: Kiểm tra để xác định hư hỏng thuộc về Mainboard
+ Chuẩn bị Mainboard nghi hỏng để kiểm tra Dùng một bộ nguồn tốt để thử, Dùng CPU tốt để thử
Chưa cắm RAM và các thiết bị khác ngoài CPU vào Mainboard Tiếp theo, kết nối zắc công tắc nguồn của Case vào Mainboard, cấp điện và bật công tắc Power Quan sát các biểu hiện sau khi thực hiện các bước này.
- Quạt nguồn và quạt CPU có quay, có tiếng bíp dài ở loa
- Điều này là biểu hiện Mainboard vẫn bình thường
- Quạt nguồn và quạt CPU không quay hoặc các quạt quay nhưng không có tiếng bíp ở loa
- Biểu hiện này cho thấy hư hỏng thuộc về Mainboard, để xác định rõ hơn bạn dùng Card Test Main để kiểm tra
Bước 2: Kiểm tra Mainboard bằng Card Test Mainboard
Hình 3.14 Card kiểm tra lỗi Mainboard + Cắm Card Test Main vào khe PCI để kiểm tra
+ Kết quả kiểm tra sẽ được hiển thị bởi các đèn Led hoặc đồng hồ báo số theo kiểu số Hecxa (hệ 16)
Chú thích các đèn Led
+ 5V: Báo có điện áp + 5V: Đèn này phát sáng khi bật công tắc nguồn, nếu đèn này không sáng thì do chập đường nguồn +5V trên Mainboard.
3,3V: Báo có điện áp 3,3V (Tương tự đường 5V)
- 12V: Báo có điện áp - 12V: Đèn này phát sáng khi bật công tắc nguồn, nếu đèn này không sáng thì do chập đường nguồn - 12V trên Mainboard.
+ 12V: Báo có điện áp + 12V (Tương tự đường - 12V)
RST: Báo tín hiệu Reset: Đèn này chỉ chớp sáng rồi tắt khi ta bấm nút Reset.
OSC: Báo tín hiệu dao động của CPU, nếu đèn này không sáng nghĩa là CPU không hoạt động.
BIOS: Đèn báo BIOS: đèn này không sáng nghĩa là CPU không đọc dữ liệu trên BIOS hoặc BIOS hỏng.
Đèn báo xung Clock (CLK) trên Mainboard thường xuyên sáng ngay cả khi không có RAM và CPU Nếu đèn này không sáng, điều đó có nghĩa là Chipset trên Mainboard không hoạt động.
Các bước thực hiện kiểm tra Mainboard
- Tháo tất cả các thiết bị ra khỏi Mainboard kể cả RAM và CPU
- Cắm Card Test Main vào khe PCI (Vì khe này có 2 múi nên ta không thể cắm ngược)
- Cấp điện nguồn cho Mainboard và bật công tắc Power (Đấu dây Power vào đúng vị trí - xem chỉ dẫn trên Mainboard)
- Lúc này chỉ có dãy đèn Led sáng, dựa vào các đèn Led cho ta biết tình trạng Mainboard như sau:
Trạng thái chập nguồn hoặc Chipset không hoạt động
Nếu Mainboard kiểm tra ở trạng thái bình thường, ta lắp CPU và RAM vào và bật nguồn kiểm tra lại
Hình 3.21 Đèn BIOS và OSC không sáng cho thấy CPU chưa hoạt động, nếu đã thay
CPU tốt thì hư hỏng do mạch ổn áp nguồn cho CPU, hoặc thiết lập sai tốc độ BUS cho CPU
Chương 4: CPU (CENTRAL PROCESSING UNIT)
Giới thiệu
CPU (Đơn vị xử lý trung tâm) là linh kiện quan trọng nhất của máy tính, tương tự như bộ não của con người, nơi thực hiện toàn bộ quá trình xử lý, tính toán và điều khiển.
Chương trình được thực thi thông qua một chuỗi chỉ thị lưu trữ trong bộ nhớ Quá trình này diễn ra qua hai bước chính: CPU đọc chỉ thị từ bộ nhớ và thực hiện chỉ thị đó Việc thực thi chương trình diễn ra liên tục với sự lặp lại của quá trình lấy và thực thi chỉ thị.
- Trong các CPU hiện nay có tới hàng trăm triệu Transistor được tích hợp trong một diện tích rất nhỏ khoảng 2 đến 3cm 2 (Core 2 Duo tên mã Conroe có
291 triệu transistor trên diện tích 143 mm 2 , CPU 45nm có tên mã là Wolfdale thuộc họ Penryn, có kích thước là 107 mm 2 gồm 410 triệu transistor)
- CPU là linh kiện quyết định đến tốc độ của máy tính, tốc độ xử lý của CPU được tính bằng MHz hoặc GHz
Intel là hãng sản xuất CPU lớn nhất thế giới, chiếm tới 90% thị phần CPU cho máy tính PC Bên cạnh Intel, thị trường còn có sự cạnh tranh từ một số hãng khác như AMD, Cyrix, Nexgen và Motorola.
Các yếu tố tác động đến hiệu suất của CPU
4.2.1 Độ rộng Bus dữ liệu và Bus địa chỉ (Data Bus và Add Bus)
- Độ rộng Bus dữ liệu là nói tới số lượng đường truyền dữ liệu bên trong và bên ngoài CPU
CPU có 12 đường truyền dữ liệu, tương đương với độ rộng Data Bus là 12 bit Hiện nay, các CPU từ Pentium 2 đến Pentium 4 đều sở hữu độ rộng Data Bus lên tới 64 bit.
Độ rộng Bus địa chỉ (Add Bus) phản ánh số đường dây truyền thông tin về địa chỉ, bao gồm địa chỉ bộ nhớ RAM, cổng vào ra và thiết bị ngoại vi Để CPU có thể gửi hoặc nhận dữ liệu từ các thiết bị này, nó cần biết địa chỉ của chúng, được truyền qua Bus địa chỉ Ví dụ, với 8 đường địa chỉ, CPU có thể quản lý 2^8 = 256 địa chỉ Hiện nay, các CPU Pentium 4 sở hữu 64 bít địa chỉ, cho phép quản lý tới 2^64 địa chỉ bộ nhớ.
4.2.2.Tốc độ xử lý và tốc độ Bus (tốc độ dữ liệu ra vào chân) còn gọi là FSB
Tốc độ xử lý của CPU (Speed):
Tốc độ chạy bên trong của CPU, được đo bằng MHz hoặc GHz, là một yếu tố quan trọng trong hiệu suất xử lý Ví dụ, CPU Pentium 3 có tốc độ 800MHz, tương đương với tần số 800.000.000 Hz, trong khi CPU Pentium 4 có tốc độ 2,4GHz, tương đương với tần số 2.400.000.000 Hz.
Tốc độ Bus của CPU (FSB):
Tốc độ dữ liệu ra vào các chân của CPU, hay còn gọi là Bus phía trước (Front Site Bus - FSB), đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất xử lý Thông thường, tốc độ xử lý của CPU nhanh gấp nhiều lần tốc độ Bus Đối với các dòng CPU Dual Core, FSB dao động từ 800MHz (E1xxx, E2xxx, E5xxx) đến 1066MHz (E6300), trong khi Core 2 Duo có FSB từ 1066MHz đến 1333MHz và Core 2 Quad từ 1066MHz đến 1600MHz Cần lưu ý rằng từ dòng Core i7 trở đi, Intel đã chuyển từ FSB sang gọi là QPI.
4.2.3 Dung lượng bộ nhớ đệm Cache
Bộ nhớ Cache là bộ nhớ tích hợp trong CPU, cho phép truy cập dữ liệu nhanh chóng, giúp CPU không phải chờ dữ liệu từ RAM, do dữ liệu từ RAM phải di chuyển qua Bus hệ thống, gây tốn thời gian Độ rộng của Bus dữ liệu và Bus địa chỉ (Data Bus và Address Bus) cũng ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý.
Trước khi được xử lý, dữ liệu được nạp sẵn vào bộ nhớ Cache thông qua các lệnh của ngôn ngữ lập trình, giúp CPU không phải chờ đợi trong quá trình xử lý.
Khi xử lý xong nhưng đường truyền vẫn bận, CPU sẽ tạm lưu kết quả vào bộ nhớ Cache, giúp tiết kiệm thời gian chờ đường truyền được giải phóng.
Bộ nhớ Cache là giải pháp giúp CPU hoạt động liên tục mà không bị gián đoạn do phải chờ dữ liệu, từ đó nâng cao hiệu suất xử lý Tuy nhiên, bộ nhớ Cache được chế tạo từ RAM tĩnh, dẫn đến chi phí cao Hiện nay, bộ nhớ Cache của các dòng CPU Intel thường có dung lượng từ 2MB trở lên.
Sơ đồ cấu tạo của CPU
CPU có 3 khối chính đó là:
- ALU (Arithmetic Logic Unit): Đơn vị số học logic: Khối này thực hiện các phép tính số học và logic cơ bản trên cơ sở các dữ liệu
- Control Unit: Khối này chuyên tạo ra các lệnh điều khiển như điều khiển ghi hay đọc v v
- Registers (Các thanh ghi): Nơi chứa các lệnh trước và sau khi xử lý
Hình 4.5 Sơ đồ cấu tạo bên trong của CPU
Nguyên lý hoạt động của CPU
CPU hoạt động dựa hoàn toàn vào các mã lệnh, mà các mã lệnh này là tín hiệu số 0 và 1 được dịch từ các câu lệnh lập trình Do đó, CPU sẽ không thực hiện bất kỳ thao tác nào nếu không có các câu lệnh hướng dẫn cụ thể.
Khi một chương trình được chạy, các chỉ lệnh của nó sẽ được nạp vào bộ nhớ RAM Những chỉ lệnh này đã được biên dịch thành ngôn ngữ máy và lưu trữ trong bộ nhớ RAM dưới dạng các bit 0 và 1.
CPU thực hiện các chỉ lệnh theo thứ tự, trong khi các bộ giải mã chuyển đổi các chỉ lệnh này thành tín hiệu điều khiển để thực hiện các tác vụ.
Phân loại CPU
4.5.1 Công nghệ CPU đơn lõi: từ Pentium đến Pentium 4
4.5.2 Công nghệ siêu phân luồng: Pentium D
4.5.3 Công nghệ đa lõi: Duo Core, Core 2 Dual, Core Quad
4.5.4 So sánh giữa các công nghệ
Công nghệ lõi kép và công nghệ đa lõi (multi-core) đang định hình tương lai của vi xử lý Bài viết này sẽ khám phá chi tiết về công nghệ này trên chip Intel.
Vào năm 2002, Intel đã ra mắt các CPU với công nghệ Hyper Threading, hay còn gọi là "Công nghệ Siêu phân luồng" Công nghệ này mang đến những cải tiến vượt trội so với các công nghệ trước đó.
Hình 4.6 Nguyên lý hoạt động bộ xử lí đơn luồng
Hình 4.7 Nguyên lý hoạt động bộ xử lí siêu phân luồng
Mỗi ứng dụng trên máy tính chạy nhiều tiến trình, mỗi tiến trình bao gồm nhiều luồng xử lý (thread) Với bộ xử lý đơn luồng, chỉ một luồng được thực hiện tại một thời điểm, dẫn đến việc các luồng phải thực hiện tuần tự Ngược lại, bộ xử lý siêu phân luồng cho phép thực hiện song song 2 luồng, tối ưu hóa tài nguyên hệ thống và rút ngắn thời gian xử lý.
Với sự phát triển của phần mềm và hệ điều hành mới, yêu cầu về tốc độ xử lý của vi xử lý ngày càng cao Các CPU đã tăng tốc độ xung nhịp chủ yếu bằng cách tích hợp nhiều mạch bán dẫn hơn vào một bộ chip Tuy nhiên, điều này dẫn đến việc CPU phát sinh nhiều nhiệt, và các nghiên cứu cho thấy hiệu suất hoạt động của CPU có thể giảm sút.
Công nghệ lõi kép giải quyết hiệu quả vấn đề hiệu suất xử lý bằng cách cho phép bộ xử lý chứa hai lõi hoặc nhiều hơn Các lõi này hoạt động song song, chia sẻ công việc tính toán và nâng cao khả năng xử lý của bộ xử lý.
Bộ xử lý siêu phân luồng hoạt động hiệu quả hơn với hai hoặc nhiều lõi, giúp tăng công suất và giảm tải cho bộ xử lý khi xử lý nhiều ứng dụng cùng lúc Mỗi lõi sẽ đảm nhận ít ứng dụng hơn, từ đó cải thiện hiệu suất tổng thể.
Sự kết hợp giữa công nghệ lõi kép và công nghệ siêu phân luồng mang lại khả năng xử lý 4 luồng song song, giúp tăng tốc độ xử lý nhanh gấp nhiều lần mà không cần tăng tốc độ xung nhịp.
Hình 4.9 Nguyên lý hoạt động bộ xử lí lõi kép và siêu phân luồng
Cách cắm CPU vào Mainboard và thiết lập thông số
Ở đây nêu quy trình lắp ráp CPU Intel Socket LGA755
Để đảm bảo an toàn khi làm việc với thiết bị điện tử, bạn nên đeo một chiếc vòng chống sốc tĩnh điện (electrostatic wrist strap) Nếu không có vòng chống tĩnh điện, bạn có thể tự xả tĩnh điện bằng cách chạm tay vào phần vỏ kim loại của bộ nguồn CPU đang gắn trong thùng máy.
Để mở nắp kim loại của socket, hãy nhấn nhẹ vào đầu thanh đòn bẩy hình chữ J để tách nó khỏi khớp gài, sau đó kéo thanh đòn bẩy hoàn toàn về phía sau.
Hình 4.10 Socket LGA775 Hình 4.11 Socket LGA775 sau khi đã được gỡ nắp nhựa bảo vệ
Hình 4.12 Mở nắp kim loại Socket LGA775
+ Bước 2: Dùng hai ngón tay cầm hai cạnh của CPU và đặt nhẹ nhàng xuống socket Chú ý đặt đúng chiều.
Để hoàn thành bước 3, bạn cần đóng nắp kim loại của socket lại như cũ Giữ phần đầu của nắp đậy bằng một ngón tay và điều chỉnh thanh đòn bẩy sao cho ngàm của nó khớp với mấu của nắp đậy Tiếp theo, gài thanh đòn bẩy vào chốt khóa bằng cách đẩy nó về phía trước, sau đó dịch nhẹ ra ngoài và nhấn xuống để gài vào chốt Cuối cùng, bạn có thể gắn quạt cho CPU.
Hình 4.13 Gắn CPU vào socket LGA775
Khi mua CPU Socket LGA775 nguyên hộp, bạn sẽ nhận được một quạt CPU của Intel đi kèm Tuy nhiên, bạn cũng có thể lựa chọn sử dụng quạt LGA775 từ các hãng thứ ba Trong trường hợp này, chúng tôi đã gắn quạt của một hãng thứ ba, có thiết kế tương tự như quạt Intel gốc.
+ Bước 5: Đặt quạt lên khu vực socket CPU sao cho tất cả mũi 4 chân quạt
Để lắp đặt phần nhựa trắng, hãy đảm bảo nó vừa vặn vào bốn lỗ trên mainboard Sử dụng hai ngón tay cái để nhấn mạnh theo chiều thẳng đứng lên hai đầu chân cắm ở hai phía đối diện cho đến khi nghe tiếng “cạch”, cho thấy chân đã được khóa hoàn toàn Sau đó, hãy khóa đồng thời hai chân đối diện để tránh áp lực không đều, có thể gây hại cho CPU và socket Khi đã hoàn tất hai chân khóa đầu tiên, tiếp tục khóa hai chân còn lại.
Hình 4.15 Chân khóa quạt LGA775 đã được khóa chính xác.
+ Bước 6: Sau khi gắn quạt, gắn đầu cắm nguồn của quạt vào chân cắm quạt CPU (thường ghi là CPU_FAN) Chọn đúng khớp
Hình 4.16 Cắm nguồn quạt vào chân cắm quạt.
BỘ NHỚ
Bộ nhớ trong
- Bộ nhớ là thành phần quan trọng thứ hai trong hệ thống máy tính, có chức năng lưu trữ dữ liệu tạm thời để
ROM (Read Only Memory) là loại bộ nhớ chủ yếu được sử dụng bởi các nhà sản xuất, với đặc điểm là thông tin lưu trữ trong ROM không thể bị xóa hay sửa đổi, đảm bảo lưu trữ vĩnh viễn Tuy nhiên, nhược điểm của ROM là sau khi thông tin đã được cài đặt, nó sẽ không còn tính linh hoạt, tức là không thể thay đổi hay cập nhật.
Các con chip trên bo mạch chủ và BIOS ROM là những thành phần quan trọng giúp máy tính khởi động và vận hành hiệu quả.
Mặc dù ROM nguyên thủy không thể xoá/ghi, nhưng sự tiến bộ trong công nghệ đã dẫn đến sự ra đời của các loại ROM đa dụng như PROM Các nhà sản xuất hiện nay có thể cài đặt lại ROM bằng các dụng cụ đặc biệt và đắt tiền, cho phép thông tin được "cài" vào chip và lưu giữ vĩnh viễn Tuy nhiên, một đặc điểm quan trọng của PROM là thông tin chỉ có thể được cài đặt một lần.
EPROM là một loại ROM nâng cao hơn PROM, cho phép người dùng có thể xóa và ghi lại thông tin nhiều lần Điểm khác biệt chính giữa EPROM và PROM là khả năng xóa thông tin, được thực hiện thông qua phần cứng bằng tia hồng ngoại.
EEPROM (Bộ nhớ ROM có thể xóa và lập trình điện tử) là một phiên bản nâng cao của EPROM, với điểm khác biệt chính là khả năng ghi và xóa thông tin nhiều lần thông qua phần mềm thay vì phần cứng Ứng dụng nổi bật của EEPROM là trong việc "flash BIOS", cho phép tái cài đặt và nâng cấp thông tin cho BIOS, vốn là một loại ROM.
Hình 5.1 Bộ nhớ RAM KingMax DDR3 6GB
Nhiều người cho rằng RAM và ROM khác nhau, nhưng thực tế RAM chỉ là thế hệ sau của ROM Cả hai đều thuộc loại "random access memory", cho phép truy cập thông tin không theo thứ tự Tuy nhiên, ROM hoạt động chậm hơn RAM, với thời gian truy cập thông tin thường trên 50ns, trong khi RAM chỉ cần dưới 10ns do sự khác biệt trong cách chế tạo Tôi sẽ trở lại với phần "shadow BIOS ROM" sau.
- SRAM (Static RAM) và DRAM (Dynamic RAM)
SRAM là loại RAM lưu trữ dữ liệu mà không cần làm tươi thường xuyên, trong khi DRAM yêu cầu cập nhật dữ liệu liên tục với tần suất cao Thông thường, dữ liệu trong DRAM cần được làm tươi nhiều lần trong một giây để duy trì thông tin Nếu không được làm tươi, dữ liệu trong DRAM sẽ bị mất mặc dù nguồn điện vẫn hoạt động.
SRAM chạy nhanh hơn DRAM Nhiều người có thể lầm lẫn là DRAM là
SRAM không phải lúc nào cũng ưu việt hơn DRAM, mặc dù nó có tốc độ nhanh hơn Việc chế tạo SRAM tốn kém hơn DRAM và kích thước của SRAM thường lớn hơn Tuy nhiên, SRAM không cần phải refresh nhiều lần, điều này giúp tăng tốc độ hoạt động của nó so với DRAM.
Sự ra đời của DRAM là một giải pháp nhằm giảm chi phí sản xuất của SRAM, và tôi sẽ giải thích chi tiết về cấu trúc bên trong của CPU, DRAM và SRAM.
FPM-DRAM (Fast Page Mode DRAM) là một phiên bản cải tiến của DRAM, cho phép truy cập dữ liệu nhanh hơn nhờ cải tiến trong cách dò địa chỉ trước khi lấy thông tin Hiện nay, các loại RAM như FPM hầu như không còn được sản xuất trên thị trường.
- EDO-DRAM (Extended Data Out DRAM)
EDO DRAM là một phiên bản cải tiến của FPM DRAM, cho phép truy cập dữ liệu nhanh hơn nhờ vào các cải tiến trong cách dò địa chỉ Loại bộ nhớ này yêu cầu hỗ trợ từ chipset hệ thống và hoạt động hiệu quả trên các máy 486 trở lên với tốc độ dưới 75MHz Mặc dù EDO DRAM nhanh hơn FPM DRAM từ 10-15%, nhưng hiện nay nó đã trở nên lỗi thời so với các công nghệ bộ nhớ hiện đại.
- BDEO-DRAM (Burst Extended Data Out DRAM)
Là thế hệ sau của EDO DRAM, dùng kỹ thuật "pineline technology" để rút ngắn thời gian dò địa chỉ của dữ liệu
RAM hoạt động nhờ vào memory controller, cho phép truy cập và cập nhật thông tin ngay khi đồng hồ (clock) chuyển từ 0 sang 1 Thuật ngữ "synchronous" ám chỉ việc này diễn ra ngay tại thời điểm đồng hồ thay đổi, mà không cần chờ hoàn toàn kết thúc khoảng thời gian ngắn giữa hai trạng thái Kỹ thuật chế tạo này giúp SDRAM và các thế hệ sau có tốc độ vượt trội hơn so với các loại DRAM trước đây.
DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) là loại bộ nhớ cải tiến từ SDRAM, cho phép tăng gấp đôi tốc độ truy cập nhờ vào việc sử dụng cả hai quá trình đồng bộ khi đồng hồ chuyển từ 0 sang 1 và ngược lại Khi đồng hồ của bộ nhớ chuyển đổi, thông tin trong bộ nhớ sẽ được truy cập ngay lập tức Loại RAM này được hỗ trợ bởi các CPU của Intel và AMD, với tốc độ hiện tại dao động từ 800 đến 1600 MHz DDR SDRAM hiện là loại RAM phổ biến nhất, bao gồm các công nghệ DDR2 và DDR3.
Rambus có nguyên lý và cấu trúc chế tạo khác biệt so với SDRAM truyền thống, hoạt động thông qua một hệ thống phụ gọi là Direct Rambus Channel với độ rộng 16 bit và tốc độ clock 400MHz (có thể lên tới 800MHz) Cấu trúc này lý thuyết có thể trao đổi thông tin với tốc độ 1.6GB/giây Hệ thống Rambus DRAM yêu cầu một chip serial presence detect (SPD) để giao tiếp với bo mạch chủ Kỹ thuật Rambus sử dụng giao diện 16 bit, trái ngược với phương pháp truyền thống 64 bit, dẫn đến sự ra đời của Rambus Inline Memory Module (RIMM) khác biệt Loại RAM này chỉ tương thích với CPU Intel Pentium IV, với tốc độ khoảng 400-800MHz.
Khác với bộ nhớ trong hệ thống, các hãng sản xuất card đồ họa đã phát triển VRAM riêng cho video card nhằm đáp ứng nhu cầu đồ họa ngày càng cao VRAM hoạt động nhanh hơn nhờ công nghệ Dual Port, nhưng chi phí sản xuất cũng cao hơn nhiều.
Là sản phẩm cải tiến của VRAM mà ra, đơn giản nó sẽ đọc và viết từng block thay vì từng mảng nhỏ
Bộ nhớ ngoài
5.2.1 Đĩa mềm và ổ đĩa mềm
5.2.1.1 Giới thiệu Ổ đĩa mềm (Floppy Disk Drive, hay FDD) là một thiết bị sử dụng để đọc và ghi dữ liệu từ các đĩa mềm Mỗi loại ổ đĩa mềm chỉ được sử dụng đối với một loại đĩa mềm riêng biệt mà không sử dụng đối với các loại đĩa có kích thước khác nhau.
Phân loại theo các loại đĩa mềm:
- Ổ đĩa mềm dùng cho các loại đĩa mềm 8”
- Ổ đĩa mềm dùng cho các loại đĩa mềm 5,25”
- Ổ đĩa mềm dùng cho các loại đĩa mềm 3,5”.
Phân loại theo vị trí lắp đặt:
+ Ổ đĩa gắn trong máy tính: Nói chung đến các loại ổ đĩa mềm gắn cố định bên trong máy tính.
- Gắn trong máy tính cá nhân để bàn: Loại ổ đĩa (như minh hoạ) gắn vào khay 3,5” trong các máy tính để bàn thông dụng.
Ổ đĩa mềm gắn trong máy tính xách tay được thiết kế riêng biệt cho từng loại máy, do đó thường không được sản xuất hàng loạt Mặc dù nguyên lý hoạt động tương tự như ổ đĩa mềm cho máy tính để bàn, nhưng chúng có kích thước nhỏ gọn hơn Các ổ đĩa này thường được các hãng sản xuất máy tính xách tay tự chế tạo hoặc đặt hàng theo yêu cầu cho từng mẫu máy và đời máy cụ thể.
Ổ đĩa mềm gắn ngoài máy tính thông qua giao tiếp USB là giải pháp lý tưởng cho những máy tính xách tay không được trang bị ổ đĩa mềm Loại ổ đĩa này có thể tương thích với tất cả các máy tính xách tay và máy tính cá nhân để bàn, mang lại tính linh hoạt và tiện lợi cho người dùng.
5.2.1.3 Cấu tạo và hoạt động
Đĩa mềm lưu trữ dữ liệu dựa trên nguyên lý lưu trữ từ trên bề mặt, với cơ chế hoạt động đọc và ghi theo tính chất từ Mặc dù có cấu tạo tương tự như ổ đĩa cứng, nhưng các chi tiết bên trong ổ đĩa mềm có yêu cầu kỹ thuật thấp hơn Tất cả các thao tác với đĩa mềm được thực hiện qua một khe hẹp của các loại đĩa này.
- Đầu đọc/ghi: Ổ đĩa mềm cho 02 đầu đọc dành cho hai mặt đĩa.
Động cơ lền trục (spindle motor) của ổ đĩa mềm hoạt động với tốc độ 300 rpm hoặc 360 rpm, chậm hơn so với các loại ổ đĩa khác, dẫn đến tốc độ truy cập chậm Tốc độ này cũng giúp giảm ma sát khi đầu đọc tiếp xúc với bề mặt đĩa.
5.2.2.1 Giới thiệu Ổ cứng là một thiết bị lưu trữ có dung lượng lớn dùng để lưu trữ toàn bộ dữ liệu của máy tính như: Các hệ điều hành + Các chương trình ứng dụng + Các File văn bản,
Hiện nay ổ cứng có dung lượng rất lớn từ
Một số hãng sản xuất đĩa cứng nổi tiếng hiện nay: Seagate, Western Digital, Samsung, …
Ổ đĩa chứa nhiều đĩa từ làm bằng nhôm hoặc hợp chất gốm thủy tinh, được phủ lớp từ và lớp bảo vệ ở cả hai mặt Các đĩa này được xếp chồng lên nhau và gắn với một trục mô tơ, giúp tất cả các đĩa quay cùng tốc độ nhanh trong suốt quá trình sử dụng Mỗi mặt của đĩa đều có một đầu đọc và ghi, cho phép thực hiện các thao tác lưu trữ dữ liệu hiệu quả.
2 đĩa thì có 4 đầu đọc & ghi.
Mô tơ hoặc cuộn dây điều khiển các đầu từ có vai trò quan trọng trong việc di chuyển các đầu từ ngang trên bề mặt đĩa, cho phép chúng thực hiện chức năng ghi và đọc dữ liệu một cách hiệu quả.
Mạch điều khiển là phần quan trọng nằm sau ổ cứng, có nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ quay của đĩa, quản lý sự di chuyển của các đầu từ, cũng như thực hiện mã hóa và giải mã tín hiệu ghi và đọc.
5.2.2.3 Cấu trúc bề mặt đĩa Ổ đĩa cứng gồm nhiều đĩa quay với vận tốc 5400 đến 15000 vòng/phút, trên các bề mặt đĩa là các đầu từ di chuyển để đọc và ghi dữ liệu.
Dữ liệu trên đĩa cứng được tổ chức thành các đường tròn đồng tâm, gọi là Track hoặc Cylinder, mỗi Track được chia thành nhiều cung, gọi là Sector Mỗi Sector có khả năng lưu trữ 512 Byte dữ liệu Quá trình tạo ra Track và Sector được thực hiện thông qua một chương trình đặc biệt nhằm định dạng vật lý hoặc định dạng cấp thấp cho đĩa.
5.2.2.4 Nguyên tắc lưu trữ trên đĩa cứng
Bề mặt đĩa được phủ một lớp mỏng chất từ tính, trong đó các hạt từ tính ban đầu không có hướng Khi bị tác động bởi từ trường của đầu từ, các hạt này sẽ được sắp xếp theo hướng nhất định Đầu từ ghi - đọc gồm một lõi thép nhỏ hình chữ U và một cuộn dây quấn quanh lõi để truyền dòng điện vào (khi ghi) hoặc lấy ra (khi đọc) Khe từ của đầu từ lướt trên bề mặt đĩa với khoảng cách rất gần, chỉ bằng 1/10 sợi tóc.
Trong quá trình ghi dữ liệu, tín hiệu điện được chuyển đổi thành dạng số 0 và 1, sau đó được ghi lên bề mặt đĩa bằng cách tạo ra các nam châm nhỏ Hướng của các nam châm này sẽ thay đổi tùy thuộc vào tín hiệu đầu vào, là 0 hoặc 1.
Trong quá trình phát, đầu từ đọc tín hiệu trên bề mặt đĩa thông qua các đường track đã được ghi Tại điểm giao nhau của các nam châm, từ trường biến đổi cảm ứng lên cuộn dây, tạo ra một xung điện yếu Xung điện này sau đó được khuếch đại để chuyển đổi thành tín hiệu nhị phân 0 và 1.
5.2.2.5 Khái niệm về định dạng đĩa
Khi xuất xưởng, các ổ đĩa cứng có bề mặt đĩa với lớp từ tính đồng nhất Để ghi dữ liệu lên đĩa, cần thực hiện ba bước quan trọng.
- Định dạng vật lý hay định dạng cấp thấp
