Bài giảng Các thành phần của hệ thống

I. CASE 1. Giới thiệu Thùng máy (Case) là nơi chứa tất cả các thành phần quan trọng của máy tính như: MainBoard, HDD, CD ROM, Power Supply ... 2. Phân loại a. Desktop Case: Đây là loại thùng máy nằm, thường sử dụng ở các máy tính của các hãng nổi tiếng như: Compaq, IBM, Acer… - Ưu điểm: Gọn, ít chiếm không gian, có thể đặt Monitor ngay bên trên Case. - Nhược điểm: Do không gian hẹp nên rất bất tiện khi cần nâng cấp thêm thiết bị như HDD, CD ROM… CHƯƠNG 2: CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG b. Tower Case: Là loại thùng máy đứng, được dùng khá phổ biến trong các máy lắp ráp. - Ưu điểm: Do có không gian tương đối rộng nên dễ dàng nâng cấp thêm các thiết bị như: CD ROM, HDD, DVD…các loại Card chuyên dùng khác. Đặc biệt là có thể trao đổi nhiệt rất tốt trong quá trình làm việc. - Nhược điểm: Cồng kềnh, chiếm nhiều không gian. II. POWER 1. Giới thiệu Bộ nguồn có nhiệm vụ tạo ra các mức điện áp một chiều (DC) cần thiết và ổn định để cung cấp cho toàn bộ hoạt động của máy tính. 2. Phân loại a. Nguồn AT: Được sử dụng chủ yếu cho các thế hệ từ máy tính AT 586 trở về trước. Loại nguồn này sử dụng công tắc chuyển mạch. Nghĩa là khi công tắc đóng (Power On) thì bộ nguồn mới được cấp điện và khi công tắc ngắt (Power Off) thì bộ nguồn được cách ly ra khỏi lưới điện. Sơ đồ nối công tắc nguồn thường được chỉ dẫn ở mặt trên của vỏ bộ nguồn. b. Nguồn ATX: Đây là bộ nguồn được sử dụng chủ yếu cho các thế hệ máy từ AT 586 trở về sau. Khác với nguồn AT, nguồn ATX được cấp điện lưới liên tục. Công tắc đóng mở nguồn chỉ là công tắc Logic được nối thẳng lên MainBoard. 3. Đặc điểm: a. Bộ nguồn AT: - Đầu cấp điện cho Mainboard: Đầu cấp điện cho Mainboard tương ứng gồm 2 Jack cắm có ký kiệu là P8 và P9, chúng có các mức điện áp sau: - Nguồn PG (Power Good) có một chức năng rất đặc biệt là khi bật công tắc nguồn. CPU sẽ kiểm tra mức điện áp này, nếu đủ +5V thì mới cho máy tính hoạt động. Khi cắm Jack nguồn cho Mainboard ta phải cắm sao cho 4 dây Ground (0V) nằm cạnh nhau và ở giữa. - Đầu cấp điện cho HDD, FDD... Dùng để cấp điện áp cho ổ đĩa cứng (HDD), ổ CD ROM, ổ đĩa mềm (FDD)...chúng có các mức điện áp sau: b. Bộ nguồn ATX: Cũng giống như nguồn AT, chúng cũng có các đầu cấp điện cho Mainboard, HDD, FDD... và có các đặc tính về các mức điện áp cũng như chức năng, cách sử dụng giống nguồn AT. Điểm khác nhau cơ bản là phần Jack cắm cấp điện cho MainBoard (1 Jack lớn hoặc 1 Jack lớn và 1 Jack nhỏ). Chúng có các đặc điểm sau: Loại 20 chân Loại 24 chân Đầu nối 24 chân cung cấp điện năng cho bo mạch chủ; Đầu nối 4 chân vào bo mạch chủ cung cấp nguồn +12V cho CPU . Các đầu nối 20 chân chỉ khác biệt 4 chân dưới cùng. Nếu bỏ các chân 11, 12, 23, 24 (theo quy ước như hình) thì đầu nối 24 chân trở thành đầu nối 20 chân. Chính vì điều này mà một số nguồn máy tính đã thiết kế loại đầu cắm 20+4 chân phù hợp cho cả hai loại bo mạch chủ. III. MAINBOARD 1. Giới thiệu Mainboard là bo mạch chính trong máy tính. Nó bao gồm các khe cắm (sockets) cho phép gắn thêm các bo mạch phụ, các bo mạch chức năng. Mainboard còn chứa các kênh truyền dữ liệu (bus), các bộ xử lý (chipsets), các khe cắm bộ nhớ (memory sockets), các giao diện gắn thiết bị ngoại vi và thiết bị I/O như: máy in, màn hình, bàn phím, chuột, máy ảnh kỹ thuật số… Các bộ xử lý (chip) điều khiển việc xử lý và hiển thị hình ảnh, xử lý âm thanh, điều khiển các cổng I/O tuần tự và song song (serial & parallel ports), điều khiển và cung cấp giao tiếp mạng…có thể được tích hợp hay không tích hợp trên Mainboard. Nếu không được tích hợp sẵn, thì các bộ xử lý đó tồn tại dưới dạng các bộ điều khiển độc lập được gắn vào các khe gắn mở rộng trên Mainboard. Chúng ta thường gọi các bộ điều khiển độc lập đó là card. Ví dụ: card màn hình (VGA card), card nhập xuất (I/O card, SCSI card), card mạng (Network Interface Card)… 1- CPU Socket 2- RAM Slots 3- AGP Slot 4- PCI Slots 5- I/O Connector 6- Power Connector 7- FDD Conector 8- HDD Conector 9- MCH (North Bridge) 10- ICH (Sourth Bridge) 11- ROM BIOS 12- Pin CMOS 2. Các thành phần của Mainboard Trên một MainBoard có thể có nhiều bộ phận: Khe cắm, đế cắm, các bộ kết nối, các mạch tích hợp…Hầu hết các MainBoard hiện nay tối thiểu phải có các bộ phận chủ yếu sau: - Đế/Khe cắm BXL - Chipsets - Mạch tích hợp I/O - ROM BIOS - Khe cắm RAM (SIMM, DIMM, RIMM…) - Khe cắm Bus (ISA, PCI, AGP, PCI Express…) - Pin CMOS - Khe cắm HDD, FDD, CD ROM - … - Đế cắm CPU - Khe cắm RAM - Khe cắm Card mở rộng PCI AGP PCIe 1x PCIe 16x - Chipsets * Chip MCH (Chip cầu bắc) * Chip ICH (Chip cầu nam) - ROM BIOS, Pin CMOS - Khe cắm HDD, CD ROM, FDD LOAI ATA LOAI SATA 3. Một số công nghệ mới - Dual BIOS: thực chất là một công nghệ cho phép mainboard được tích hợp 2 chip BIOS. Một chip được gọi là Main BIOS (BIOS chính) và một chip được gọi là Backup BIOS (BIOS dự phòng). Mainboard thường hoạt động với main BIOS, nhưng nếu nó bị hư hại vì một lí do nào đó thì backup BIOS sẽ được tự động sử dụng trong lần khởi động tiếp theo. PC sẽ hoạt động giống như là trước khi main BIOS bị trục trặc. - Dual chanel DDR: Là công nghệ làm tăng đôi băng thông bộ nhớ và giải quyết các bài toán về giải pháp bộ nhớ hiện nay. Điều kiện để chạy Dual Chanel: + RAM phải được gắn trên cả 2 kênh. + Cùng loại RAM trên mỗi kênh (cùng DDR, DDR2 hay DDR3). + Cùng dung lượng bộ nhớ trên mỗi kênh (cùng là 512MB, 1GB..). + 2 thanh giống nhau phải cắm ở khe giống nhau (cùng khe 0 hoặc 1). Như vậy để chạy được Dual Chanel, không bắt buộc RAM phải cùng độ trễ, cùng tốc độ hay cùng thương hiệu. Nhưng khi chạy Dual, tốc độ của các thanh RAM sẽ nhận theo tốc độ của thanh RAM thấp nhất (VD 1 thanh 512MB bus 667 gắn với 1 thanh 512MB bus 800, cùng là DDR2, như vậy hệ thống sẽ chạy Dual Chanel ở bus 667). Chúng ta có thể chạy Dual Chanel với 2, 3 hay 4 thanh RAM được gắn trên Main. Cụ thể như sau : - Chạy Dual Chanel với 2 thanh RAM - Chạy Dual Chanel với 3 thanh RAM - Chạy Dual Chanel với 4 thanh RAM - Dual Logical Processor: bộ vi xử lý luận lý đôi với công nghệ siêu phân luồng Hyper Threading - HT của Intel, chỉ với một CPU nhưng hoạt động như có hai CPU. - Dual Cooling System: hệ thống giải nhiệt kép. - Dual Gigabit LAN : cho phép kết nối đồng thời cả hai mạng WAN và LAN với tốc độ lên tới 1.000Mbps cho cả hai loại mạng này. Hoặc Dual LAN kết hợp hai chuẩn GigaLAN và Ethernet LAN 10/100Mbps cho phép một PC có thể hoạt động như một cổng hệ thống (network gateway) để quản lý dòng dữ liệu giữa hai hệ thống riêng rẽ. - Dual VGA : là công nghệ giúp tăng hiệu năng của card đồ họa ( tương tự như cpu 2 nhân),VD như 1 card sẽ lo tạo hiệu ứng vật lý+hình ảnh còn 1 card sẽ lo tính toán AI( artificial intelligence-trí tuệ nhân tạo-điều khiển "bot" như trong game Counter Strike),tuy nhiên hiệu năng tăng không đều trên các ứng dụng, đặc biệt là game vì mỗi game đều đc tối ưu cho 1 loại chip, hoăc là tối ưu cho Ati hoặc là tối ưu cho Nvidia. - RAID: (Redundant Array of Independent Disks). Ban đầu, RAID được sử dụng như một giải pháp phòng hộ vì nó cho phép ghi dữ liệu lên nhiều đĩa cứng cùng lúc. Về sau, RAID đã có nhiều biến thể cho phép không chỉ đảm bảo an toàn dữ liệu mà còn giúp gia tăng đáng kể tốc độ truy xuất dữ liệu từ đĩa cứng. Dưới đây là 5 loại RAID được dùng phổ biến: + RAID 0 : Y/c tối thiểu 2 HDD và cho phép PC ghi dữ liệu lên HDD theo một phương thức đặc biệt được gọi là Striping. Ví dụ: ta có 8 đoạn dữ liệu được đánh số từ 1 đến 8, các đoạn đánh số lẻ (1,3,5,7) sẽ được ghi lên đĩa cứng thứ nhất và các đoạn đánh số chẵn (2,4,6,8) sẽ được ghi lên đĩa thứ hai. + RAID 1 : Y/c ít nhất 2 HDD. Dữ liệu được ghi vào 2 ổ giống hệt nhau (Mirroring). Trong trường hợp một ổ bị trục trặc, ổ còn lại sẽ tiếp tục hoạt động bình thường. Ta có thể thay thế ổ đĩa bị hỏng mà không phải lo lắng đến vấn đề thông tin thất lạc. Dung lượng cuối cùng của hệ thống = dung lượng của ổ đơn. + RAID 0+1: Là sự kết hợp 2 loại RAID ở trên, y/c tối thiểu 4 HDD. Dữ liệu sẽ được ghi đồng thời lên 4 HDD với 2 ổ dạng Striping tăng tốc và 2 ổ dạng Mirroring sao lưu. 4 ổ đĩa này phải giống hệt nhau và khi đưa vào hệ thống RAID 0+1, dung lượng cuối cùng sẽ bằng ½ tổng dung lượng 4 ổ. + RAID 5 : Trong cấu hình RAID này, sử dụng ít nhất là 3 và nhiều nhất là 32 ổ đĩa, không chỉ riêng dữ liệu được phân phối đều trên các đĩa mà những thông tin liên kết cũng được phân phối trên các các ổ đĩa, để chắc chắn rằng dữ liệu sẽ được cấu thành lại nếu một trong những đĩa độc lập bị hỏng.  Nói đúng hơn là nếu bất kì đĩa nào trong khối này bị hỏng thì ta có thể thay đổi một đĩa mới và nó sẽ tự động cấu hình lại (Rebuild) tất cả những dữ liệu đã bị mất. Như vậy RAID 5 vừa đảm bảo tốc độ có cải thiện, vừa giữ được tính an toàn cao. Dung lượng đĩa cứng cuối cùng bằng tổng dung lượng đĩa sử dụng trừ đi một ổ. + JBOD : JBOD (Just a Bunch Of Disks) cho phép gắn bao nhiêu ổ đĩa tùy thích vào bộ điều khiển RAID (dĩ nhiên là trong giới hạn cổng cho phép). Sau đó chúng sẽ được “tổng hợp” lại thành một đĩa cứng lớn hơn cho hệ thống sử dụng. Ví dụ ta cắm vào đó các ổ 10GB, 8GB, 30GB thì thông qua bộ điều khiển RAID có hỗ trợ JBOD, máy tính sẽ nhận ra một ổ đĩa 48GB. Tuy nhiên, lưu ý là JBOD không hề đem lại bất cứ một giá trị phụ trội nào khác: không cải thiện về hiệu năng, không mang lại giải pháp an toàn dữ liệu, chỉ là kết nối và tổng hợp dung lượng mà thôi. IV. BỘ VI XỬ LÝ 1. Giới thiệu CPU (Central Processing Unit) – còn được gọi là Bộ xử lý dữ liệu trung tâm. Toàn bộ quá trình xử lý, tính toán và điều khiển đều thực hiện ở đây. - Tốc độ của VXL được tính bằng GHz - Hãng sản xuất: Intel, AMD, Cyrix… - Các yếu tố tác động đến hiệu suất của VXL + Độ rộng Bus D và Bus A (64bit) + Tốc độ xử lý và tốc độ Bus FSB + Dung lượng bộ nhớ đệm Cache (L2) Ví dụ: VXL Core 2 Quad Q6600 2,4GHz, 8MB, 1066MHz 2. Nguyên lý hoạt động Cách BXL xử lý dữ liệu như thế nào hoàn toàn phụ thuộc vào chương trình được viết từ trước. Chương trình nói chung có thể là một bảng tính, một bộ xử lý từ hay một game nào đó: với CPU cũng không có điều gì khác biệt ở điểm này, vì nó không hiểu những gì chương trình sẽ thực hiện. Nó chỉ tuân theo các thứ tự (được gọi là các chỉ lệnh hay các lệnh) có bên trong chương trình. Khi kích hoạt một chương trình thì những gì sẽ xảy ra là: 1. Chương trình đã lưu bên trong HDD sẽ được đưa vào bộ nhớ RAM. Ở đây chương trình chính là một loạt các chỉ lệnh đối với CPU. 2. CPU sử dụng mạch phần cứng được gọi là memory controller để tải dữ liệu chương trình từ bộ nhớ RAM. 3. Lúc đó dữ liệu bên trong CPU sẽ được xử lý. 4. Những gì diễn ra tiếp theo sẽ phụ thuộc vào chương trình vừa được nạp. CPU có thể tiếp tục tải và thực thi chương trình hoặc có thể thực hiện một công việc nào đó với dữ liệu đã được xử lý, như việc hiển thị kết quả thực hiện nào đó lên màn hình… 3. Đặc tính của VXL - Xung nhịp (Clock): Xung nhịp (tốc độ) càng cao càng chạy nhanh? Celeron 3.0GHz so với Pentium 4 3.0GHz? Chỉ có thể so sánh tốc độ khi các thành phần như: Công nghệ sản xuất, số lượng Transistor, dung lượng Cache, Bus giao tiếp, tập lệnh…giống nhau. - Băng thông giao tiếp (FSB: Front Side Bus): Cho biết tốc độ trao đổi dữ liệu giữa BXL và Bo mạch chủ. Băng thông 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 1333MHz thì nên chọn BXL có FSB cùng tốc độ. - Bộ nhớ đệm (Cache): Tốc độ BXL phụ thuộc vào dung lượng Cache. BXL thường có 2 loại Cache L1, L2, đôi 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). - Công nghệ sản xuất (Micros): Công nghệ sản xuất của Intel đạt 45nm còn AMD đạt 65nm (cho biết khoảng cách ngắn nhất giữa 2 Transistor của BXL). Như vậy công nghệ sản xuất càng nhỏ thì tích hợp được càng nhiều Transistor trên cùng một kích thước (Core 2 Duo 291 triệu Transitor). Do đó tốc độ và khả năng tính toán tăng lên. - Tập lệnh: BXL tích hợp nhiều tập lệnh (SSE, SSE2, SSE3, SSE4…) sẽ tăng được khả năng tính toán. Tốc độ của BXL phụ thuộc vào việc tối ưu tập lệnh thực hiện. - Công suất: Pentium 4 có khoảng 40 triệu transistor (MOS) có dòng tiêu thụ 10-6A thì tổng dòng tiêu thụ là 40A. Trong đó khoảng ½ transistor làm việc  tổng dòng tiêu thụ còn 20A. Điện áp nuôi VXL 1,7V  Công suất tiêu thụ sẽ là P=20A x 1,7V = 34W có thể làm nóng, ảnh hưởng tới hoạt động của VXL  Giải nhiệt. Hiện nay Core 2 Quad có đến 582 triệu transistor. 4. Các thế hệ VXL 8080: Được giới thiệu vào năm 1974 – chip xử lý 8bits hoàn thiện đầu tiên, nó khơi nguồn cho dòng chip 8bits sau này là 8088, chip 8088 được IBM sử dụng trong dòng máy cá nhân, và nhanh chóng trở thành quen thuộc với người dùng trên thế giới. trên cơ sở thiết kế của chip 8088 Intel cải tiến thành 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4… Pentium: Thực chất là đời thứ 5 của kiến trúc x86 (80586) nhưng vì một số lý do khách quan Intel buộc phải đổi thành Pentium, sau đó Intel liên tiếp giới thiệu các chip trong dòng Pentium, biến Pentium thành một dòng chip nổi tiếng. Các chip thuộc nhánh Pentium gồm: Pentium OverDrive: Được sản xuất bằng công nghệ 0.6µm, 3.3V, 32bit bus Data, và có bộ nhớ đệm Cache L1 32KB. Pentium Pro: Đây là chip đầu tiên thuộc dòng Pentium có thêm bộ nhớ đệm Cache L2 (512KB ÷ 1MB) mà tốc độ hoạt động bằng với tốc độ của CPU. Và được nối với CPU thông qua bus hệ thống (60 ÷ 66MHz), nên tốc độ tương đối nhanh. Pentium II: Giới thiệu 7/5/1997, được sản xuất bằng công nghệ 0.33µm, tốc độ khoảng 233 ÷ 450MHz. Cache L2 lớn hơn Pentium Pro nhưng tốc độ thì bằng ½ tốc độ của CPU. Pentium II cho phép thay đổi dung lượng Cache L2 thoải mái, vì vậy Intel có thể sản xuất các chip có hiệu suất thấp hơn nhưng giá thành rẻ hơn. Một biến thể của Pentium II chính là dòng Celeron. Thực chất Celeron cũng giống Pentium nhưng nó không có Cache L2 hoặc có nhưng dung lượng nhỏ. Pentium III: Giới thiệu 26/2/1999, được sản xuất bằng công nghệ 0.25µm.Tốc độ xung đồng hồ có thể lên đến 1.4GHz. Thực chất nó rất giống Pentium II, khác biệt duy nhất là nó có thêm nhiều tập lệnh mới. Pentium 4: Được giới thiệu vào năm 2000, khác với các Pentium trước, Pentium 4 sử dụng kiểu kiến trúc khác. Có khả năng xử lý nhanh các số nguyên, tính toán với các số chấm động 64bit. Được sản xuất bằng công nghệ 0.18µm.Tốc độ xung đồng hồ có thể lên đến 3.6GHz. Pentium 4 M: Thường được dùng cho Laptop, kiến trúc của dòng này có nhiều khác biệt so với dòng Pentium 4, nguồn điện năng tiêu thụ thấp hơn so với Pentium 4 tuy nhiên sức mạnh tính toán của nó không bằng Pentium 4. Pentium M: Đây là loại CPU hội tụ đầy đủ những ưu điểm của cả 2 dòng Pentium 4 và Pentium 4 M. Laptop sử dụng CPU này vừa có sức mạnh tính toán vừa tiết kiệm pin. Ngoài ra Intel còn có một số dòng CPU cho Laptop khác, ví dụ như Celeron M có thể coi là một phiên bản “rút gọn” của Pentium M, với CPU này sức mạnh xử lý bị giảm đáng kể tuy nhiên giá thành thì rẻ hơn nhiều so với Pentium M. Khi nói đến Pentium M người ta thường nhắc đến công nghệ Centrino. Đó là công nghệ cho máy Laptop gồm 3 thành phần chính: - CPU Intel Pentium M - Bo mạch chủ Intel 855 trở lên - Kết nối Wireless Intel Pro. Các công nghệ tương tự nhưng không đảm bảo cả 3 thành phần trên hoặc có cả 3 thành phần trên nhưng không đúng tiêu chuẩn thì cũng không được gọi là Centrino. Pentium D: Được giới thiệu vào tháng 5/2005. Pentium D là công nghệ 2 nhân dựa trên kiến trúc Pentium 4, với 2 bộ nhớ đệm Cache L2 khoảng 1MB, hỗ trợ tính toán 64bits. Do có 2 nhân tích hợp trong 1 chip nên tốc độ xử lý của Pentium D tăng gấp đôi so với chip 1 nhân. Intel Core 2 Duo: Được giới thiệu vào tháng 12/2006. Đây là chip được phát triển trên nền tảng vi kiến trúc Intel Core. “Duo” ở đây có nghĩa là chip được tính hợp 2 nhân. Core 2 Duo là bộ vi xử lý 2 nhân thật chứ không phải 2 nhân ảo như Pentium 4 HT trước đây. Core 2 Duo có tốc độ xử lý nhanh hơn Pentium 4 và Pentium D. Trung bình Core 2 Duo nhanh hơn Pentium D 40%, Pentium 4 từ 2 ÷ 3 lần. Core 2 Duo chạy êm và tiết kiệm năng lượng hơn 40% so với Pentium D. Pentium D cũng 2 nhân, nhưng 2 nhân của Core 2 Duo chạy nhanh hơn 2 nhân của Pentium D. Intel Core 2 Quad và Intel Core 2 Duo công nghệ 45nm: Được giới thiệu vào năm 2008. Một trong những điểm nổi bật nhất của 2 dòng CPU này là dung lượng Cache L2 được tăng thêm gần gấp đôi so với các dòng CPU sản xuất trên công nghệ 65nm. Cụ thể là dòng Intel Core 2 Quad có Cache L2 12MB và dòng Intel Core 2 Duo là 6MB. Những CPU trước đây chỉ có tập lệnh SSE2, SSE3, thì dòng CPU này được tăng cường thêm tập lệnh SSE4 giúp tăng tốc xử lý các dữ liệu truyền thông đa phương tiện, đồ họa 3D, kỹ thuật số…một cách đáng kể. Để phát huy tính năng này, người dùng cần phải bật (enable) tùy chọn SSE4 trong Option của các phần mềm có hỗ trợ tập lệnh SSE4. Nói đến CPU Intel, chúng ta cũng đề cập đến các dòng chipset Intel mới, hỗ trợ CPU 45nm đó là: Chipset cao cấp X38, P35. Điểm nổi bật của 2 dòng Chipset này là hỗ trợ cả 2 chuẩn bộ nhớ DDRII, DDRIII và khả năng overlocking. Các dòng X38, P35 đều hỗ trợ FSB 1333MHz. Core i3 & i5 công nghệ 32nm dựa trên kiến trúc Westmere tích hợp GPU trong CPU. Westmere về cơ bản được xây dựng dựa trên nền là kiến trúc Nehalem 45nm nhưng được sản xuất với dây chuyền công nghệ nhỏ hơn. Điều này có nghĩa rằng Westmere sẽ tiêu thụ năng lượng hiệu quả hơn. Westmere cũng là bộ vi xử lý đầu tiên trên thị trường có cách đóng gói mới và được tích hợp bộ xử lý đồ họa (GPU) ngay trong CPU. Nhờ công nghệ này nên có hiệu năng đồ họa cải thiện tiêu thụ ít năng lượng hơn, ngoài ra các chip Core i3 có thể phát lại video với độ nét Full HD 1080p và giải mã phim Blu-ray. Mỗi lõi của những chip mới này có khả năng xử lý đồng thời 2 luồng nên một chip Core i3 lõi kép có thể xử lý đồng thời 4 luồng. Tốc độ hỗ trợ DDRAM 3 của Core i3 tới 1333 MHz, cho tốc độ xử lý tốt. Tốc độ của GPU được hỗ trợ tối đa 733 Mhz. Bộ vi xử lý Westmere 32nm bao gồm tập lệnh mới Advanced Encryption Standard (AES). Vi xử lý Intel Core i5 và Core i7 được trang bị tính năng độc quyền Intel Turbo Boost Technology và Intel Hyper-Threading Technology cho khả năng thích ứng cao về hiệu suất hoạt động. Công nghệ Intel Turbo Boost tự động tăng tốc hiệu suất hoạt động, điều chỉnh theo khối lượng công việc. Công nghệ siêu phân luồng Intel Hyper-Threading cho phép mang lại khả năng xử lý đa nhiệm thông minh bằng cách cho phép mỗi nhân xử lý chạy nhiều “luồng dữ liệu” khác nhau. Công nghệ Centrino V. BỘ NHỚ RAM 1. Giới thiệu Là nơi lưu giữ những thông tin có tính chất tạm thời (dữ liệu hoặc mã lệnh...) khi chương trình làm việc. Khi không còn cung cấp điện thông tin này sẽ mất đi, trừ những bộ nhớ được thiết kế đặc biệt như ROM, thông tin sẽ không bị mất đi khi mất điện. 2. Phân loại + RAM tĩnh (Static Ram): Có kích thước lớn, khi hoạt động tiêu thụ nhiều năng lượng, mạch thiết kế phức tạp và giá thành cao (dùng 6 transistor để lưu giữ 1 bit). Tuy nhiên tốc độ truy xuất dữ liệu khá cao nên thường được dùng cho việc thiết kế bộ nhớ Cache. + RAM động (Dynamic Ram): Có kích thước nhỏ nên có thể chế tạo với dung lượng lớn, giá thành hạ (dùng 1 tụ điện để lưu giữ 1 bit), khi hoạt động thì tiêu tốn năng lượng ít. Tuy nhiên, thời gian lưu trữ thông tin không lâu nên phải thường xuyên làm tươi bộ nhớ RAM. RAM động thường dùng làm bộ nhớ chính cho PC. 3. Đặc tính của bộ nhớ - Bus, băng thông - Cách tính băng thông - Ở chế độ Single Channel : Sẽ chỉ có 1 BANK được truy xuất trong cùng 1 thời điểm. Data Bus Width sẽ là 64 bit. Như vậyBandWidth = Bus Speed * Bus Width/8 = Bus Speed * 64/8 = Bus Speed *8 (Sở dĩ chia 8 là do Bus width tính theo đơn vị bit còn BandWidth lại tính theo đơn vị là MB/s 1Byte = 8 bit) VD: Với 1 thanh DDR-SDRAM 400 MHz thì BandWidth = 400 * 64/8 = 3200MB/s (kí hiệu PC3200) - Ở thế độ Dual Channel : Sẽ có 2 BANK ở 2 DIMM khác nhau được truy xuất cùng 1 lúc. Lúc này mỗi Bank sẽ mở 1 kênh về Mem Controler. Mỗi kênh có BandWidth là 64 bit như vậy tổng BandWidth của toàn bộ hệ thống là 128 Bit. Lúc này BandWidth = Bus Speed * 128/8 = Bus Speed * 16. 4. Các kiểu cấu tạo bộ nhớ a. SIMM (Single In-line Memory Modul): Đây là loại bộ nhớ 1 hàng chân, được cắm trên các khe nhớ của Mainboard, SIMM là tập hợp nhiều chip nhớ DRAM gắn trên một miếng Silic gồm 2 loại 30pin và 72pin và có dung lượng từ 256KB, 1MB...32MB. Loại bộ nhớ này chỉ sử dụng từ thế hệ máy tính 586 về trước. b. DIMM (Dual In-line Memory Modul): Là loại bộ nhớ 2 hàng chân có nhiệm vụ truyền thông tin có kích thước 64bit (8byte), DIMM là tập hợp của nhiều chip nhớ DRAM trên một miếng Silic. Đây là dạng bộ nhớ phổ biến hiện nay có dung lượng từ 256MB, 512MB, 1GB...Hiện nay bộ nhớ DIMM có 3 loại sau: - SDRAM (Synchronus DRAM): Bộ nhớ động đồng bộ là một loại RAM động chạy bằng tốc độ của Bus bộ nhớ có 168pin, SDRAM là loại có độ rộng 64bit nghĩa là có thể truyền 64bit (8byte) cùng một lúc (VD: SDRAM PC100MHz có thể truyền 8*100=800MBps). SDRAM có một số loại sau: PC66 – 66MHz, 533MBps PC100 – 100MHz, 800MBps PC133 – 133MHz, 1GBps - RDRAM: Là một thiết bị kênh hẹp có thể truyền 16bit (2Byte) đồng thời nhưng có tốc độ nhanh hơn nhiều. Tốc độ của RDRAM có thể lên đến 1200MHz, có nghĩa là tổng dung lượng truyền là 1200*2=2,4GBps (gấp 2 lần SDRAM). Bên cạnh đó RDRAM cần ít trạng thái đợi hơn nhiều so với SDRAM vì chạy đồng bộ trong hệ thống và chỉ theo một hướng. Có nghĩa là tổng dung lượng nhiều gấp 3 lần SDRAM133MHz. RDRAM gồm 184pin và có các loại sau: PC600 – 300MHz, 1,2GBps PC700 – 350MHz, 1,4GBps PC800 – 400MHz, 1,6GBps PC1066 – 533MHz, 2,1GBps PC1200 – 600MHz, 2,4GBps RIM3200 – 400MHz, 3,2GBps RIM4200 – 533MHz, 4,2GBps RIM4800 – 600MHz, 4,8GBps RIM6400 – 800MHz, 6,4GBps - DDRAM (Dual Data Rate): Là cải tiến từ bộ nhớ SDRAM. Có các loại sau: DDR: Với tốc độ gấp 2 lần tốc độ SDRAM. Thay vì tăng gấp đôi tốc độ của đồng hồ, bộ nhớ DDRAM có khả năng truyền hai lần trong một chu kỳ. Là chuẩn mới 184pin, sử dụng nguồn điện 2,5V. DDR2: Với tốc độ gấp 2 lần tốc độ DDR. Thay vì tăng gấp đôi tốc độ của đồng hồ, bộ nhớ DDR2 có khả năng truyền 4 lần trong một chu kỳ. Là chuẩn mới 240pin, sử dụng nguồn điện 1,8V. DDR3: Với tốc độ gấp 2 lần tốc độ DDR2. Thay vì tăng gấp đôi tốc độ của đồng hồ, bộ nhớ DDR3 có khả năng truyền 8 lần trong một chu kỳ. Là chuẩn mới 240pin, sử dụng nguồn điện 1,5V. Loại Tần số Băng thông (kênh đôi) PC-1600 (DDR 200) – 100MHz , 1,6GBps PC-2100 (DDR 266) – 133MHz , 2,1GBps PC-2700 (DDR 333) – 167MHz , 2,7GBps PC-3200 (DDR 400) – 200MHz , 3,2GBps … PC2-4200 (DDR2 533) – 266 MHz , 4,3GBps PC2-5400 (DDR2 667) – 333 MHz , 5,4GBps PC2-6400 (DDR2 800) – 400 MHz , 6,4GBps PC2-8500 (DDR2 1066) – 533 MHz , 8,5GBps … PC3-6400 (DDR3 800) – 400 MHz , 6,4GBps PC3-8500 (DDR3 1066) – 533 MHz , 8,5GBps PC3-10600 (DDR3 1333) – 667 MHz , 10,6GBps PC3-12800 (DDR3 1600) – 800 MHz , 12,8GBps … VI. THIẾT BỊ LƯU TRỮ 1. HDD MẶT TRƯỚC BÊN TRONG MẶT SAU a. Cấu tạo: Đĩa từ Đầu từ đọc/ghi Bộ kích khởi đầu từ Kết nối nguồn Kết nối IDE Jumper Mạch Khuếch đại - Đĩa từ: Gồm nhiều đĩa được làm bằng nhôm hoặc hợp chất gốm thủy tinh, đĩa được phủ 1 lớp từ và lớp bảo vệ ở cả 2 mặt, các đĩa được xếp chồng và gắn đồng trục. - Đầu từ đọc ghi: mỗi mặt đĩa có 1 đầu đọc ghi - Mô tơ hoặc cuộn dây điều khiển các đầu từ: điều khiển các đầu từ dịch chuyển ngang trên bề mặt đĩa để đọc ghi dữ liệu. - Mạch điều khiển: Là mạch điện nằm ngay sau ổ đĩa cứng. Mạch có chức năng: + Điều khiển tốc độ quay đĩa + Điều khiển dịch chuyển các đầu từ + Mã hóa và giải mã tín hiệu ghi / đọc Đặc điểm: - Vật liệu cấu tạo đĩa từ có hệ số nhiệt thấp và độ bền cũng như chịu lực cao, không bị biến dạng do tác động của lực ly tâm khi đĩa quay (tốc độ quay 3600rpm, 5400rpm, 7200rpm...). - Mật độ lưu trữ thông tin: Rất cao khoảng 10x103 bit/inch. Vì vậy lớp vật liệu từ phủ lên lớp ngoài của đĩa cứng phải thật tốt, chúng phải có độ nhạy cao để cho mỗi thay đổi từ thông đều được phân biệt rõ ràng. Hơn nữa lớp vật liệu từ này phải cực phẳng, chính xác đến micromet để chúng không va đập vào đầu từ khi đĩa quay. b. Nguyên tắc lưu trữ trên đĩa cứng Dữ liệu được ghi trên các đường tròn đồng tâm gọi là Track, mỗi track được chia thành nhiều cung gọi là Sector (mỗi sector ghi được 512 Byte dữ liệu). Track và Sector có được là do nhà sản xuất đĩa cứng sử dụng 1 chương trình đặc biệt để định dạng vật lý (định dạng cấp thấp LLF) cho đĩa. Track: đánh số từ 0 từ ngoài vào Sector: đánh số từ 1 Head : đánh số từ 0 từ trên xuống VD: 1 HDD 10GB thì có khoảng 7000 track/mặt đĩa, mỗi track có khoảng 200 sector. Trên bề mặt đĩa người ta phủ 1 lớp từ tính, ban đầu các hạt từ tính không có hướng. Khi chúng bị tác động của từ trường trên đầu từ lướt qua, các hạt có từ tính được sắp xếp thành các hạt có hướng. Đầu từ ghi đọc được cấu tạo bởi 1 lõi thép nhỏ hình chữ U, một cuộn dây quấn trên lõi thép để đưa dòng điện vào (khi ghi) hay lấy ra (khi đọc), khe hở gọi là khe từ lướt trên bề mặt đĩa. Trong quá trình ghi tín hiệu điện ở dạng tín hiệu số 0,1 được đưa vào đầu từ ghi lên bề mặt đĩa thành các nam châm rất nhỏ và đảo chiều tùy theo tín hiệu đưa vào là 0 hay 1. Trong quá trình phát đầu từ đọc lướt qua bề mặt đĩa dọc theo các đường track đã được ghi tín hiệu, tại điểm giao nhau của các nam châm có từ trường biến đổi và cảm ứng lên cuộn dây tạo thành 1 xung điện, xung điện này rất yếu nên được đưa vào mạch khuếch đại lên để lấy ra tính hiệu 0,1 ban đầu. c. Chuẩn giao tiếp Chuẩn giao tiếp sẽ quyết định tốc độ truyền dữ liệu của đĩa cứng. + Chuẩn IDE (Integrated Drive Electronic) ATA/66, ATA/100, ATA/133… (MBps) SATA - 150 MBps SATA2 - 300 MBps + Chuẩn SCSI (Small Computer System Interface) Chuẩn SCSI có tốc độ truy xuất dữ liệu rất cao (160, 320MBps) và dung lượng đĩa cứng cũng không bị giới hạn. Thường sử dụng trong các máy chủ. d. Thiết lập Jumper Chuẩn IDE hổ trợ 2 kết nối IDE: Primary và Secondary. Mỗi kết nối hổ trợ 2 thiết bị IDE. Trước khi lắp đặt ổ đĩa cứng ta phải tiến hành thiết lập Jumper cho ổ đĩa cứng nhằm xác lập Master, Slave hay Cable Select. 2. Đĩa quang & ổ đĩa quang a. Cấu tạo đĩa quang: Tương tự như đĩa từ, đĩa quang là một môi trường lưu trữ dữ liệu ngay cả khi mất nguồn điện. Thông tin được lưu trữ trên đĩa quang dưới dạng thay đổi tính chất quang trên bề mặt đĩa và làm thay đổi chất lượng phản xạ tia sáng Laser (=790-850nm) trên bề mặt đĩa. Đĩa CD có kích thước 120mm (4.72inch) dày 1.2mm, lỗ ở tâm có đường kính 15mm. Lưu trữ 628MB dữ liệu (333.000 trang văn bản), 74 phút âm thanh. b. Nguyên lý ghi dữ liệu: Dữ liệu lưu trên đĩa CDROM là dạng tín hiệu số 0, 1. Ở đầu ghi người ta sử dụng súng Laser để ghi dữ liệu. Đĩa quay tốc độ cao và súng Laser sẽ chiếu tia Laser lên bề mặt đĩa, tia Laser được điều khiển tắt/sáng theo tín hiệu 0 hay 1 đưa vào: - Ứng với tín hiệu 0: tia Laser tắt - Ứng với tín hiệu 1: tia Laser sáng đốt cháy bề mặt đĩa thành 1 điểm làm mất khả năng phản xạ. Mạch Servo sẽ điều khiển tốc độ quay đĩa cũng như điều khiển cho tia Laser hội tụ trên đĩa và ghi tín hiệu thành các đường hình xoắn ốc. c. Nguyên lý đọc dữ liệu: Đĩa có dữ liệu sẽ quay với tốc độ cao, mắt đọc sẽ đọc dữ liệu ghi trên đĩa theo nguyên tắc: Sử dụng tia Laser (yếu hơn lúc ghi) chiếu lên bề mặt đĩa đọc theo các đường track có dữ liệu sau đó hứng lấy tia phản xạ quay lại và đổi chúng thành tín hiệu điện. Khi tia Laser chiếu qua các điểm trên bề mặt đĩa bị đốt cháy (PIT) sẽ không có tia phản xạ và tín hiệu thu được là 0. Khi tia Laser chiếu qua các điểm trên bề mặt đĩa không bị đốt cháy (LAND) sẽ có tia phản xạ và tín hiệu thu được là 1. Tia phản xạ sẽ được ma trận diode cảm quang đổi thành tín hiệu điện, sau khi khuếch đại và xử lý ta nhận được tín hiệu ban đầu. Tín hiệu khi đọc ngược với tín hiệu khi ghi nên cần đưa qua cổng đảo tín hiệu sẽ được đảo lại. d. Cấu tạo ổ đĩa quang: Ổ CD ROM được cấu tạo bao gồm: - Đầu đọc quang học (Laser pickup): gồm 1 diode laser tạo ra tia laser chiếu lên đĩa, một thấu kính và thiết bị nhận ánh sáng phản xạ từ đĩa gọi là Photo Detector. - Mạch tách tín hiệu: Khuếch đại tín hiệu từ đầu đọc và tách thành 2 thành phần: + Tín hiệu điều khiển: Là các tín hiệu sai lệch cung cấp cho mạch tạo áp điều khiển. + Tín hiệu số: Là tín hiệu chính cần thu được đưa sang IC xử lý trước khi đưa vào máy tính. - Bàn xoay đĩa: được điều khiển bằng một motor trục thẳng được quay với tốc độ không đổi tuỳ theo vị trí đọc đĩa. - Mạch tạo áp điều khiển: điều khiển độ hội tụ của tia laser, tìm Track, điều khiển bàn quay đĩa… - Mạch khuếch đại thúc Moto: Khuếch đại tín hiệu điều khiển để cung cấp cho các moto và cuộn dây trên đầu đọc. - IC xử lý tín hiệu: xử lý tín hiệu thu được và truyền về CPU. e. Tốc độ CD ROM: Được đánh giá là tốc độ truyền dữ liệu của ổ đĩa. Tốc độ 150KBps được gọi là tốc độ đơn(1x). 3. Đĩa USB a. Cấu tạo: Cấu tạo bên trong một ổ USB dạng dùng bộ nhớ flash gồm: 1- Đầu nối USB 2- IC điều khiển 3- Điểm kiểm tra 4- Chip nhớ Flash 5- Dao động thạch anh 6- Đèn LED 7- Khoá bảo vệ chống ghi 8- Khoảng trống nâng cấp b. Nhiệm vụ của các thành phần: 1- Đầu nối USB: để cung cấp giao diện kết nối với máy tính 2- IC điều khiển: điều khiển việc lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ Flash 3- Điểm kiểm tra : kiểm tra các tín hiệu cho sản phẩm trước khi xuất xưởng 4- Chip nhớ Flash: Bộ nhớ Flash là một loại bộ nhớ Non-volatile, nó có thể xoá nội dung lưu trữ bằng tín hiệu điện và có thể ghi đi ghi lại được nhiều lần. Dữ liệu bên trong bộ nhớ Flash không bị mất khi không có nguồn cung cấp. 5- Dao động thạch anh: cung cấp tần số đồng hồ dao động 12MHz để tạo xung nhịp để điều khiển dữ liệu vào ra . 6- Đèn LED: hiển thị quá trình truy cập dữ liệu cũng như báo có nguồn cung cấp. 7- Khoá bảo vệ chống ghi: cho / không cho ghi vào USB. 8- Khoảng trống nâng cấp: để có thể hàn thêm Chip nhớ Flash. VII. CARD MỞ RỘNG 1. VGA: Có nhiệm vụ nhận các thông tin hình ảnh và ký tự từ VXL dưới dạng số, biến đổi chúng thành những thông tin thích hợp để điều khiển màn hình. 2. Sơ đồ khối: RAMDAC BXL đồ họa VRAM BIOS Nhiệm vụ của các thành phần: 1- VRAM: Bộ nhớ video chứa nội dung hình ảnh được hiển thị và các thông tin liên quan đến nó. 2- RAMDAC: Đọc nội dung bộ nhớ VRAM, chuyển sang tín hiệu analog. 3- BXL Video: Biên dịch và thực hiện lệnh đồ họa thành từng điểm ảnh cụ thể để đưa ra RAMDAC. 4- Video BIOS: Chứa HĐH cơ sở của card màn hình, là cầu nối giữa phần mềm và phần cứng. 1 2 3 4 Một số Card màn hình thông dụng 2. SOUND 3. NIC Còn gọi là bộ điều hợp mạng (network adapter). Thiết bị này còn được biết đến với nhiều tên khác nhau như Network card (card mạng), Network Interface Card (card giao diện mạng), NIC. Tất cả đều là thuật ngữ chung của cùng một thiết bị phần cứng. Công việc của card mạng là gắn một cách vật lý máy tính để nó có thể tham gia hoạt động truyền thông trong mạng đó. 4. Một số card mở rộng khác