Cơ bản về CPU 64bit

bit cung cấp tốc độ 150 Mb/s, tiếp theo là PCI 32 bit hoặc 64 bit hỗ trợ 264 Mb/s và tuyến AGP 64 bit mới hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu trên 528 Mb/s. Việc mở rộng kiến trúc bus kéo theo nhiều thay đổi và cải tiến nhưng luôn luôn mang tính tương thích ngược. Vì vậy một bo điều hợp được thiết kế cho các máy tính cá nhân IBM nguyên thủy vẫn có thể làm việc tốt trên các hệ thống Pentium mới. Thực chất của việc mở rộng kiến trúc bus là mở rộng tuyến nội của bộ vi xử lý và mở rộng các chip thêm vào để hỗ trợ việc truy cập bộ nhớ trực tiếp (DMA -Direct Memory Access), các ngắt (Interupts), các bộ đếm (Counters), bộ tính thời gian, các cầu nối và bộ đệm. BXL trên bo mạch chủ thế hệ mới được xem như là bộ phận quan trọng nhất và được lắp trên đế cắm (socket) thay vì hàn trực tiếp như trước đây. Các đế cắm được thiết kế cho phép cắm nhiều loại BXL có tốc độ khác nhau. Từ đó, người sử dụng có thể nâng cấp lên các BXL mạnh hơn. Khi lắp đặt BXL, bạn phải gắm nó vào đế cắm này nhưng lưu ý là lực ép cho phép rất nhỏ. BXL sẽ được khóa với một bẫy khóa, kẹp các chân của nó vào đế cắm. Ngoài ra, cũng có các bo mạch chủ cho phép lắp nhiều hơn một BXL. Thường các bo mạch chủ loại này được dùng trong các hệ thống máy tính trạm hoặc máy chủ cần đến năng lực xử lý lớn.   BXL giao tiếp với bộ nhớ hệ thống (DRAM-Dynamic Random Access Memory) qua một cầu nối. Tuy nhiên, tốc độ bộ nhớ hệ thống hiện tại vẫn chưa bắt kịp tốc độ của các BXL thế hệ mới. Trong khi đó, chiếc cầu nối lại bị ảnh hưởng đáng kể bởi thời gian trể, mạch ghép và tốc độ "làm tươi" của DRAM. Có một loại bộ nhớ nhỏ hơn gọi là bộ nhớ đệm (cache) được đặt giữa BXL và DRAM. Bộ nhớ đệm có tốc độ nhanh hơn rất nhiều so với bộ nhớ DRAM và trên các BXL thế hệ mới nó được đặt trên cùng một "bánh" silicon với BXL và có cùng tốc độ với tốc độ của BXL. Bộ nhớ đệm truyền thống được thiết kế sử dụng loại RAM tĩnh, được lắp trên các khối nhỏ và được quản lý bởi mạch điều khiển cache. Mạch điều khiển DRAM trên các bo mạch thế hệ mới nằm trên cùng một chip như mạch điều khiển cache. Mạch điều khiển cache nạp dữ liệu vào SRAM từ DRAM, do đó các dữ liệu và chỉ lệnh được truyền đến BXL với tốc độ cao nhất. Tuyến nội của BXL được nối đến các tuyến PCI và ISA bằng các chip cầu nối. Chip cầu nối bus PCI thay đổi thiết kế cùng với sự thay đổi của mỗi BXL. Cầu nối ISA bao gồm tất cả các thiết kế lõi dành cho tuyến 16 bit kiểu AT của các máy tính cá nhân IBM nguyên thủy, bao gồm mạch điều khiển DMA 8237, mạch điều khiển ngắt 8259, và các chíp đếm/tính thời gian 8254. Chíp này cho phép tương thích ngược với các giao tiếp và thiết bị mở rộng loại cũ.   Dynamic Random Access Memory – Ram động   Một loại chip nhớ truy cập ngẫu nhiên ( RAM), biểu hiện các trạng thái nhớ bằng những tụ tích trữ điện tích. Vì các tụ điện này thường xuyên bị mất điện tích của mình, cho nên các chip DRAM phải được "làm tươi" lại liên tục (vì vậy gọi là "động").   Ở các máy tính cá nhân đời đầu, cổng và thiết bị điều khiển bàn phím được kết hợp trên bo mạch chủ. Trong khi các thiết kế mới hiện nay cho phép cổng nối tiếp (Serial) được tích hợp ngay trên bo mạch chủ. Bàn phím sử dụng bộ điều hợp giao tiếp nối tiếp để truyền và nhận dữ liệu 1 bit tại một thời điểm, cho đến khi một khối dữ liệu hoặc 1 lệnh được truyền đi hết. Bàn phím và mạch điều khiển là loại đẳng thời nghĩa là dữ liệu và xung đồng hồ truyền, được đồng bộ hóa trên đường xung nối tiếp và trên các cạnh của tín hiệu đồng hồ. (Thiết bị điều hợp thiết lập một bit trên đường dữ liệu nối tiếp sau đó chuyển sang đường xung đồng hồ nối tiếp trên bộ điều hợp, mỗi lần đường cổng nối tiếp chuyển trạng thái, bàn phím sẽ hồi đáp bằng cách truyền dữ liệu đến bo mạch chủ). Bàn phím AT sử dụng đầu nối DIN 5-chân. Bàn phím PS/2 sử dụng bộ điều hợp DIN mini 6-chân. Cổng PS/2 được tìm thấy trên tất cả các bo mạch chủ kiểu ATX. Chip 8042 trên bo mạch chủ hỗ trợ một thiết bị phụ thứ hai, thường dùng nhất là chuột PS/2. Các tín hiệu giao tiếp dữ liệu và xung đồng hồ nối tiếp của bàn phím nối với chip 8042 sẽ lần lượt nối với tuyến 8 bit, tuyến ISA phụ hoặc tuyến X-nối với tuyến nội bằng cách sử dụng chip cầu nối PCI đến ISA (như đã đề cập phía trên). Bộ vi điều khiển 8042 gửi và nhận các lệnh, trạng thái và dữ liệu đến BXL bằng cách sử dụng các ngắt level 1 cho bàn phím và level 12 cho chuột PS/2. Bàn phím cũng có một mạch điều khiển nối với các tín hiệu dữ liệu và đồng hồ để giao tiếp với mạch điều khiển bàn phím.   ROM BIOS là một thiết bị chứa phần mềm để nạp hệ điều hành cơ bản đầu tiên từ thiết bị khởi động và thực hiện các bước tự kiểm tra lúc bật máy (Power on self-Tests-POST). Các BIOS mới hỗ trợ thêm các tính năng như Cắm và Chạy (Plug and Play – PnP), ACPI, USB, Software Power-Off (tắt máy bằng phần mềm) và cổng AGP.   Tất cả các bo mạch chủ từ thời máy tính cá nhân IBM đầu tiên đều có một đồng hồ thời gian thực (Real Time Clock-RTC) và một chíp tính Lịch (Calendar). Thiết bị này chứa một lượng nhỏ bộ nhớ không linh động. Ngay cả khi hệ thống tắt điện, các thiết bị này vẫn tiếp tục chạy, do được nuôi từ nguồn năng lượng Pin (cũng được lắp sẵn trên bo mạch chủ). Thiết bị RTC/Calendar cung cấp dữ liệu ngày và giờ cho HĐH và có độ chính xác tương đối. Chúng chứa dữ liệu cấu hình cơ bản trong bộ nhớ không linh động.   Nhưng nếu bạn ngắt kết nối Pin hoặc xảy ra tình trạng hết Pin, các thông tin cấu hình sẽ bị mất.   Các bo mạch chủ hiện nay hỗ trợ ngay trên bo 2 cổng Enhanced ATA (IDE). Chuẩn giao tiếp ổ đĩa này đã có một vài cải tiến cho phép hỗ trợ 4 ổ đĩa vật lý và tốc độ truyền dữ liệu cũng được gia tăng một cách đáng kể. Giới hạn sức chứa của đĩa cứng cũng tăng và việc hỗ trợ ổ CD-ROM thông qua chuẩn ATAPI cũng được thêm vào. Nhiều tốc độ và chế độ truyền dữ liệu được phát triển như chuẩn truyền dữ liệu PIO (Programmed I/O) và single word hay multiword DMA. Chuẩn single word DMA truyền 16 bit dữ liệu trên một yêu cầu truyền DMA và chuẩn Multiword DMA truyền 16 bit dữ liệu liên tục trong khi khi tín hiệu DMA bật. Trên các bo mạch chủ mới, tất cả 4 kênh IDE đều có khả năng làm chủ tuyến (Bus mastering) và có thể thiết lập nhiều tùy chọn khởi động thay vì A: C: hoặc C: A:. Cùng với việc hỗ trợ IDE, các bo mạch chủ thế hệ mới còn bao gồm hai cổng giao tiếp nối tiếp hỗ trợ giao tiếp truyền không đồng bộ tiêu chuẩn qua cổng giao tiếp RS 232C. Qua nhiều năm, cổng giao tiếp nối tiếp của PC được nâng cấp bằng một loạt các thiết bị UART. Thiết bị NS16550 mới nhất cung cấp bộ đệm FIFO 16 Byte cho việc nhận và truyền dữ liệu và nó giới hạn nhu cầu của máy tính để phục vụ cho mỗi quá trình giao dịch dữ liệu bằng cách phục vụ (các ngắt) theo khối. Thiết bị hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 115 Kb/s. Gần như mỗi PC thế hệ mới được tích hợp sẵn các bộ điều hợp và các cổng song song. Các cổng này được biết đến dưới những cái tên như Parallel, LPT, PRN, IEEE 1284 và cổng máy in song song... Máy PC nguyên thủy hỗ trợ 1 cổng máy in 8 bit có tốc độ truyền tải là 150 Kb/s. Sau khi giao tiếp được cải tiến, nó được cho phép truyền dữ liệu trực tiếp 8 bit và cho phép kết nối với các thiết bị không phải máy in. Bên cạnh đó, cổng song song cũng được cải thiện hơn nữa với các chế độ truyền tải tốc độ cao cộng thêm và tăng cường thêm giao thức ghép nối cũng như hỗ trợ các vòng lệnh, vòng dữ liệu và đánh địa chỉ cho nhiều thiết bị luận lý.   Một thiết bị khác cũng được tích hợp trên bo mạch chủ là cổng hồng ngoại (Infrared Port). Tuy nhiên, thiết bị này thường chỉ được tích hợp sẵn trên các máy tính xách tay. Và khi hoạt động, nó sẽ chiếm tài nguyên của một cổng COM.   Bộ đệm nhỏ nằm ngay trên BXL được gọi là bộ đệm L1 và bộ đệm lớn hơn ở bên ngoài gọi là bộ đệm L2. Bộ đệm L1 nhận dữ liệu từ bộ đệm L2, còn bộ đệm L2 thì nhận dữ liệu từ bộ nhớ hệ thống (DRAM). Bộ đệm L2 thông thường có kích thước là 256 Kb. Việc gia tăng kích thước bộ đệm sẽ giảm hiệu quả khi kích thước vượt quá 1 MB.   Đầu kết nối nguồn ATX trên bo mạch chủ cung cấp kết nối dạng socket cho đầu nối 20-chân từ bộ nguồn ATX và hỗ trợ chuẩn ACPI. Có nhiều kiểu kết nối và chức năng mới sẽ làm việc với bộ nguồn ATX như Software Power-Off, Modem Ring Power-On và Alarm Wake Up.   Cuối cùng là các mạch giám sát phần cứng được tích hợp sẵn trên hầu hết các bo mạch chủ thế hệ mới. Các mạch giám sát này sẽ theo dõi nhiệt độ, điện áp và tốc độ quạt của hệ thống. Thông qua các tiện ích quản lý, bạn sẽ kiểm tra được tình trạng cũng như nhận được các cảnh báo khi có sự cố xảy ra nhờ sự hoạt động của các mạch giám sát này. Bo mạch đồ họa AGP hoạt động như thế nào? Bạn trỏ, nhấn. Bạn kéo, thả. Bạn đóng, mở tập tin ở các cửa sổ khác nhau. Bạn xem phim và chơi trò chơi máy tính ở chế độ toàn màn hình, đắm chìm trong thế giới huyền ảo của hình đồ họa 3 chiều. Đây là những thứ mà chúng ta thường thấy trên máy tính.   Mọi thứ bắt đầu vào năm1973, khi hãng Xerox trình làng Alto, máy vi tính đầu tiên trên thế giới sử dụng giao diện người dùng đồ họa (GUI). Và chính sự cách tân này đã thay đổi hoàn toàn cách thức mà chúng ta làm việc với máy tính.   Ngày nay, tất cả mọi lĩnh vực sử dụng máy tính, từ việc tạo các ảnh động đến các tác vụ cơ bản như xử lý văn bản, thư điện tử… đều sử dụng hình ảnh để tạo ra môi trường làm việc trực quan hơn cho người sử dụng. Thiết bị phần cứng hỗ trợ các hình ảnh đồ họa này được gọi là bo mạch đồ họa. Cách thức mà bo mạch này kết nối với máy vi tính lại là điểm then chốt trong khả năng dựng hình của máy tính. Vì vậy chúng ta hãy làm quen với khái niệm AGP hay Accelerated Graphics Port, cổng kết nối cao tốc dành riêng cho bo mạch đồ họa. "Vứt bỏ" tuyến (bus)   Năm 1996, Intel giới thiệu AGP như là một cách gia tăng hiệu năng của máy tính để phát các luồng video và dựng hình 3 chiều thời gian thực. Và kể từ đó, AGP trở thành một chuẩn vô cùng phổ biến. Trước đây, chúng ta sử dụng tuyến PCI - Peripheral Component Interconnect để gửi thông tin từ bo mạch đồ họa đến CPU. Con đường này cho phép nhiều gói thông tin từ nhiều nguồn khác nhau có thể di chuyển cùng lúc trên nó. Vì vậy, thông tin từ bo mạch đồ họa sẽ song hành cùng các thông tin khác đến từ các thiết bị cũng được kết nối với tuyến PCI. Khi toàn bộ luồng thông tin này đến CPU, chúng sẽ phải xếp hàng đợi trước khi được "gặp" CPU. Và một hệ thống như vậy đã làm tốt công việc của nó trong nhiều năm. Nhưng khi Internet cũng như hầu hết các phần mềm ngày nay đều được thiết kế hướng đến giao diện đồ họa đa dạng và phức tạp, thì đường thông tin của bo mạch đồ họa cần được ưu tiên hơn so các thiết bị PCI khác.   Thực chất, AGP được thiết kế dựa trên nền tảng của tuyến PCI, nhưng không giống như một tuyến, nó cung cấp kết nối điểm-điểm chuyên biệt từ bo mạch đồ họa đến thẳng CPU. Nhờ vậy, AGP giúp máy tính của chúng ta cải thiện đáng kể hiệu năng truy suất thông tin cần thiết nhằm phục vụ cho việc dựng hình phức tạp.   AGP được xây dựng từ ý tưởng cải tiến cách thức mà tuyến PCI truyền dữ liệu đến CPU. Intel đã làm được điều này bằng cách đánh địa chỉ tất cả các vùng, nơi tuyến PCI truyền tải dữ liệu gặp phải hiện tượng "thắt cổ chai" trong hệ thống. Bằng cách tháo gỡ nút kẹt của dữ liệu, AGP đã giúp gia tăng tốc độ truyền tải cho phép máy tính của chúng ta có thể vừa dựng hình, vừa sử dụng các nguồn tài nguyên một cách hiệu quả hơn, nhằm giảm thiểu sự "kéo lê" chung cho cả hệ thống. Đây là phương thức mà AGP dùng để cải thiện tốc độ truyền:   Dedicated port – Phương thức sử dụng đường truyền riêng biệt. Từ nay, thông tin đến và ra bo mạch đồ họa sẽ được lưu thông trên một tuyến "huyết mạch" đến thẳng CPU. Ngoài bo mạch đồ họa ra, không có bất cứ thiết bị nào nối với AGP. Nhờ vậy, bo mạch đồ họa luôn luôn hoạt động với khả năng nối kết cao nhất.   Pipelining – Đây là phương thức tổ chức dữ liệu cho phép bo mạch đồ họa nhận và hồi đáp nhiều gói dữ liệu chỉ với một yêu cầu duy nhất. Bạn hãy xem ví dụ đơn giản của phương thức này:   Với AGP, bo mạch đồ họa có thể nhận một yêu cầu duy nhất về toàn bộ thông tin cần thiết để dựng một hình riêng biệt, rồi gửi nó ra ngoài cùng 1 lúc. Với PCI, bo mạch đồ họa sẽ nhận thông tin độ cao của ảnh và đợi… sau đó đến chiều dài của ảnh, đợi… rồi đến chiều rộng của ảnh và đợi… sau đó kết hợp các dữ liệu lại với nhau rồi mới gửi ra ngoài.   Sideband addressing – Giống như việc gửi một lá thư. Tất cả các yêu cầu và thông tin được gửi từ bộ phận này đến bộ phận khác trong máy tính phải có một địa chỉ chứa "Đến" và "Từ" trong một gói dữ liệu. Điều này tương đương với việc cho một thẻ địa chỉ vào bì thư khi bạn gửi một lá thư đến bạn của bạn. Lúc này, bưu điện sẽ phải mở bì thư, lấy thẻ địa chỉ ra để tìm địa chỉ mà bạn muốn gửi. Việc làm này tốn khá nhiều thời gian của bưu điện. Đó là chưa kể, thẻ địa chỉ còn chiếm không gian trong bì thư. Dẫn đến hạn chế về mặt số lượng nếu bạn muốn gửi kèm thêm một vài thứ linh tinh khác.   Với Sideband addresing, AGP đưa ra thêm 8 đường cho gói dữ liệu, chỉ để đánh địa chỉ. Việc làm này giống như việc đặt thẻ địa chỉ ra ngoài bì thư giúp giải phóng băng thông của đường dữ liệu. Thêm vào đó, nó không lấy mất tài nguyên hệ thống chỉ dùng cho việc: mở gói dữ liệu để đọc địa chỉ. PCI: "ngốn" RAM   Tốc độ không chỉ là lợi điểm duy nhất mà AGP có thể mang lại so với người tiền nhiệm của nó – PCI. AGP tổ chức tốt hơn quá trình dựng hình bằng cách sử dụng bộ nhớ hệ thống hiệu quả hơn.   Bất cứ hình ảnh 3 chiều nào mà bạn thấy trên máy tính đều được xây dựng bởi các biểu đồ vân. Các biểu đồ vân cũng giống như việc bọc giấy. Máy tính của bạn lấy các hình ảnh 2 chiều, phẳng rồi gói xung quanh nó một tập hợp các thông số được cung cấp bởi bo mạch đồ họa để tạo nên "diện mạo" của một hình 3 chiều. Hãy nghĩ quá trình này như việc gói một cái hộp vô hình bằng tờ giấy gói để cho thấy kích thước của cái hộp. Hiểu được điều này khá quan trọng bởi việc tạo và lưu giữ các bản đồ vân là những công việc chính làm tiêu hao bộ nhớ của bo mạch đồ họa và hệ thống máy tính của chúng ta.   Với một bo mạch đồ họa PCI, một bản đồ vân sẽ được lưu 2 lần. Đầu tiên, bản đồ vân được nạp từ đĩa cứng vào bộ nhớ hệ thống (RAM) cho đến khi nó được sử dụng. Ngay khi được yêu cầu, nó sẽ được đẩy ra khỏi bộ nhớ và đưa đến CPU để xử lý. Khi CPU xử lý xong, nó được gửi qua tuyến PCI đến bo mạch đồ họa, nơi nó được lưu một lần nữa vào framebuffer của bo mạch. Framebuffer là nơi bo mạch đồ họa lưu giữ hình ảnh khi dựng hình. Nhờ vậy, hình ảnh có thể dễ dàng được làm tươi mỗi khi cần đến. Tất cả việc lưu trữ và gửi dữ liệu giữa hệ thống và bo mạch đồ họa đều ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ chung của cả hệ thống. AGP: tiết kiệm RAM   AGP cải tiến quá trình lưu bản đồ vân bằng cách cho phép HĐH trực tiếp chỉ định lượng RAM sử dụng bởi bo mạch đồ họa. Loại bộ nhớ này được gọi là bộ nhớ AGP (AGP Memory) hay bộ nhớ video không cục bộ. Bằng cách tận dùng lượng RAM nhanh và phong phú được sử dụng bởi HĐH để lưu các bản đồ vân, AGP giảm số lượng bản đồ phải được lưu vào bộ nhớ của bo mạch đồ họa. Thêm vào đó, kích cỡ bản đồ vân mà máy tính có khả năng xử lý không còn bị giới hạn bởi lượng bộ nhớ của bo mạch đồ họa.   Một cách khác giúp AGP tiết kiệm RAM là nó chỉ lưu bản đồ vân một lần. Nó làm việc này bằng cách sử dụng một "mánh" nhỏ là sử dụng Bảng Ánh Xạ Lại Địa Chỉ Đồ Họa - Graphics Address Remapping Table (GART). GART lấy phần bộ nhớ hệ thống mà AGP mượn, để lưu các bản đồ vân cho bo mạch đồ hoạ và đánh lại địa chỉ cho nó. Địa chỉ mới được cung cấp bởi GART sẽ khiến CPU nghĩ là bản đồ vân đang được lưu trên framebuffer của bo mạch đồ họa. GART có thể đặt các bit thông tin và các mẩu bản đồ ở khắp nơi trên bộ nhớ hệ thống, nhưng khi CPU cần đến, miễn là nó có liên quan đến bản đồ vân thì các thông tin này sẽ "có mặt ngay". Cấu tạo vật lý của ổ đĩa CD-ROM , DVD-ROM Các ổ đĩa có cấu tạo vật lý tương tự như nhau, chỉ khác ở loại "mắt đọc". Ngoài 2 thành phần chính là bộ phận chứa đĩa và đầu đọc, ổ đĩa còn có những thành phần sau:bộ điều khiển đĩa, bản mạch điện tử, bộ điều khiển mắt đọc. Bộ điều khiển đĩa: là một thiết bị cơ học để quay đĩa, bộ điều khiển sẽ kiểm soát tốc độ quay của đĩa vào khoảng 200 đến 500 vòng/phút đối với CD-ROM và 350 đến 500 vòng/phút đối với DVD tùy thuộc vào vị trí mắt đọc trên đĩa. Khi mắt đọc các track gần tâm đĩa thì vận tốc quay của đĩa càng cao. Mắt đọc: Chịu trách nhiệm đọc dữ liệu trên đĩa (thực chất là ghi nhận các tín hiệu 1 và 0 của hệ nhị phân trên bề mặt đĩa). Mắt đọc phụ thuộc hoàn toàn vào bộ điều khiển mắt đọc. Bộ điều khiển mắt đọc: Bộ phận này đảm nhận cộng việc khó khăn nhất của ổ đĩa đó chính là điều chỉnh mắt đọc sao cho có thể đọc chính xác đến từng ô dữ liệu cần truy xuất trên đĩa. Bản mạch điện tử: Có nhiệm vụ điều khiển các thành phần cơ của ổ đĩa. Ngoài ra nó còn xử lý những thông tin từ mắt đọc (chuyển từ hệ nhị phân sang dữ liệu có nghĩa) và gửi về bộ phận xử lý trên máy tính Cấu tạo vật lý và cơ chế đọc/ghi của ổ đĩa mềm Ổ đĩa mềm gồm những phần chính sau: Đầu đọc/ghi dữ liệu: Được thiết kế ở cả 2 mặt của ổ đĩa, chúng cùng di chuyển với nhau trong suốt quá trình đọc và cùng thực hiện chức năng đọc và ghi dữ liệu. Khi thực hiện chức năng ghi, đầu đọc có tiết diện lớn hơn sẽ xóa dữ liệu cũ, đảm bảo dữ liệu ghi vào không bị nhầm lẫn. Mô-tơ chính:Là một mô-tơ nhỏ được bố trí ngay giữa ổ đĩa với chức năng chính là quay đĩa từ (đĩa tròn plastic bên trong) vận tốc 300 hay 360 vòng/phút tùy loại đĩa.  Mô-tơ di chuyển đầu đọc: Với chức năng chính rất quan trọng là di chuyển đầu đọc/ghi đến chính xác vùng dữ liệu (Track) cần truy xuất trên bề mặt đĩa. Mô-tơ này di chuyển đầu đọc qua các track khác nhau trên đĩa. Tầm quan trọng của mô-tơ này ở chỗ nếu nó dịch chuyển không đúng ngay vị trí cần đọc/ghi, thì dữ liệu truy xuất ra sẽ sai lệch và dữ liệu ghi vào sẽ bị “ghi đè” lên các dữ liệu khác. Bản mạch điện tử: Có nhiệm vụ trao đổi dữ liệu đọc được từ đĩa mềm với máy tính hay nhận dữ liệu cần lưu trữ từ máy tính ra đĩa mềm. Ngoài ra, bảng mạch này cũng kiểm soát hoạt động của các thiết bị cơ học khác của đĩa mềm như: mô-tơ di chuyển đầu đọc, mô-tơ chính, đầu đọc… FDD drive đọc/ghi dữ liệu như thế nào ? Chương trình máy tính sẽ chuyển những dữ liệu cần ghi lên đĩa mềm tương tự như trên đĩa cứng, điều khác biệt là tốc độ quay và thời gian truy nhập đĩa mềm (khoảng thời gian tính từ khi ổ đĩa mềm nhận lệnh từ máy tính và di chuyển đầu đọc đến vị trí cần truy xuất) chậm hơn đĩa cứng rất nhiều. Máy tính và ổ đĩa mềm sẽ kiểm soát tốc độ quay của đĩa mềm. Bảng mạch điện tử sẽ định vị mô-tơ điều khiển đầu đọc vào chính xác vị trí cần tìm. Một đầu của ổ đĩa có nhiệm vụ làm sạch các sector trước khi dữ liệu mới được ghi lên đĩa mềm. Đầu ghi sẽ thực hiện ghi. Sau khi ghi xong, mô-tơ quay đĩa ngừng quay trở về trạng thái ban đầu chờ nhận các lệnh tiếp theo. Quy trình đọc đĩa cũng được thực hiện tương tự quy trình ghi. CPU - Central Processing Unit CPU là từ viết tắt của cụm Central Processing Unit (Đơn Vị Xử Lý Trung Tâm), là một bộ phận tính toán chính của máy tính. Nó được cấu thành bởi đơn vị số học-lôgic (ALU) và đơn vị điều khiển. Ngày nay, CPU trong hầu hết các máy tính được chứa trọn vẹn trên một chip đơn.   CPU, đồng hồ và bộ nhớ là những thành phần chính yếu tạo nên máy vi tính của bạn. Nhưng một hệ thống máy tính hoàn chỉnh cần đòi hỏi thêm các thành phần khác như: các đơn vị điều khiển, các thiết bị nhập, xuất và lưu trữ dữ liệu và một hệ điều hành.   Chiếc máy tính mà bạn dùng để đọc trang thông tin của chúng tôi sử dụng một CPU và nó đang giúp bạn làm công việc này. CPU có thể được xem như "quả tim" của bất cứ một máy tính thông thường nào, dù nó là máy tính để bàn, máy chủ hay máy tính xách tay. CPU của bạn có thể là loại Pentium, K6, PowerPC, Sparc hay bất cứ một nhãn hiệu hay loại CPU nào, nhưng tất cả chúng đều thực hiện gần như cùng một thứ và với cách thức gần như nhau.   Nếu như bạn đã từng tự hỏi không biết CPU trong máy tính của bạn đang làm gì, hoặc nếu bạn quan tâm về sự khác biệt giữa các loại CPU, thông tin mà chúng tôi cung cấp sẽ giúp bạn tìm hiểu xem làm sao mà các kỹ thuật luận lý số vô cùng đơn giản lại cho phép máy tính làm rất nhiều việc, từ chơi game, soạn văn bản cho đến việc đọc thư điện tử hay nghe nhạc, xem phim... CPU hoạt động như thế nào? Bên trong CPU   Để hiểu được CPU hoạt động như thế nào, chúng ta hãy cũng nhìn vào bên trong và tìm hiểu cơ chế luận lý được dùng để tạo ra CPU. Ngoài ra, để có cái nhìn sâu hơn về CPU, bạn cũng cần phải tìm hiểu thêm về ngôn ngữ hợp ngữ (hay nôm na là ngôn ngữ máy) cũng như một số việc mà các kỹ sư chế tạo đã làm, để gia tăng tốc độ cho CPU.   CPU thực hiện một tập hợp các chỉ lệnh máy để bảo bộ xử lý (BXL) phải làm gì. Và dựa trên nền tảng các chỉ lệnh, CPU thực hiện ba việc cơ bản sau:   Bằng cách sử dụng đơn vị ALU của mình, CPU có thể thực hiện các phép toán số học như cộng, trừ, nhân hoặc chia. Các CPU mới hiện nay chứa thêm các BXL dấu chấm động cho phép nó có thể thực hiện các tính toán cực kỳ phức tạp trên các số dấu chấm động lớn.   CPU có thể di chuyển dữ liệu từ một vị trí bộ nhớ này đến một vị trí khác.   CPU có thể đưa ra các quyết định và nhảy đến một tập hợp các chỉ lệnh mới dựa trên các quyết định này. Tuy CPU có thể thực hiện nhiều tính toán rất phức tạp nhưng tất cả đều quy lại ba việc cơ bản trên. Biểu đồ sau sẽ cho thấy khả năng thực hiện ba việc này của một CPU đơn giản:   Nhìn vào sơ đồ khối mô phỏng kiến trúc CPU trên, ta có thể thấy CPU này có:   * Một tuyến địa chỉ - address bus (độ rộng có thể là 8, 16 hoặc 32 bit) để gửi địa chỉ đến bộ nhớ.   * Một tuyến dữ liệu – data bus (độ rộng có thể là 8, 16 hoặc 32 bit) để có thể gửi dữ liệu đến bộ nhớ hoặc nhận dữ liệu lại từ bộ nhớ.   * Một đường đọc – RD và ghi – WR để CPU “nói chuyện” với bộ nhớ nếu nó muốn thiết lập hoặc lấy vị trí địa chỉ.   * Một đường đồng hồ - clock line cho phép bộ xử lý nhận các xung đồng hồ tuần tự.   * Một đường reset – reset line để reset bộ đếm của chương trình về zero và khởi động lại sự thi hành.   Đây là các thành phần của một CPU đơn giản: (Giả sử ở ví dụ này, độ rộng của tuyến địa chỉ và dữ liệu là 8 bit)   Thanh ghi A, B và C là các chốt đơn giản để đặt các con lật (flip-flop)   Chốt địa chỉ giống như các thanh ghi A, B và C.   Bộ đếm chương trình là một chốt với khả năng phụ dùng để tăng 1 và cũng để reset về zero khi được yêu cầu.   ALU chỉ đơn giản là một bộ cộng 8 bit, hoặc nó có thể cộng, trừ, nhân và chia các giá trị 8-bit.   Thanh ghi kiểm tra là một chốt đặc biệt có thể giữ các giá trị từ các phép so sánh trong ALU. Một ALU có thể so sánh hai số một cách bình thường và xác định xem chúng bằng nhau, số này nhỏ hơn số kia hay lớn hơn… Nó lưu trữ các giá trị này trong các con lật và sau đó bộ giải mã chỉ lệnh có thể sử dụng các giá trị này để đưa ra quyết định.   Có tất cả 6 khối được ghi là "3-State" trong biểu đồ trên. Chúng là các bộ đệm 3 trạng thái (tri-state). Một bộ đệm 3 trạng thái có thể cho qua trạng thái 1, 0 hoặc nó có thể ngắt kết nối đầu ra (bạn hãy tưởng tượng đến một khoá chuyển có thể ngắt hoàn toàn đường ra từ một đường dây mà đầu ra đang hướng về phía trước). Bộ đệm 3 trạng thái cho phép nhiều đầu ra để nối kết với đường dây, nhưng bạn cần lưu ý là chỉ một trong số chúng mới thực sự mang giá trị 1 hoặc 0 trên đường đi.   Thanh ghi chỉ lệnh và bộ giải mã chỉ lệnh chịu trách nhiệm điều khiển tất cả các thành phần khác.   Mặc dù chúng không được biểu diễn trên sơ đồ khối, nhưng sẽ có các đường điều khiển từ bộ giải mã chỉ lệnh bảo:   * Thanh ghi A chốt giá trị hiện tại trên tuyến dữ liệu.   * Thanh ghi B chốt giá trị hiện tại trên tuyến dữ liệu.   * Thanh ghi C chốt giá trị hiện tại ra ngoài, bởi ALU.   * Thanh ghi bộ đếm chương trình chốt giá trị hiện tại trên tuyến dữ liệu .   * Thanh ghi địa chỉ chốt giá trị hiện tại trên tuyến dữ liệu.   * Thanh ghi chỉ lệnh chốt giá trị hiện tại trên tuyến dữ liệu.   * Bộ đếm chương trình tăng.   * Bộ đếm chương trình reset về 0.   * Kích hoạt một trong sáu bộ đệm 3 trạng thái (6 đường riêng biệt).   * ALU thực hiện các tính toán gì.   * Thanh ghi kiểm tra chốt các bit kiểm tra của ALU.   * Kích hoạt đường RD.   * Kích hoạt đường WR.   * Các bit sẽ đến bộ giải mã chỉ lệnh từ các thanh ghi kiểm tra và đường đồng hồ cũng như từ các thanh ghi chỉ lệnh. Cơ chế kiểm tra lỗi của bộ nhớ hoạt động như thế nào? Hầu hết các loại bộ nhớ hiện nay đều rất đáng tin cậy. Hệ thống chỉ cần nhờ bộ điều khiển bộ nhớ kiểm tra lỗi lúc khởi động và có thể tin vào nó. Các chip nhớ có cơ chế kiểm tra lỗi được xây dựng sẵn thường sử dụng phương pháp chẵn-lẻ (parity) để kiểm tra. Các chip chẵn lẻ có một bit phụ cho mỗi 8 bit dữ liệu. Cơ chế chẵn lẻ hoạt động rất đơn giản. Đầu tiên là cơ chế bậc chẵn (even parity).  Khi 8 bit trong 1 byte nhận dữ liệu, chip nhớ sẽ thêm 1 bit gọi là bit bậc parity vào. Bit này là tổng số các bit 1 trong dãy dữ liệu đó. Nếu tổng số các bit 1 là lẻ, bit bậc parity sẽ được thiết lập là 1. Nếu tổng số các bit 1 là chẵn, nó được thiết lập là 0. Khi dữ liệu được đọc ra, việc tính toán tổng các bit 1 được thực hiện lại một lần nữa để so sánh với bit bậc parity. Nếu tổng là lẻ và bit bậc parity là 1, dữ liệu được xét là đúng và nó sẽ được gửi cho CPU. Nhưng nếu tổng là lẻ và bit bậc parity là 0, chip nhớ nhận thấy có một lỗi ở đâu đó trong dãy 8 bit và nó sẽ kết xuất dữ liệu ra. Cơ chế bậc lẻ cũng làm giống như vậy, nhưng bit bậc lẻ được thiết lập là 1 khi tổng số các bit 1 là chẵn.  Vấn đề với cơ chế chẵn lẻ là nó có khả năng phát hiện lỗi nhưng lại không thể sửa được các lỗi đó. Nếu 1 byte dữ liệu không hợp với bit bậc parity của nó, dữ liệu sẽ được loại bỏ và hệ thống thử lại lần nữa. Các máy tính có vai trò chủ chốt cần đến một dung sai lỗi (fault tolerance) ở mức cao hơn. Các máy tính chủ cao cấp thường sử dụng một dạng kiểm tra lỗi là error-correction code (ECC). Giống với cơ chế chẵn lẻ, ECC sử dụng các bit thêm vào để kiểm tra dữ liệu trong mỗi byte. Điểm khác biệt của cơ chế này là ECC sử dụng nhiều bit để kiểm tra lỗi thay vì một (nhiều bao nhiêu thì phụ thuộc vào độ rộng bus cho phép). Bộ nhớ ECC sử dụng một thuật toán đặc biệt cho phép nó không chỉ phát hiện lỗi mà còn sửa chúng. Bộ nhớ ECC cũng phát hiện trường hợp khi có nhiều hơn một bit trong dữ liệu 1 byte bị hỏng. Tuy nhiên, những lỗi này hiếm khi xảy ra và chúng cũng không thể sửa được, ngay cả với ECC.  Phần lớn các máy tính được bán ra ngày nay sử dụng các chip nhớ không-chẵn-lẻ (nonparity). Các chip này không cung cấp bất kỳ cơ chế kiểm tra hay sửa lỗi nào, mà chúng hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng phát hiện lỗi của bộ điều khiển bộ nhớ. Hiểu biết cơ bản về Bộ nhớ Định nghĩa:Bộ nhớ máy tính là tài nguyên làm việc chính của máy tính. Về tính chất vật lý thì bộ nhớ máy tính là một tập hợp các chip nhớ. Đây là nguồn tài nguyên quan trọng vì nó quyết định số lượng và kích cỡ chương trình có thể được chạy vào cùng một thời điểm cũng như lượng dữ liệu có thể được xử lý ngay tức thời.Tất cả quá trình xử lý dữ liệu và thực thi chương trình đều chiếm không gian nhớ. Các chỉ lệnh của chương trình được chép vào bộ nhớ từ đĩa, băng từ hoặc từ mạng và sau đó được chuyển sang cho các mạch, đơn vị điều khiển để phân tích và thực thi. Các chỉ lệnh điều khiển máy tính nhập dữ liệu từ bàn phím, đĩa, băng từ, dây điện thoại hoặc từ mạng vào bộ nhớ.Khi dữ liệu được nhập vào bộ nhớ, các nội dung cũ sẽ bị chép đè. Khi dữ liệu nằm trong bộ nhớ, chúng có thể được xử lý (được tính toán, so sánh và sao chép). Kết quả hoặc là được hiển thị lên màn hình hoặc được gửi ra máy in, đĩa, băng từ hoặc các kênh truyền thông. RAM làm việc như thế nào?Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên hay Random Access Memory (RAM) là loại bộ nhớ thông dụng nhất được sử dụng trong máy vi tính của chúng ta. Gọi RAM là loại truy xuất ngẫu nhiên vì ta có thể truy xuất trực tiếp đến bất kỳ một tế bào nhớ nào nếu ta biết hàng và cột nào giao nhau tại tế bào đó. (Hãy tưởng tượng đến bàn cờ vua, mỗi một ô đen hoặc trắng sẽ là một tế bào nhớ). Đối lập với Ram là loại bộ nhớ truy xuất theo thứ tự hay Serial Access Memory (SAM). SAM lưu trữ dữ liệu trên một loạt các tế bào nhớ mà ta chỉ có thể truy xuất đến một cách tuần tự (giống băng cát-sét). Nếu dữ liệu không nằm ở vị trí hiện tại, mỗi tế bào nhớ sẽ được kiểm tra lần lượt cho đến khi tìm thấy. SAM thường làm việc tốt dưới dạng các buffer nhớ, nơi dữ liệu thường được lưu trữ và sử dụng theo thứ tự (bộ nhớ đệm dành cho các vân đồ họa trên bo mạch đồ họa là một ví dụ). Trong khi đó, dữ liệu trên RAM có thể được truy xuất theo thứ tự bất kỳ.  Bộ nhớ được tạo thành bằng cách sắp xếp các bit vào một lưới 2 chiều. Ở hình trên, các điểm màu đỏ biểu diễn 1 và trắng biểu diễn 0. Các cột sẽ được chọn và sau đó các hàng được nạp điện để ghi dữ liệu vào cột tương ứng. => Những điều cơ bản về RAM Tương tự như bộ vi xử lý (BVXL), chip nhớ cũng là một mạch tích hợp (IC) được làm từ hàng triệu bóng bán dẫn (transitor) và tụ điện. Đối với loại bộ nhớ thông dụng nhất trên máy vi tính, bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên động (DRAM), một bóng bán dẫn và một tụ điện đi đôi với nhau để tạo thành một tế bào nhớ. Tụ điện sẽ giữ bit thông tin 0 hoặc 1. Bóng bán dẫn hoạt động như một ngắt để mạch điều khiển trên chip nhớ đọc hoặc thay đổi trạng thái của tụ điện.  Một tụ điện giống như một thùng nước nhỏ có thể chứa các điện tử. Để lưu 1 vào tế bào nhớ, thùng nước này sẽ được đổ đầy các điện tử. Để lưu 0, thùng nước sẽ được làm rỗng. Tuy nhiên, thùng nước có một khuyết điểm là nó có một lỗ thủng. Trong khoảng vài mili giây, một thùng nước đầy sẽ trở nên trống rỗng. Do đó, để bộ nhớ động làm việc, hoặc là CPU hoặc là bộ điều khiển bộ nhớ phải nhanh chóng nạp lại tất cả các tụ điện đang chứa 1 trước khi nó phóng điện. Để làm được việc này, bộ điều khiển sẽ đọc lại nội dung nhớ rồi ghi nó vào lại. Quá trình làm tươi này tự động diễn ra hàng ngàn lần trong một giây. Và chính quá trình này tạo nên phần "động" cho RAM. Ram động phải được làm tươi một cách liên tục nếu không nó sẽ "quên" mọi thứ nó đang giữ. Mặt hạn chế của quá trình làm tươi là nó sẽ mất một khoảng thời gian để thực hiện và điều này có thể làm giảm tốc độ của bộ nhớ.  Các tế bào nhớ được khắc lên một bánh silicon theo một dãy các cột (bitlines) và các hàng (wordlines). Điểm giao của một bitline và một wordline tạo thành địa chỉ của tế bào nhớ.  DRAM hoạt động bằng cách gửi dòng nạp điện qua cột phù hợp (CAS) để kích hoạt bóng dẫn tại mỗi bit trong cột. Khi ghi, các hàng sẽ chứa trạng thái mà tụ điện đã mang. Khi đọc, một bộ khuếch đại hướng sẽ xác định mức nạp điện trong tụ điện. Nếu hơn 50%, nó sẽ đọc là 1. Ngược lại, nó sẽ đọc là 0. Một bộ đếm sẽ theo dõi trình tự làm tươi dựa trên hàng nào được truy xuất theo thứ tự nào. Quãng thời gian để làm tất cả việc này là rất nhỏ, do đó nó được biểu diễn bằng đơn vị nano giây (hàng tỉ của giây). Một chip nhớ được đánh giá 70ns nghĩa là nó sẽ mất 70 nano giây để hoàn tất quá trình đọc và nạp lại điện cho mỗi tế bào.  Các tế bào nhớ đơn độc sẽ là vô dụng nếu không có cách lấy được thông tin vào và ra của chúng. Do đó, các tế bào nhớ có một bộ hỗ trợ toàn vẹn trên các mạch chuyên dụng khác. Những mạch này làm chức năng:* Nhận biết hàng và cột (chọn địa chỉ hàng và địa chỉ cột).* Theo dõi trình tự làm tươi (bộ đếm).* Đọc và lưu tín hiệu từ tế bào (bộ khuếch đại hướng).* Bảo tế bào xem có nên nhận dòng nạp hay không (bật ghi).  Các chức năng khác của bộ điều khiển bộ nhớ bao gồm các tác vụ xác định loại, tốc độ, dung lượng bộ nhớ và kiểm tra lỗi.  RAM tĩnh (SRAM) sử dụng một công nghệ hoàn toàn khác. Các bit của bộ nhớ được giữ dưới dạng các con bật. Một con bật cho tế bào nhớ tốn 4 hoặc 6 bóng bán dẫn cùng một vài dây dẫn. Và chúng không cần được làm tươi. Nhờ vậy, tốc độ của RAM tĩnh nhanh hơn rất nhiều so với RAM động. Tuy nhiên, vì nó cần đến nhiều thành phần nên tế bào bộ nhớ tĩnh chiếm nhiều không gian trên chip hơn là tế bào bộ nhớ động. Do đó, trên cùng một chip, chúng ta có ít bộ nhớ hơn. Dẫn đến việc chế tạo RAM tĩnh tốn nhiều chi phí hơn.  Như vậy, RAM tĩnh nhanh và đắt tiền. Ram động rẽ nhưng chậm hơn. Ram tĩnh thường được dùng để chế tạo các bộ đệm nhạy tốc độ cho CPU. Trong khi RAM động thường dùng làm không gian nhớ chính cho hệ thống. Những điều cần biết về Mô-đun nhớ Các chip nhớ trong máy tính cá nhân đầu tiên của chúng ta sử dụng một dạng chân cắm được gọi là vỏ DIP (Dual Inline Package). Nếu máy tính chỉ sử dụng một lượng RAM nhỏ, bạn có thể hàn các chip nhớ vào các lỗ hoặc cắm lên các đế cắm (socket) trên bo mạch chủ. Nhưng khi nhu cầu bộ nhớ gia tăng, dẫn đến số lượng chip cũng tăng. Chúng sẽ chiếm rất nhiều diện tích trên bo mạch chủ. Do đó, giải pháp xử lý là đặt các chip nhớ, cùng các mạch hỗ trợ khác lên trên một bản g mạch in riêng biệt (PCB). Sau đó, bạn có thể cắm bảng mạch này vào một khe cắm đặc biệt (khe cắm RAM) trên bo mạch chủ. Hầu hết các chip này sử dụng dạng chân gắm SOJ (small outline J-lead), nhưng cũng có nhà sản xuất sử dụng dạng TSOP (thin small outline package). Điểm khác biệt giữa hai dạng chân gắm mới này với dạng chân gắm DIP đầu tiên là các chip SOJ hay TSOP này được lắp lên mặt các PCB. Hay nói cách khác, các chân cắm được hàn trực tiếp lên bề mặt bảng mạch in, chứ không phải vào các lỗ hay đế cắm.Các chip nhớ thường được tập hợp lại thành mô-đun. Bạn có thể thấy bộ nhớ dạng 8x32 hoặc 4x16. Các con số này biểu diễn số lượng các chip, nhân cho khả năng chứa của mỗi chip, được tính bằng Megabits hay một triệu bit. Lấy kết quả nhân rồi chia nó cho 8 bạn sẽ có được số Megabyte của một mô-đun nhớ. Lấy ví dụ, 4x32 nghĩa là môđun nhớ của chúng ta có 4 chip nhớ 32 Megabits. Lấy 4 nhân cho 32, bạn được 128 Megabits. Mà 1 byte bằng 8 bit, nên chúng ta cần chia nó cho 8. Kết quả là mođun nhớ của chúng ta có dung lượng là 16 Megabytes.Loại bo mạch và đầu cắm sử dụng trong việc chế tạo RAM ở máy tính để bàn đã tiến triển trong vài năm vừa qua. Loại đầu tiên là loại thuộc sở-hữu-riêng, nghĩa là các nhà sản xuất máy tính phát triển các bo mạch nhớ chỉ có thể làm việc được trên hệ thống của họ. Sau đó, đến thời kỳ của SIMM, từ viết tắt của cụm single in-line memory module. Bo mạch nhớ loại này sử dụng đầu nối 30 chân và có kích thước 9x2 cm. Trong hầu hết các máy tính, bạn phải lắp một cặp SIMM có dung lượng và tốc độ bằng nhau. Bởi vì độ rộng bus lớn hơn một thanh SIMM đơn. Ví dụ, bạn sẽ lắp 2 thanh SIMM 8 MB để có lượng RAM tổng cộng là 16 MB. Mỗi thanh SIMM có thể gửi dữ liệu 8 bit vào cùng một thời điểm, trong khi bus hệ thống có thể quản lý được 16 bit tại cùng một thời điểm. Các bảng mạch SIMM sau này, hơi lớn hơn (khoảng 11x2.5 cm), sử dụng đầu nối 72 chân để tăng băng thông và cho phép lên đến 256 MB RAM.Vì BVXL không ngừng gia tăng tốc độ và băng thông, ngành công nghiệp sản xuất đã cho ra đời một tiêu chuẩn mới là dual in-line memory module (DIMM). Với đầu nối 168 chân hoặc 184 chân lớn và có kích thước khoảng 14x2.5 cm, một mô-đun DIMM cho sức chứa từ 8 MB đến 1 GB và có thể được lắp riêng lẻ thay vì phải theo cặp. Hầu hết các mô-đun nhớ của máy tính cá nhân và mô-đun nhớ của hệ thống Mac G5 hoạt động ở điện áp 2.5V. Trong khi ở các hệ thống Mac G4 cũ thường sử dụng điện áp 3.3V. Có một dạng mô-đun nhớ khác là Rambus in-line memory module (RIMM). Nó tương đương về dạng chân và kích thước so với DIMM nhưng sử dụng tuyến bộ nhớ đặc biệt để gia tăng tốc độ.Nhiều nhà sản xuất máy tính xách tay sử dụng mô-đun nhớ loại sở hữu riêng. Nhưng một số khác sử dụng RAM loại small outline dual in-line memory module (SODIMM). Các bo mạch SODIMM nhỏ khoảng 5x2.5 cm và có 144 hoặc 200 chân. Sức chứa từ 16 MB đến 1 GB trên một mô-đun. Để tiết kiệm không gian, máy tính cá nhân Apple iMac sử dụng SODIMM thay vì các mô-đun nhớ DIMM thông thường. Một số máy tính xách tay sử dụng loại DIMM nhỏ hơn, được gọi là MicroDIMM, có 144 chân hoặc 172 chân. Phân biệt các loại RAM thông dụng như thế nào? =>SRAM Static Random Access Memory sử dụng nhiều bóng bán dẫn, thông thường là từ 4 đến 6, cho mỗi tế bào nhớ và không chứa bất cứ tụ điện nào. Chúng thường sử dụng để làm bộ đệm. =>DRAM Dynamic Random Access Memory có các tế bào nhớ được tạo thành từ 1 bóng bán dẫn và 1 tụ điện. Các tế bào nhớ cần được làm tươi liên tục. => FPM DRAM Fast Page Mode Dynamic Random Access Memory là dạng nguyên thủy của DRAM. Bộ nhớ loại này sẽ đợi sau khi toàn bộ quá trình xác định vị trí bit dữ liệu bằng cột và hàng hoàn tất, mới bắt đầu đọc bit. Sau đó nó mới bắt đầu sang bit kế tiếp. Tốc độ truyền dữ liệu tối đa đến bộ đệm L2 xấp xỉ 176 MBps. => EDO RAM Extended data-out dynamic random access memory không đợi toàn bộ quá trình xử lý bit đầu tiên hoàn tất mới tiếp tục chuyển sang bit tiếp theo như FPM DRAM. Ngay khi địa chỉ của bit đầu tiên được xác định, EDO DRAM bắt đầu kiếm bit tiếp theo. Do vậy, nó nhanh hơn FPM khoảng 5%. Tốc độ truyền dữ liệu tối đa đến bộ đệm L2 sấp xỉ đạt 264 MBps. => SDRAM Synchronous dynamic random access memory tận dụng ưu điểm của chế độ truyền loạt (Burst Mode) để cải thiện đáng kể tốc độ. Để làm được việc này, tế bào nhớ sẽ dừng tại hàng chứa bit được yêu cầu và di chuyển nhanh chóng qua các cột, đọc mỗi bit trên đường đi. Lý do là trong hầu hết thời gian, dữ liệu mà CPU cần đều theo trình tự. Do đó, tốc độ của SDRAM nhanh hơn EDO RAM 5% và nó là dạng bộ nhớ thông dụng nhất hiện nay. Tốc độ truyền dữ liệu tối đa của loại bộ nhớ này đến bộ đệm L2 xấp xỉ đạt 528 MBps. => DDR SDRAM Double data rate synchronous dynamic RAM giống như SDRAM ngoại trừ băng thông của nó cao hơn, nghĩa là tốc độ nhanh hơn. Đối với loại DDR SDRAM 133 Mhz, tốc độ truyền dữ liệu tối đa đến bộ đệm L2 đạt 1064 MBps. => Credit Card Memory Credit Card Memory là loại môđun nhớ DRAM độc lập thuộc sỡ hữu riêng. Chúng được dùng để cắm vào các khe đặc biệt sử dụng cho máy tính xách tay. => PCMCIA Memory Card Là một loại bộ nhớ độc lập khác dành cho máy tính xách tay. Tuy nhiên, chúng không phải là loại sở-hữu-riêng nên có thể làm việc với bất kỳ máy tính xách tay nào có bus hệ thống hợp với cấu hình của card nhớ. => CMOS RAM CMOS RAM là một loại bộ nhớ có dung lượng nhỏ được dùng trong máy tính của bạn và một số thiết bị khác để lưu trữ những thứ như các thiết lập của đĩa cứng chẳng hạn. Bộ nhớ loại này sử dụng một pin nhỏ để cấp điện duy trì thông tin nhớ. => VRAM Video RAM cũng được được biết đến với tên gọi multiport dynamic random access memory (MPDRAM) là loại bộ nhớ RAM chuyên được sử dụng cho các bo điều hợp video hay các bo mạch tăng tốc 3D. Từ "multiport" xuất hiện trong tên gọi là do thực tế VRAM thường có 2 cổng truy xuất độc lập thay vì một. Nó cho phép CPU và bộ xử lý đồ họa truy xuất vào RAM một cách đồng thời. VRAM được bố trí trên bo mạch đồ họa và nó có nhiều định dạng khác nhau, một trong số đó có thể là loại sở-hữu-riêng. Dung lượng bộ nhớ VRAM là nhân tố quyết định độ phân giải và chiều sâu màu của bo mạch đồ họa. VRAM cũng được dùng để lưu trữ các thông tin hình ảnh đặc trưng như dữ liệu hình học 3D và bản đồ vân. Loại bộ nhớ VRAM đa cổng thật sự rất đắt tiền, do đó các bo mạch đồ họa ngày nay sử dụng loại SGRAM (synchronous graphics RAM) để thay thế. Tốc độ gần như tương đương nhưng SGRAM rẻ hơn khá nhiều. RAM làm việc như thế nào? Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên hay Random Access Memory (RAM) là loại bộ nhớ thông dụng nhất được sử dụng trong máy vi tính của chúng ta. Gọi RAM là loại truy xuất ngẫu nhiên vì ta có thể truy xuất trực tiếp đến bất kỳ một tế bào nhớ nào nếu ta biết hàng và cột nào giao nhau tại tế bào đó. (Hãy tưởng tượng đến bàn cờ vua, mỗi một ô đen hoặc trắng sẽ là một tế bào nhớ). Đối lập với Ram là loại bộ nhớ truy xuất theo thứ tự hay Serial Access Memory (SAM). SAM lưu trữ dữ liệu trên một loạt các tế bào nhớ mà ta chỉ có thể truy xuất đến một cách tuần tự (giống băng cát-sét). Nếu dữ liệu không nằm ở vị trí hiện tại, mỗi tế bào nhớ sẽ được kiểm tra lần lượt cho đến khi tìm thấy. SAM thường làm việc tốt dưới dạng các buffer nhớ, nơi dữ liệu thường được lưu trữ và sử dụng theo thứ tự (bộ nhớ đệm dành cho các vân đồ họa trên bo mạch đồ họa là một ví dụ). Trong khi đó, dữ liệu trên RAM có thể được truy xuất theo thứ tự bất kỳ.   Bộ nhớ được tạo thành bằng cách sắp xếp các bit vào một lưới 2 chiều. Ở hình trên, các điểm màu đỏ biểu diễn 1 và trắng biểu diễn 0. Các cột sẽ được chọn và sau đó các hàng được nạp điện để ghi dữ liệu vào cột tương ứng. => Những điều cơ bản về RAM   Tương tự như bộ vi xử lý (BVXL), chip nhớ cũng là một mạch tích hợp (IC) được làm từ hàng triệu bóng bán dẫn (transitor) và tụ điện. Đối với loại bộ nhớ thông dụng nhất trên máy vi tính, bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên động (DRAM), một bóng bán dẫn và một tụ điện đi đôi với nhau để tạo thành một tế bào nhớ. Tụ điện sẽ giữ bit thông tin 0 hoặc 1. Bóng bán dẫn hoạt động như một ngắt để mạch điều khiển trên chip nhớ đọc hoặc thay đổi trạng thái của tụ điện.   Một tụ điện giống như một thùng nước nhỏ có thể chứa các điện tử. Để lưu 1 vào tế bào nhớ, thùng nước này sẽ được đổ đầy các điện tử. Để lưu 0, thùng nước sẽ được làm rỗng. Tuy nhiên, thùng nước có một khuyết điểm là nó có một lỗ thủng. Trong khoảng vài mili giây, một thùng nước đầy sẽ trở nên trống rỗng. Do đó, để bộ nhớ động làm việc, hoặc là CPU hoặc là bộ điều khiển bộ nhớ phải nhanh chóng nạp lại tất cả các tụ điện đang chứa 1 trước khi nó phóng điện. Để làm được việc này, bộ điều khiển sẽ đọc lại nội dung nhớ rồi ghi nó vào lại. Quá trình làm tươi này tự động diễn ra hàng ngàn lần trong một giây. Và chính quá trình này tạo nên phần "động" cho RAM. Ram động phải được làm tươi một cách liên tục nếu không nó sẽ "quên" mọi thứ nó đang giữ. Mặt hạn chế của quá trình làm tươi là nó sẽ mất một khoảng thời gian để thực hiện và điều này có thể làm giảm tốc độ của bộ nhớ.   Các tế bào nhớ được khắc lên một bánh silicon theo một dãy các cột (bitlines) và các hàng (wordlines). Điểm giao của một bitline và một wordline tạo thành địa chỉ của tế bào nhớ.   DRAM hoạt động bằng cách gửi dòng nạp điện qua cột phù hợp (CAS) để kích hoạt bóng dẫn tại mỗi bit trong cột. Khi ghi, các hàng sẽ chứa trạng thái mà tụ điện đã mang. Khi đọc, một bộ khuếch đại hướng sẽ xác định mức nạp điện trong tụ điện. Nếu hơn 50%, nó sẽ đọc là 1. Ngược lại, nó sẽ đọc là 0. Một bộ đếm sẽ theo dõi trình tự làm tươi dựa trên hàng nào được truy xuất theo thứ tự nào. Quãng thời gian để làm tất cả việc này là rất nhỏ, do đó nó được biểu diễn bằng đơn vị nano giây (hàng tỉ của giây). Một chip nhớ được đánh giá 70ns nghĩa là nó sẽ mất 70 nano giây để hoàn tất quá trình đọc và nạp lại điện cho mỗi tế bào.   Các tế bào nhớ đơn độc sẽ là vô dụng nếu không có cách lấy được thông tin vào và ra của chúng. Do đó, các tế bào nhớ có một bộ hỗ trợ toàn vẹn trên các mạch chuyên dụng khác. Những mạch này làm chức năng:   Nhận biết hàng và cột (chọn địa chỉ hàng và địa chỉ cột).  Theo dõi trình tự làm tươi (bộ đếm).   Đọc và lưu tín hiệu từ tế bào (bộ khuếch đại hướng).   Bảo tế bào xem có nên nhận dòng nạp hay không (bật ghi).   Các chức năng khác của bộ điều khiển bộ nhớ bao gồm các tác vụ xác định loại, tốc độ, dung lượng bộ nhớ và kiểm tra lỗi.   RAM tĩnh (SRAM) sử dụng một công nghệ hoàn toàn khác. Các bit của bộ nhớ được giữ dưới dạng các con bật. Một con bật cho tế bào nhớ tốn 4 hoặc 6 bóng bán dẫn cùng một vài dây dẫn. Và chúng không cần được làm tươi. Nhờ vậy, tốc độ của RAM tĩnh nhanh hơn rất nhiều so với RAM động. Tuy nhiên, vì nó cần đến nhiều thành phần nên tế bào bộ nhớ tĩnh chiếm nhiều không gian trên chip hơn là tế bào bộ nhớ động. Do đó, trên cùng một chip, chúng ta có ít bộ nhớ hơn. Dẫn đến việc chế tạo RAM tĩnh tốn nhiều chi phí hơn.   Như vậy, RAM tĩnh nhanh và đắt tiền. Ram động rẽ nhưng chậm hơn. Ram tĩnh thường được dùng để chế tạo các bộ đệm nhạy tốc độ cho CPU. Trong khi RAM động thường dùng làm không gian nhớ chính cho hệ thống. Tại sao phải thiết lập bộ nhớ kênh đôi (Dual-Channel Memory)? Việc thiết lập bộ nhớ kênh đôi (dual channel) trước tiên phụ thuộc vào bo mạch chủ (motherboard) và CPU có hỗ trợ hay không. Nếu có, bạn phải cắm hai thanh nhớ cùng loại và cùng tốc độ theo hướng dẫn của nhà sản xuất bo mạch chủ để kích hoạt chế độ bộ nhớ kênh đôi cho hệ thống.Chúng ta thiết lập bộ nhớ kênh đôi nhằm tăng băng thông truyền dẫn dữ liệu giữa bộ nhớ đến các thành phần khác trong hệ thống. Ngoài ra, việc thiết lập bộ nhớ kênh đôi sẽ giúp hệ thống tránh được hiện tượng "thắc cổ chai" giữa bộ xử lý thế hệ mới và bộ nhớ hệ thống. Thế nào là các mô-đun nhớ? Các chip nhớ trong máy tính cá nhân đầu tiên của chúng ta sử dụng một dạng chân cắm được gọi là vỏ DIP. Nếu máy tính chỉ sử dụng một lượng RAM nhỏ, bạn có thể hàn các chip nhớ vào các lỗ hoặc cắm lên các đế cắm (socket) trên bo mạch chủ. Nhưng khi nhu cầu bộ nhớ gia tăng, dẫn đến số lượng chip cũng tăng. Chúng sẽ chiếm rất nhiều diện tích trên bo mạch chủ. Do đó, giải pháp xử lý là đặt các chip nhớ, cùng các mạch hỗ trợ khác lên trên một bản g mạch in riêng biệt (PCB). Sau đó, bạn có thể cắm bảng mạch này vào một khe cắm đặc biệt (khe cắm RAM) trên bo mạch chủ. Hầu hết các chip này sử dụng dạng chân gắm SOJ (small outline J-lead), nhưng cũng có nhà sản xuất sử dụng dạng TSOP (thin small outline package). Điểm khác biệt giữa hai dạng chân gắm mới này với dạng chân gắm DIP đầu tiên là các chip SOJ hay TSOP này được lắp lên mặt các PCB. Hay nói cách khác, các chân cắm được hàn trực tiếp lên bề mặt bảng mạch in, chứ không phải vào các lỗ hay đế cắm.   Các chip nhớ thường được tập hợp lại thành mô-đun. Bạn có thể thấy bộ nhớ dạng 8x32 hoặc 4x16. Các con số này biểu diễn số lượng các chip, nhân cho khả năng chứa của mỗi chip, được tính bằng Megabits hay một triệu bit. Lấy kết quả nhân rồi chia nó cho 8 bạn sẽ có được số Megabyte của một mô-đun nhớ. Lấy ví dụ, 4x32 nghĩa là môđun nhớ của chúng ta có 4 chip nhớ 32 Megabits. Lấy 4 nhân cho 32, bạn được 128 Megabits. Mà 1 byte bằng 8 bit, nên chúng ta cần chia nó cho 8. Kết quả là mođun nhớ của chúng ta có dung lượng là 16 Megabytes.   Loại bo mạch và đầu cắm sử dụng trong việc chế tạo RAM ở máy tính để bàn đã tiến triển trong vài năm vừa qua. Loại đầu tiên là loại thuộc sở-hữu-riêng, nghĩa là các nhà sản xuất máy tính phát triển các bo mạch nhớ chỉ có thể làm việc được trên hệ thống của họ. Sau đó, đến thời kỳ của SIMM, từ viết tắt của cụm single in-line memory module. Bo mạch nhớ loại này sử dụng đầu nối 30 chân và có kích thước 9x2 cm. Trong hầu hết các máy tính, bạn phải lắp một cặp SIMM có dung lượng và tốc độ bằng nhau. Bởi vì độ rộng bus lớn hơn một thanh SIMM đơn. Ví dụ, bạn sẽ lắp 2 thanh SIMM 8 MB để có lượng RAM tổng cộng là 16 MB. Mỗi thanh SIMM có thể gửi dữ liệu 8 bit vào cùng một thời điểm, trong khi bus hệ thống có thể quản lý được 16 bit tại cùng một thời điểm. Các bảng mạch SIMM sau này, hơi lớn hơn (khoảng 11x2.5 cm), sử dụng đầu nối 72 chân để tăng băng thông và cho phép lên đến 256 MB RAM.   Vì BVXL không ngừng gia tăng tốc độ và băng thông, ngành công nghiệp sản xuất đã cho ra đời một tiêu chuẩn mới là dual in-line memory module (DIMM). Với đầu nối 168 chân hoặc 184 chân lớn và có kích thước khoảng 14x2.5 cm, một mô-đun DIMM cho sức chứa từ 8 MB đến 1 GB và có thể được lắp riêng lẻ thay vì phải theo cặp. Hầu hết các mô-đun nhớ của máy tính cá nhân và mô-đun nhớ của hệ thống Mac G5 hoạt động ở điện áp 2.5V. Trong khi ở các hệ thống Mac G4 cũ thường sử dụng điện áp 3.3V. Có một dạng mô-đun nhớ khác là Rambus in-line memory module (RIMM). Nó tương đương về dạng chân và kích thước so với DIMM nhưng sử dụng tuyến bộ nhớ đặc biệt để gia tăng tốc độ.   Nhiều nhà sản xuất máy tính xách tay sử dụng mô-đun nhớ loại sở hữu riêng. Nhưng một số khác sử dụng RAM loại small outline dual in-line memory module (SODIMM). Các bo mạch SODIMM nhỏ khoảng 5x2.5 cm và có 144 hoặc 200 chân. Sức chứa từ 16 MB đến 1 GB trên một mô-đun. Để tiết kiệm không gian, máy tính cá nhân Apple iMac sử dụng SODIMM thay vì các mô-đun nhớ DIMM thông thường. Một số máy tính xách tay sử dụng loại DIMM nhỏ hơn, được gọi là MicroDIMM, có 144 chân hoặc 172 chân. Thế nào là Data Pipeline và SSE2? Thế nào là Data Pipeline?Tương tự như định nghĩa ống dẫn, ống dẫn dữ liệu trong thiết kế của BXL Pentium là loại ống dẫn có 5 tầng. Khi BXL Pentium Pro ra đời, ống dẫn có khả năng dự đoán trước nhánh rẽ và thu hồi, đã được nhân đôi lên 10 tầng. Ngày nay, độ sâu ống dẫn của BXL Pentium 4 lại được nhân đôi lên thành 20 tầng và được gọi là Vi Kiến Trúc NetBurst.Thế nào là SSE2?Các chỉ lệnh số nguyên 64-bit trong BXL MMX đã mở đường cho SSE. SSE được tích hợp cho BXL Pentium 3 và là các chỉ lệnh dấu chấm động 128-bit có độ chính xác 1 số lẻ thập phân. SSE2 trong BXL Pentium 4 thêm 144 chỉ lệnh hỗ trợ tính toán số nguyên SIMD 128-bit và dấu chấm động 128-bit có độ chính xác 2 số lẻ thập phân. Điều gì ảnh hưởng đến tốc độ của CPU? Số lượng transistor hiện có, ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ của CPU. Như bạn thấy trước đây, BVXL Intel 8088 phải mất 15 chu kỳ nhịp đồng hồ mới thi hành được một chỉ lệnh điển hình. Nguyên nhân là do thiết kế bộ tính toán số nhân ở BVXL 8088, nó phải mất xấp xỉ 80 chu kỳ, chỉ để thực hiện một phép nhân 16 bit. Nhiều transistor hơn, các bộ tính toán số nhân mạnh hơn, khả năng xử lý lệnh trong 1 chu kỳ nhịp đồng hồ sẽ dần trở thành hiện thực.   Thêm nhiều transistor cho phép các nhà chế tạo áp dụng kỹ thuật Pipelining dễ dàng hơn. Trong một kiến trúc pipeline, các chỉ lệnh có thể được thi hành chồng vào nhau. Do đó, ngay cả khi phải mất 5 chù kỳ nhịp đồng hồ để thi hành mỗi một chỉ lệnh, thì có thể có thêm 5 chỉ lệnh ở các tầng khác được thi hành một cách đồng thời với nó. Như vậy, kết quả cuối cùng có thể xem như 1 chỉ lệnh đã được thi hành trong cùng 1 chu kỳ nhịp đồng hồ.   Nhiều CPU thế hệ mới có thêm nhiều bộ giải mã chỉ lệnh, mỗi cái sẽ có pipeline riêng cho nó. Điều này cho phép CPU xử lý được nhiều luồng chỉ lệnh đồng thời, dẫn đến trong mỗi 1 chu kỳ nhịp đồng hồ sẽ có nhiều hơn một chỉ lệnh được thi hành. Kỹ thuật này hơi phức tạp trong quá trình thực thi do đó nó đòi hỏi CPU phải cần nhiều transistor hơn.