TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 1 LỜI GIỚI THIỆU Ngày nay, máy vi tính được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực hoạt động của đời sống con người. Để có thể ứng dụng linh hoạt và có hiệu quả máy vi tính vào các lính vực khác nhau của đời sống, cần phải có những hiểu biết sâu sắc hơn về phần cứng của nó.
Những vấn đề liên quan đến cấu trúc máy tính rất rộng lớn. Trong khuôn khổ giáo trình giảng dạy môn “Cấu trúc máy tính” tài liệu này chỉ trình bày những vấn đề cơ bản về cấu trúc phần cứng và nguyên lý hoạt động của máy vi tính, đặc biệt là máy vi tính PC, dòng máy đang được sử dụng rộng rãi ở nước ta hiện nay. Tài liệu này gồm 6 bài: Bài 1 MĐ11 - 01: Cấu trúc cơ bản của máy tính Bài 2 MĐ11 - 02: Bus và truyền thông tin trong máy tính Bài 3 MĐ11 - 03: Bộ nhớ Bài 4 MĐ11 - 04: Các phương pháp vào/ra dữ liệu Bài 5 MĐ11 - 05: Các thiết bị ngoại vi Bài 6 MĐ11 - 06: ROM – BIOS và RAM- CMOS Trong mỗi chương đều có giới thiệu mục tiêu, nội dung và các câu hỏi bài tập. Giáo trình có thể xem là nguồn tài liệu cung cấp thông tin cho các giáo viên giảng dạy, đồng thời cũng là tài liệu học tập cho sinh viên.
Nhân đây ban biên soạn cũng xin cảm ơn các lãnh đạo và đồng nghiệp của chúng tôi tại trường Cao đẳng nghề Cần Thơ đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ, cũng cho chúng tôi ý kiến quý báu trong quá trình biên soạn giáo trình này. Cần Thơ, ngày 20 tháng 11 năm 2021 Tham gia biên soạn 1. Châu Mũi Khéo 2 MỤC LỤC TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN .1 LỜI GIỚI THIỆU .3 CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC CẤU TRÚC MÁY TÍNH .4 BÀI 1: CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH. Biểu diễn và xử lý thông tin trong máy tính.
Cấu trúc một máy tính đơn giản .9 Điểm khác biệt giữa các core i là gì? .14 BÀI 2: BUS VÀ TRUYỀN THÔNG TIN TRONG MÁY TÍNH. Khái Niệm BUS. Phân Loại Bus. 25 BÀI 3: BỘ NHỚ.
Các đặc trưng của bộ nhớ. Sự phân cấp bộ nhớ. Xây dựng bộ nhớ từ các chip nhớ.33 BÀI 4: CÁC PHƯƠNG PHÁP VÀO-RA DỮ LIỆU. Cấu trúc phần cứng của các hệ thống vào-ra dữ liệu.
Các phương pháp vào-ra dữ liệu .42 BÀI 5: CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI. Các thiết bị nhập, xuất dữ liệu. Các thiết bị lưu trữ dữ liệu .61 BÀI 6: ROM-BIOS và RAM-CMOS .71 TÀI LIỆU THAM KHẢO .78 3 CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC CẤU TRÚC MÁY TÍNH Tên mô đun: CẤU TRÚC MÁY TÍNH Mã số của mô đun: MĐ 11 Thời gian thực hiện mô đun: 45 giờ (Lý thuyết 15 giờ; Thực hành: 28 giờ; Kiểm tra: 2 giờ) I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN - Vị trí: được bố trí học sau mô đun Tin học.
- Tính chất: là môn cơ sở nghề bắt buộc của chương trình đào tạo trung cấp II. MỤC TIÊU CỦA MÔ ĐUN 1. Kiến thức: - Hiểu cấu trúc chung và phân loại máy tính; - Hiểu được chức năng của các thành phần trong máy tính; - Biết các nguyên lý làm việc giữa các thành phần trong hệ thống; 2. Kỹ năng: - Phân biệt được các linh kiện, thiết bị phần cứng trong máy tính; - Khai báo, cài đặt chính xác các thông số trong BIOS; - Có được cách thức tổ chức khoa học, lôgíc; 3.
Năng lực tự chủ và trách nhiệm: - Rèn tính cẩn thận, chính xác, khoa học. - Nghiêm túc, tỉ mỉ, chủ động, sáng tạo trong học tập và công việc. NỘI DUNG MÔ ĐUN: 1. Nội dung tổng quát và phân bổ thời gian: Thời gian Số Tên chương, mục Tổng Lý Thực Kiểm TT số thuyết hành, tra Bài tập 1 Bài 1: Cấu trúc cơ bản của máy tính 8 2 6 Biểu diễn và xử lý thông tin trong máy 2 2 tính Cấu trúc một máy tính 6 6 Thực hành Bài 2: Bus và truyền thông tin trong 2 4 2 2 máy tính Khái niệm BUS 1 1 Phân loại BUS 3 1 2 3 Bài 3: Bộ nhớ 8 3 4 1 Các đặc trưng của bộ nhớ 3 1 2 Sự phân cấp bộ nhớ 2 1 1 Xây dựng bộ nhớ từ các chip nhớ 2 1 1 4 Thực hành Kiểm tra 1 1 Bài 4: Các phương pháp vào/ra dữ 4 8 4 4 0 liệu Cấu trúc phần cứng của hệ thống vào ra 4 2 2 dữ liệu Các phương pháp vào ra dữ liệu 4 2 2 Thực hành 5 Bài 5: Các thiết bị ngoại vi 8 2 5 1 Các thiết bị nhập, xuất dữ liệu 3 1 2 Các thiết bị lưu trữ dữ liệu 4 1 3 Thực hành Kiểm tra 1 1 Bài 6: ROM – BIOS và RAM- 6 9 2 7 CMOS ROM-BIOS 4 1 3 RAM-CMOS 5 1 4 Thực hành Tổng cộng 45 15 28 2 5 BÀI 1: CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH Mã bài: MĐ11-01 Mục tiêu: - Hiểu cách biểu diễn thông tin trong máy tính; - Biết lịch sử phát triển của bộ vi xử lý ; - Hiểu nguyên tắc hoạt động của bộ vi xử lý; - Phân biệt được kiến trúc vi xử lý Pentium và Core Duo; - Rèn tính cẩn thận, chính xác, khoa học.
Biểu diễn và xử lý thông tin trong máy tính 1. Hệ đếm nhị phân và phương pháp biểu diễn thông tin trong máy tính. Ø Hệ nhị phân (Binary) Khái niệm: Hệ nhị phân hay hệ đếm cơ số 2 chỉ có hai con số 0 và 1. Đó là hệ đếm dựa theo vị trí.
Giá trị của một số bất kỳ nào đó tuỳ thuộc vào vị trí của nó. Các vị trí có trọng số bằng bậc luỹ thừa của cơ số 2. Chấm cơ số được gọi là chấm nhị phân trong hệ đếm cơ số 2. Mỗi một con số nhị phân được gọi là một bit (Binary digit).
Bit ngoài cùng bên trái là bit có trọng số lớn nhất(MSB, Most Significant Bit) và bit ngoài cùng bên phải là bit có trọng số nhỏ nhất (LSB, Least Significant Bit) như dưới đây: 23 22 21 20 2-1 2-2 MSB 1 0 1 0. 1 1 LSB Chấm nhị phân Số nhị phân (1010.11)2 có thể biểu diễn thành: (1010.75)10 Chú ý: dùng dấu ngoặc đơn và chỉ số dưới để ký hiệu cơ số của hệ đếm.Đối với phần lẻ của các số thập phân, số lẻ được nhân với cơ số và số nhớ được ghi lại làm một số nhị phân. Trong quá trình biến đổi, số nhớ đầu chính là bit MSB và số nhớ cuối là bit LSB. Ví dụ 2: Biến đổi số thập phân (0.625)10 thành nhị phân: 625*2 = 1.
Số nhớ là 1, là bit MSB. Số nhớ là 0 0. Số nhớ là 1, là bit LSB. Bảng mã ASCII Bảng mã ASCII (American Standard Code for Information Interchange).
Người ta đã xây dựng bộ mã để biểu diễn cho các ký tự cũng như các con số Và các ký hiệu đặc biệt khác. Các mã đó gọi là bộ mã ký tự và số. Bảng mã ASCII là mã 7 bit được dùng phổ biến trong các hệ máy tính hiện nay.Với mã 7 bit nên có 27 = 128 tổ hợp mã. Cũng như các con số thập phân từ 0.9 và các ký hiệu đặc biệt khác đều được biểu diễn bằng một mã số như bảng sau .Việc biến đổi thành ASCII và các mã ký tự số khác, tốt nhất là sử dụng mã tương đương trong bảng.
Ví dụ: Đổi các ký tự BILL thành mã ASCII: Ký tự B I L L ASCII: 1000010 1001001 1001100 1001100 HEXA: 42 49 4C 4C Bảng mã ASCII Column Bits(B7B6B5) Row Bits 0 1 2 3 4 5 6 7 6 000 001 010 011 100 101 110 111 Row B4 B3 B2 B1 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 0 0 0 0 0 → NUL DLE SP 0 @ P ‘ p 1 0 0 0 1 → SOH DC1 ! 1 A Q a q 2 0 0 1 0 → STX DC2 “ 2 B R b r 3 0 0 1 1 → ETX DC3 # 3 C S c s 4 0 1 0 0 → EOT DC4 $ 4 D T d t 5 0 1 0 1 → ENQ NAK % 5 E U e u 6 0 1 1 0 → ACK SYN & 6 F V f v 7 0 1 1 1 → BEL ETB ‘ 7 G W g w 8 1 0 0 0 → BS CAN ( 8 H X h x 9 1 0 0 1 → HT EM ) 9 I Y i y A 1 0 1 0 → LF SUB * : J Z j z B 1 0 1 1 → VT ESC + ; K [ k { C 1 1 0 0 → FF FS - < L \ l | D 1 1 0 1 → CR GS , = M ] m } E 1 1 1 0 → SO RS. > N ^ n ~ F 1 1 1 1 → SI US / ? O _ o DEL Chú ý: Trong bảng mã ASCII chuẩn có 128 kí tự. Trong bảng mã ASCII mở rộng có 255 kí tự bao gồm cả 128 kí tự trong mã ASCII chuẩn. Các kí tự sau là các phép toán, các chữ có dấu và các kí tự để trang trí.
Control characters: NUL = Null; DLE = Data link escape; SOH = Start Of Heading; DC1 = Device control 1; DC2 = Device control 2; DC3 = Device control 3. DC4 = Device control 4; STX = Start of text; ETX = End of text; EOT = End of transmission; ENQ = Enquiry; NAK = Negative acknowlege. ACK = Acknowlege; SYN = Synidle; BEL = Bell. ETB = End od transmission block; BS = Backspace; CAN = Cancel.
HT = Horizontal tab; EM = End of medium; LF = Line feed; SUB =Substitute. VT = Vertical tab; ESC = Escape; FF = From feed; FS = File separator. 7 SO = Shift out; RS = Record separator; SI = Shift in; US = Unit separator. Biểu diễn giá trị số trong máy tính Ø Biểu diễn số nguyên.
- Biểu diễn số nguyên không dấu: Tất cả các số cũng như các mã. trong máy vi tính đều được biểu diễn bằng các chữ số nhị phân. Để biểu diễn các số nguyên không dấu, người ta dùng n bit. Tương ứng với độ dài của số bit được sử dụng, ta có các khoảng giá trị xác định như sau: Số bit Khoảng giá trị n bit: 0.