chương 1: 1. Nêu các thành phần cơ bản trong máy tính? 2. Trình bày các kết quả ảnh hưởng của qui luật Moore đến sự phát triển của máy tính? 3. Trình bày nhiệm vụ của các thiết bị trong máy tính? 11 12 CHƯƠNG 2: MAINBOARD Mã bài: MH07-02 Thời gian: 20 giờ (LT: 2; TH: 8; Tự học: 10) Giới thiệu: Trên một bộ máy tính có các thành phần khác nhau, để các thành phẩn này có thể kết hợp và hoạt động đồng bộ với nhau thì cần có mainboard.
Main board giúp các thành phần kết nối dễ dàng và có thể thay thế hoặc nâng cấp khi người sử dụng có nhu cầu. Mục tiêu: - Trình bày được tập lệnh của các kiến trúc máy tính. - Trình bày được các kiểu định vị được dùng trong kiến trúc, loại và chiều dài của toán hạng, tác vụ mà máy tính có thể thực hiện. - Trình bày được kiến trúc RISC (Reduced Instruction Set Computer).
- Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ. Tổng quan về mainboard 2. Sơ đồ khối mainboard: Bo mạch chủ là bảng mạch chính và lớn nhất trong cấu trúc máy tính, nó đóng vai trò là trung gian giao tiếp giữa các thiết bị với nhau. Sơ đồ khối mainboard - Các thành phần chính của Mainboard: + Soket CPU: Có nhiều loại đế cắm cho CPU tuỳ theo chủng loại Mainboard 13 - Socket 370 trên các Mainboard Pentium 3 - Socket 478 trên các Mainboard Pentium 4, Celeron - Socket 775 trên các Mainboard Core 2 Duo, Pentium E6000 series - Socket 1155 trên các Mainboard các dòng Core i + North Bridge (Chipset bắc) Chipset bắc có nhiệm vụ điều khiển các thành phần có tốc độ cao như CPU, RAM và Card Video Chipset điều khiển về tốc độ BUS và điều khiển chuyển mạch dữ liệu, đảm bảo cho dữ liệu qua lại giữa các thành phần được thông suốt và liên tục, khai thác hết được tốc độ của CPU và bộ nhớ RAM Có thể ví Chipset giống như một nút giao thông ở một ngã tư, điều khiển chuyển mạch như các đèn xanh đèn đỏ cho phép từng luồng dữ liệu đi qua trong một khoảng thời gian nhất định, còn điều khiển tốc độ BUS là mỗi hướng của ngã tư khác nhau thì các phương tiện phải chạy theo một tốc độ quy định.
+ Sourth Bridge (Chipset nam) Chức năng của Chipset nam tương tụ như Chipset bắc, nhưng Chipset nam điều khiển các thành phần có tốc độ chậm như: Card Sound, Card Net, ổ cứng, ổ CD ROM, các cổng USB, IC SIO và BIOS v v. + ROM BIOS (Read Olly Memory - Basic In Out System) ROM là IC nhớ chỉ đọc, BIOS là chương trình nạp trong ROM do nhà sản xuất Mainboard nạp vào, chương trình BIOS có các chức năng chính sau đây: Khởi động máy tính, duy trì sự hoạt động của CPU Kiểm tra lỗi của bộ nhớ RAM và Card Video Quản lý trình điều khiển cho chipset bắc, chipset nam, IC-SIO và card video onboard Cung cấp bản cài đặt CMOS SETUP mặc định để máy có thể hoạt động ta chưa thiết lập CMOS + IC SIO (Super In Out) - IC điều khiển các cổng vào ra dữ liệu SIO điều khiển các thiết bị trên cổng Parallel như máy In, máy Scaner, điều khiển ổ mềm, các cổng Serial như cổng COM, cổng PS/2 Ngoài ra SIO còn thực hiện giám sát các bộ phận khác trên Main hoạt động để cung cấp tín hiệu báo sự cố Tích hợp mạch điều khiển tắt mở nguồn, tạo tín hiệu Reset hệ thống. + Clockgen (Clocking) - Mạch tạo xung Clock Mạch tạo xung Clock có vai trò quan trọng trên Main, chúng tạo xung nhịp cung cấp cho các thành phần trên Main hoạt động đồng thời đồng bộ sự hoạt động của toàn hệ thống máy tính, nếu mạch Clock bị hỏng thì các thành phần trên Main không thể hoạt động được, mạch Clocking hoạt động đầu tiên sau khi Main có nguồn chính cung cấp. + VRM (Vol Regu Module) - Modul ổn áp.
14 Đây là mạch điều khiển nguồn VCORE cấp cho CPU, mạch có nhiệm vụ biến đổi điện áp 12V/2A thành điện áp khoảng 1,5V và cho dòng lên tới 10A để cấp cho CPU, mạch bao gồm các linh kiện như đèn Mosfet, IC dao động, các mạch lọc L,C + Khe AGP hoặc PCI Express Khe AGP và PCI Express dùng để gắn Card video, khe AGP hoặc PCI Express do Chipset bắc điều khiển. + Khe RAM Khe RAM do Chipset bắc điều khiển dùng để gắn bộ nhớ RAM, đây là bộ nhớ trung gian không thể thiếu được trong một hệ thống máy tính. + Khe PCI Khe PCI do Chipset nam điều khiển dùng để gắn các Card mở rộng như Card sound, Card Net. + Cổng IDE Cổng IDE do Chipset nam điều khiển, cổng IDE dùng để gắn các ổ đĩa như HDD, CDROM, DVD.
Vị trí các thành phần trên mainboard 2. Chức năng mainboard Trong một hệ thống máy tính có khoảng 10 thiết bị khác nhau như: + CPU + HDD + RAM + CDROM + Card Video + FDD + Card Sound + Keyboard + Card LAN + Mouse - Các thiết bị này có tốc độ chạy rất khác nhau. - Ngoài ra số đường mạch (số BUS) cũng khác nhau, vì vậy mà các thiết bị trên không thể kết nối trực tiếp với nhau được. 15 - Mainboard chính là thiết bị đóng vai trò trung gian để kết nối tất cả các thiết bị trên hệ thống máy tính liên kết lại với nhau thành một bộ máy thống nhất, vì vậy Mainboard có những chức năng sau: + Gắn kết các thành phần trên một hệ thống máy tính lại với nhau + Điều khiển thay đổi tốc độ BUS cho phù hợp với các thành phần khác nhau + Quản lý nguồn cấp cho các thành phần trên Mainboard + Cung cấp xung nhịp chủ (xung Clock) để đồng bộ sự hoạt động của toàn hệ thống Chính vì những chức năng quan trọng trên mà khi Mainboard có sự cố thì máy tính không thể hoạt động được.
Nguyên lý hoạt động mainboard Mainboard có 2 IC quan trọng là Chipset cầu bắc và Chipset cầu nam, chúng có nhiệm vụ là cầu nối giữa các thành phần cắm vào Mainboard như nối giữa CPU với RAM, giữa RAM với các khe mở rộng PCI v v. Giữa các thiết bị này thông thường có tốc độ truyền qua lại rất khác nhau còn gọi là tốc độ Bus. Ví dụ trên một Mainboard Pentium 4, tốc độ dữ liệu ra vào CPU là 533MHz nhưng tốc độ ra vào bộ nhớ RAM chỉ có 266MHz và tốc độ ra vào Card Sound gắn trên khe PCI lại chỉ có 66MHz Giả sử ta nghe một bản nhạc MP3, đầu tiên dữ liệu của bản nhạc được nạp từ ổ cứng lên bộ nhớ RAM sau đó dữ liệu được xử lý trên CPU rồi lại tạm thời đưa kết quả xuống bộ nhớ RAM trước khi đua qua Card Sound ra ngoài, toàn bộ hành trình của dữ liệu di chuyển như sau: Dữ liệu đọc trên ổ cứng truyền qua cổng IDE với vận tốc 33MHz đi qua Chipset cầu nam đổi vận tốc thành 133MHz đi qua Chipset cầu bắc vào bộ nhớ RAM với vận tốc 266MHz, dữ liệu từ Ram được nạp lên CPU ban đầu đi vào Chipset bắc với tốc độ 266MHz sau đó đi từ Chipset bắc lên CPU với tốc độ 533MHz, kết qủa xử lý được nạp trở lại RAM theo hướng ngược lại, sau đó dữ liệu được gửi tới Card Sound qua Bus 266MHz của RAM, qua tiếp Bus 133MHz giữa hai Chipset và qua Bus 66MHz của khe PCI => Như vậy ta thấy rằng 4 thiết bị có tốc độ truyền rất khác nhau là: + CPU có Bus (tốc độ truyền qua chân) là 533MHz + RAM có Bus là 266MHz + Card Sound có Bus là 66MHz + Ổ cứng có Bus là 33MHz đã làm việc được với nhau thông qua hệ thống Chipset điều 2. Khảo sát các thành phần trên mainboard 2.
Lý thuyết liên quan - Nhiệm vụ chipset a. Chip cầu bắc Cách nhận dang: 16 + Chip lớn nhất trên Mainboard. + Thường được gắn thêm 1 miếng tản nhiệt. + Nằm gần CPU và RAM Hình 2.
Tản nhiệt cho chip cầu bắc Nhiệm vụ: + Liên lạc giữa các thiết bị CPU, RAM, AGP hoặc PCI Express, và chip cầu nam. + Một vài loại còn chứa chương trình điều khiển video tích hợp, hay còn gọi là Graphics and Memory Controller Hub (GMCH) hay VGA onboard. Sơ đồ kết nối chip cầu bắc b. Chip cầu nam Có nhiệm vụ truyền dẫn truyền tín hiệu từ các thiết bị còn lại đến chip cầu Bắc và ngược lại.
Khác với chip cầu bắc, chip cầu nam không được kết nối trực tiếp với CPU. Chip cầu nam được đặt xa CPU hơn, là chíp lớn thứ 2 trên mainboard (chỉ thua Chip cầu Bắc). - Socket CPU 17 CPU giao tiếp với mainboard thông qua đế cắm (Socket) hoặc khe cắm (Slot). Hệ thống kết nối này thường được gọi là Front Side Bus.
Slot: Là khe cắm dài như một thanh để cắm CPU thuộc thế hệ cũ. Có 3 loại slot : Slot 1(Intel Pentium II, III), Slot 2 (Intel Server) và Slot A (AMD). Slot cắm CPU Socket: là loại đế hình vuông (hoặc chữ nhật) có các tiếp điểm kết nối tương ứng với các điểm tiếp xúc (chân) của chip CPU. Các Socket cắm CPU - Khe cắm ram Khe cắm RAM có chức năng kết nối mainboard với RAM.
Kích thước, hình dạng của khe cắm RAM phụ thuộc vào loại RAM được sử dụng. Các loại module khe cắm: − Chuẩn SIMM (Single Inline Memory Modules) là dạng khe cắm RAM dùng cho mainboard đời cũ, hiện nay không còn sử dụng. Có 2 loại khe cắm: 30 chân và 72 chân. − Chuẩn RIMM (Rambus Inline Memory Module): là dạng khe cắm hai hàng chân dùng riêng cho RDRAM.
Có 2 loại khe cắm: 184 pin và 232 pin. Khe cắm RAM chuẩn DIMM − Chuẩn SoDIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module): Khe cắm RAM dành cho các dòng máy Laptop. Được chia làm 2 loại: 72 chân và 144 chân. - Khe cắm mở rộng Khe cắm mở rộng (expansion slot) dùng để kết nối các card mở rộng.
Có nhiểu loại chuẩn khe cắm khác nhau. Sau đây là một số chuẩn khe cắm: a. Khe cắm PCI Khe cắm PCI (Peripheral Component Interconnect) chuẩn kết nối phổ biến dùng cho các card mở rộng như: card màn hình, card mạng, card âm thanh… Hoạt động ở tần số 32MHz, 66Mhz, 133Mhz với các đường truyền dữ liệu có băng thông 32bit/64bit. Khe cắm PCI b.
Khe cắm AGP Khe cắm AGP (Accelerated Graphics Port) là khe cắm card mở rộng chỉ dùng cho card màn hình. Chuẩn AGP đầu tiên là AGP 1X tốc độ truyền 266MBps và được phát triển lên AGP 2X, 4X, 8X. Khe cắm PCI Express Khe cắm PCI Express (PCIe) là chuẩn truyền thông nối tiếp tốc độ cao theo dạng điểm đến điểm thay thế cho chuẩn PCI, PCI-X, AGP.