Bài Giảng Kiến Trúc Máy Tính: Từ Cơ Bản Đến Nâng Cao

Khám phá kiến trúc máy tính, từ cấu trúc cơ bản đến các thành phần phức tạp, giúp hiểu rõ cách thức hoạt động của hệ thống máy tính.

Chuyên ngành

Công Nghệ Thông Tin

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

bài giảng

2021

195
4
0

Phí lưu trữ

45 Point

Mục lục chi tiết

LỜI NÓI ĐẦU

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

CÁC TỪ VIẾT TẮT

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

1.1. CÁC KHÁI NIỆM VÀ NGUYÊN LÝ CƠ BẢN

1.1.1. Khái niệm máy tính

1.1.2. Kiến trúc máy tính và cấu trúc máy tính

1.2. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH

1.2.1. Nguồn cấp điện cho máy lớn

1.2.2. Nguồn pin cho máy tính xách tay

1.2.3. Bản mạch chính

1.2.4. Bộ xử lý trung tâm (CPU- Central Processing Unit)

1.2.5. Bộ nhớ cố định (ROM- Read Only Memory)

1.2.6. Bộ nhớ ghi/đọc (RAM- Random Access Memory)

1.2.7. Các bộ nhớ ngoài

1.2.8. Các thiết bị ngoại vi

1.2.9. Modem và các thiết bị ngoại vi khác

1.3. PHẦN MỀM MÁY TÍNH

1.4. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÁY TÍNH

1.5. KIẾN TRÚC MÁY TÍNH VON-NEUMANN

1.6. KIẾN TRÚC MÁY TÍNH HAVARD

1.7. ĐỊNH LUẬT MOORE

2. CHƯƠNG 2: BIỂU DIỄN THÔNG TIN TRONG MÁY TÍNH

2.1. Hệ thập phân

2.2. Hệ nhị phân (Binary)

2.2.1. Biến đổi từ nhị phân sang thập phân

2.2.2. Biến đổi thập phân sang nhị phân

2.3. Hệ thập lục phân (Hexadecima)

2.3.1. Biến đổi thập lục phân sang thập phân

2.3.2. Biến đổi thập phân sang thập lục phân

2.3.3. Biến đổi thập lục phân sang nhị phân

2.3.4. Biến đổi nhị phân sang thập lục phân

2.4. BIỂU DIỄN DỮ LIỆU SỐ TRONG MÁY TÍNH

2.4.1. Nguyên tắc chung về mã hóa dữ liệu

2.4.2. Thứ tự lưu trữ các byte của dữ liệu

2.4.3. Biểu diễn số nguyên

2.4.3.1. Biểu diễn số nguyên không dấu
2.4.3.2. Biểu diễn số nguyên có dấu

2.4.4. Các phép toán số học với số nguyên

2.4.4.1. Nguyên tắc thực hiện phép toán với số nguyên
2.4.4.2. Phép cộng số nguyên không dấu

2.4.5. Biểu diễn số thực

2.4.5.1. Biểu diễn số thực dấu phẩy tĩnh
2.4.5.2. Biểu diễn số thực dấu phảy động

2.4.6. Biểu diễn ký tự

2.5. CÁC PHÉP TOÁN SỐ HỌC TRONG HỆ NHI PHÂN

2.5.1. Khái niệm số bù

2.5.2. Các phép toán cộng trừ

2.5.2.1. Phép toán cộng
2.5.2.2. Phép toán trừ

2.5.3. Phép nhân số nguyên không dấu

2.5.4. Phép nhân số nguyên có dấu

2.5.5. Phép chia số nguyên không dấu

2.5.6. Phép chia số nguyên có dấu

2.5.7. Phép toán với số dấu phẩy động

2.5.7.1. Phép cộng và trừ
2.5.7.2. Phép nhân và chia
2.5.7.3. Phép làm tròn

3. CHƯƠNG 3: MỨC LOGIC SỐ

3.1. Giới thiệu chung

3.2. Đại số Boole

3.2.1. Các định lý cơ bản

3.2.2. Các định luật cơ bản

3.2.3. Ba quy tắc về đẳng thức

3.2.4. Các phương pháp biểu diễn hàm Boole

3.2.4.1. Bảng trạng thái
3.2.4.2. Phương pháp đại số
3.2.4.3. Phương pháp bảng Các nô

3.2.5. Các phương pháp tối thiểu hóa (rút gọn hàm)

3.2.5.1. Phương pháp đại số
3.2.5.2. Phương pháp bảng Các nô
3.2.5.3. Phương pháp hàm tùy chọn (don’t care)

3.3. CỔNG VÀ ĐẠI SỐ LOGIC

3.3.1. Đại số logic

3.3.2. Thực hiện các hàm logic

3.3.3. Sự tương đương của các mạch

3.4. CÁC MẠCH LOGIC SỐ CƠ BẢN

3.4.1. Mạch tích hợp

3.4.2. Mạch tổ hợp

3.4.3. Mạch dồn kênh (Multiplexer)

3.4.4. Mạch phân kênh (Demultiplexe)

3.4.5. Mạch so sánh (Comparator)

3.4.6. Các mạch số học

3.4.7. Bộ tính toán số học và logic – ALU (Arithmetic Logical Unit)

3.4.8. Clock - Bộ tạo tín hiệu thời gian

3.4.9. Mạch Thanh ghi chốt

3.4.9.1. Thanh ghi chốt RS

3.4.10. Mạch Flip-Flop

3.4.11. Một số ví dụ cơ bản

4. CHƯƠNG 4: BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM CPU

4.1. BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM

4.1.1. Cấu trúc, chức năng của bộ xử lý

4.1.1.1. Chức năng của bộ xử lý
4.1.1.2. Cấu trúc của bộ vi xử lý
4.1.1.3. Các thanh ghi đa năng (general registers)
4.1.1.4. Các thanh ghi đoạn (segment registers)
4.1.1.5. Các thanh ghi con trỏ và chỉ số
4.1.1.6. Thanh ghi cờ FR (flag register)
4.1.1.7. Đơn vị số học và Logic
4.1.1.8. Đơn vị điều khiển
4.1.1.9. Tín hiệu điều khiển
4.1.1.10. Đơn vị điều khiển vi chương trình

4.1.2. Các đặc trưng cơ bản của lệnh máy

4.1.2.1. Giới thiệu chung về tập lệnh
4.1.2.2. Các thành phần của lệnh máy
4.1.2.3. Mô tả lệnh
4.1.2.4. Các kiểu lệnh
4.1.2.5. Các thao tác khi thực hiện lệnh
4.1.2.6. Các vấn đề về thiết kế tập lệnh

4.2. ĐƯỜNG ĐI CỦA DỮ LIỆU

4.2.1. Bộ điều khiển mạch điện tử

4.2.2. Bộ điều khiển vi chương trình

4.2.3. Diễn biến thi hành lệnh mã máy

4.2.3.1. Đọc lệnh
4.2.3.2. Giải mã lệnh và đọc các thanh ghi nguồn
4.2.3.3. Thi hành lệnh
4.2.3.4. Thâm nhập bộ nhớ trong hoặc nhảy lần cuối
4.2.3.5. Lưu trữ kết quả

4.2.4. Ngắt quãng (INTERRUPT)

4.2.5. Kỹ thuật ống dẫn (PIPELINE)

4.2.5.1. Khó khăn trong kỹ thuật ống dẫn
4.2.5.2. Khó khăn do cấu trúc
4.2.5.3. Khó khăn do số liệu
4.2.5.4. Khó khăn do điều khiển
4.2.5.5. Siêu ống dẫn
4.2.5.6. Siêu vô hướng (SUPERSCALAR)
4.2.5.7. Lệnh VLIW (VERY LONG INSTRUCTION WORD)
4.2.5.8. Máy tính Vectơ
4.2.5.9. Máy tính song song
4.2.5.10. Kiến trúc IA-64
4.2.5.11. Đặc trưng của kiến trúc IA-64

4.3. KIẾN TRÚC TẬP LỆNH

4.3.1. Các kiểu toán hạng

4.3.2. Số lượng địa chỉ toán hạng trong lệnh

4.3.3. Đánh giá về số địa chỉ toán hạng

4.3.4. Tập lệnh

4.3.4.1. Các lệnh chuyển dữ liệu
4.3.4.2. Các lệnh số học
4.3.4.3. Các lệnh logic
4.3.4.4. Các lệnh vào ra chuyên dụng
4.3.4.5. Các lệnh chuyển điều kiện
4.3.4.6. Lệnh rẽ nhánh
4.3.4.7. Lệnh CALL và RETURN
4.3.4.8. Các lệnh điều khiển hệ thống

4.4. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH VÀ CHƯƠNG TRÌNH DỊCH

4.4.1. Khái niệm ngôn ngữ lập trình

4.4.2. Các loại ngôn ngữ lập trình thông dụng

4.4.2.1. Ngôn ngữ cấp cao

4.4.3. Chương trình dịch

4.4.3.1. Trình biên dịch
4.4.3.2. Trình thông dịch

5. CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG NHỚ

5.1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHỚ

5.1.1. Phân loại hệ thống nhớ

5.1.1.1. Đơn vị trao đổi
5.1.1.2. Phương pháp truy nhập
5.1.1.3. Các đặc tính vật lý

5.1.2. Phân cấp hệ thống nhớ

5.2. BỘ NHỚ BÁN DẪN

5.2.1. Phân loại bộ nhớ bán dẫn

5.2.2. Các DRAM tiên tiến

5.2.3. Làm tươi bộ nhớ DRAM

5.2.4. Tổ chức bộ nhớ

5.2.5. Tổ chức của chip nhớ

5.2.6. Thiết kế mô-đun nhớ bán dẫn

5.3. BỘ NHỚ CACHE, BỘ NHỚ TRUY CẬP NHANH

5.3.1. Nguyên tắc chung của cache

5.3.2. Các đặc điểm của bộ nhớ Cache

5.3.3. Thao tác của bộ nhớ Cache

5.3.4. Cấu trúc chung của cache/ bộ nhớ chính

5.3.5. Các phương pháp ánh xạ

5.3.5.1. Ánh xạ trực tiếp (Direct mapping)
5.3.5.2. Ánh xạ liên kết toàn phần (Fully associative mapping)

5.3.6. Thuật giải thay thế

5.3.7. Phương pháp ghi dữ liệu cache hit

5.3.8. Cache trên các bộ xử lý Intel

5.4. BỘ NHỚ NGOÀI

5.4.1. Các loại thẻ nhớ

5.4.2. Biện pháp an toàn dữ liệu khi lưu trữ thông tin trong đĩa từ

6. CHƯƠNG 6: HỆ THỐNG VÀO RA

6.1. CẤU TRÚC CHUNG CỦA HỆ THỐNG VÀO RA

6.1.1. Cấu trúc cơ bản của hệ thống vào ra

6.1.2. Các thiết bị ngoại vi

6.1.3. Mô-đun vào-ra

6.1.4. Địa chỉ hóa cổng vào ra

6.1.4.1. Không gian địa chỉ của bộ xử lý
6.1.4.2. Các phương pháp địa chỉ hóa cổng vào-ra

6.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TRAO ĐỔI DỮ LIỆU

6.2.1. Vào-ra bằng chương trình

6.2.1.1. Nguyên tắc chung
6.2.1.2. Các tín hiệu điều khiển vào-ra
6.2.1.3. Các lệnh vào ra
6.2.1.4. Lưu đồ đoạn chương trình vào-ra
6.2.1.5. Hoạt động của vào-ra bằng chương trình
6.2.1.6. Đặc điểm của phương pháp vào-ra bằng chương trình

6.2.2. Vào-ra điều khiển bằng ngắt

6.2.3. Truy nhập bộ nhớ trực tiếp – DMA (Direct memory access)

6.2.4. Kênh vào-ra hay bộ xử lý vào-ra

6.3. GHÉP NỐI VỚI THIẾT BỊ NGOẠI VI

6.3.1. Các kiểu nối ghép vào ra

6.3.1.1. Nối ghép song song
6.3.1.2. Nối ghép nối tiếp

6.3.2. Các cấu hình ghép nối

6.3.3. Các cổng vào ra thông dụng

6.3.3.1. Cổng song song LPT
6.3.3.2. Cổng PC-Game
6.3.3.3. Cổng bàn phím

6.4. GIAO DIỆN TRUYỀN DỮ LIỆU

6.4.1. Giao diện song song

6.4.1.1. Mạch thu/phát đệm dữ liệu SN74LS245
6.4.1.2. Mạch tương thích với ngoại vi khả trình 8255A

6.4.2. Giao diện tuần tự

6.4.3. Giao diện đa năng USB

6.4.4. Giao diện cao tốc IEEE 1394

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Khám Phá Kiến Trúc Máy Tính Tổng Quan Cơ Bản

Kiến trúc máy tính là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ thông tin, nghiên cứu về cách mà các thành phần phần cứng được kết nối và hoạt động cùng nhau. Hiểu rõ về kiến trúc máy tính giúp người học nắm bắt được các nguyên lý cơ bản và ứng dụng thực tiễn trong thiết kế hệ thống. Bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về các khái niệm, cấu trúc và chức năng của máy tính.

1.1. Khái Niệm Cơ Bản Về Kiến Trúc Máy Tính

Kiến trúc máy tính đề cập đến các thuộc tính mà lập trình viên có thể nhìn thấy, bao gồm tập lệnh và cách thức xử lý dữ liệu. Điều này giúp xác định hiệu suất và khả năng mở rộng của hệ thống.

1.2. Các Thành Phần Cơ Bản Của Máy Tính

Máy tính bao gồm nhiều thành phần như CPU, RAM, và các thiết bị ngoại vi. Mỗi thành phần đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống.

II. Những Thách Thức Trong Kiến Trúc Máy Tính Hiện Đại

Trong bối cảnh công nghệ phát triển nhanh chóng, kiến trúc máy tính phải đối mặt với nhiều thách thức. Các yêu cầu về hiệu suất, tiết kiệm năng lượng và khả năng mở rộng ngày càng cao. Điều này đòi hỏi các nhà thiết kế phải tìm ra giải pháp tối ưu để đáp ứng nhu cầu của người dùng.

2.1. Vấn Đề Về Hiệu Suất Và Tiết Kiệm Năng Lượng

Hiệu suất máy tính không chỉ phụ thuộc vào tốc độ xử lý mà còn vào khả năng tiết kiệm năng lượng. Các công nghệ mới như mạch điện tửbộ xử lý tiết kiệm năng lượng đang được nghiên cứu để cải thiện vấn đề này.

2.2. Khả Năng Mở Rộng Trong Thiết Kế Hệ Thống

Khả năng mở rộng là một yếu tố quan trọng trong thiết kế kiến trúc máy tính. Các hệ thống cần có khả năng nâng cấp dễ dàng mà không làm giảm hiệu suất hoặc gây ra sự cố.

III. Phương Pháp Thiết Kế Kiến Trúc Máy Tính Hiện Đại

Để giải quyết các thách thức trong kiến trúc máy tính, nhiều phương pháp thiết kế mới đã được phát triển. Những phương pháp này không chỉ cải thiện hiệu suất mà còn tối ưu hóa chi phí và năng lượng.

3.1. Kiến Trúc Von Neumann Và Harvard

Hai kiến trúc phổ biến là Von-Neumann và Harvard. Kiến trúc Von-Neumann sử dụng một bộ nhớ chung cho cả dữ liệu và lệnh, trong khi Harvard tách biệt chúng, giúp tăng tốc độ xử lý.

3.2. Tối Ưu Hóa Hiệu Suất Máy Tính

Tối ưu hóa hiệu suất máy tính có thể đạt được thông qua việc cải thiện bộ nhớ cache và sử dụng các kỹ thuật như pipeline để xử lý nhiều lệnh cùng lúc.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Kiến Trúc Máy Tính

Kiến trúc máy tính không chỉ là lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong đời sống. Từ máy tính cá nhân đến các hệ thống máy chủ lớn, kiến trúc máy tính đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển công nghệ.

4.1. Ứng Dụng Trong Máy Tính Cá Nhân

Máy tính cá nhân sử dụng kiến trúc máy tính để cung cấp hiệu suất cao cho người dùng. Các thành phần như CPU và RAM được tối ưu hóa để đáp ứng nhu cầu sử dụng hàng ngày.

4.2. Ứng Dụng Trong Hệ Thống Máy Chủ

Hệ thống máy chủ yêu cầu kiến trúc máy tính mạnh mẽ để xử lý khối lượng lớn dữ liệu. Các công nghệ như điện toán đám mâymáy chủ ảo đang ngày càng phổ biến.

V. Kết Luận Về Tương Lai Của Kiến Trúc Máy Tính

Tương lai của kiến trúc máy tính hứa hẹn sẽ có nhiều đổi mới và cải tiến. Sự phát triển của công nghệ như AI và IoT sẽ tạo ra những thách thức và cơ hội mới cho các nhà thiết kế.

5.1. Xu Hướng Phát Triển Công Nghệ Mới

Công nghệ mới như trí tuệ nhân tạomáy học sẽ ảnh hưởng đến cách thiết kế kiến trúc máy tính, tạo ra những hệ thống thông minh hơn.

5.2. Tác Động Của IoT Đến Kiến Trúc Máy Tính

Internet of Things (IoT) sẽ yêu cầu các kiến trúc máy tính phải có khả năng kết nối và xử lý dữ liệu từ nhiều thiết bị khác nhau, mở ra hướng đi mới cho ngành công nghệ.

Tóm tắt và mô tả trên trang này được tạo với sự hỗ trợ của AI. Nếu bạn thấy nội dung không chính xác hoặc có vấn đề, vui lòng Báo lỗi nội dung.

11/07/2025
Bg kiến trúc máy tính

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về kiến trúc máy tính: Các khái niệm, các thành phần cơ bản, phần mềm của máy tính và lịch sử phát triển của máy tính. CÁC KHÁI NIỆM VÀ NGUYÊN LÝ CƠ BẢN Kiến trúc máy tính là khoa học về việc lựa chọn và kết nối các thành phần phần cứng để tạo ra các máy tính đạt được các yêu cầu về chức năng (functionality), hiệu năng (performance) và giá thành (cost). Yêu cầu chức năng đòi hỏi máy tính phải có thêm nhiều tính năng phong phú và hữu ích; yêu cầu hiệu năng đòi hỏi máy tính phải đạt tốc độ xử lý cao hơn và yêu cầu giá thành đòi hỏi máy tính phải càng ngày càng rẻ hơn. Để đạt được cả ba yêu cầu về chức năng, hiệu năng và giá thành là rất khó khăn.

Tuy nhiên, nhờ có sự phát triển rất mạnh mẽ của công nghệ vi xử lý, các máy tính ngày nay có tính năng phong phú, nhanh hơn và rẻ hơn so với máy tính các thế hệ trước. Khái niệm máy tính Máy tính (computer) là một thiết bị điện tử hoạt động dưới sự điều khiển của các chỉ thị được lưu trữ trong bộ nhớ. Nó thực hiện các công việc sau: - Nhận thông tin đầu vào - Xử lý thông tin theo chương trình được lưu trong bộ nhớ - Đưa thông tin ra Máy tính hoạt động theo chương trình. Mô hình máy tính cơ bản 1.

Kiến trúc máy tính và cấu trúc máy tính - Kiến trúc máy tính (architecture) nghiên cứu những thuộc tính của một hệ thống mà người lập trình có thể nhìn thấy được, những thuộc tính quyết định trực tiếp đến việc thực thi một chương trình tính toán, xử lý dữ liệu - Cấu trúc máy tính (structure) nghiên cứu về các thành phần chức năng và sự kết nối giữa chúng để tạo nên một máy tính, nhằm thực hiện chức năng và tính toán kỹ thuật của kiến trúc. Những thuộc tính liên quan đến kiến trúc bao gồm tập lệnh cơ bản mà CPU có thể thực hiện, số bit được sử dụng để biểu diễn các loại dữ liệu khác nhau, cơ chế nhập/xuất dữ liệu và các kỹ thuật đánh địa chỉ ô nhớ,…Cấu trúc máy tính lại bao gồm các thuộc tính kỹ thuật mà người lập trình không nhận biết được như các tín hiệu điều khiển, giao diện giữa máy tính và thiết bị ngoại vi, công nghệ xây dựng bộ nhớ… 17 Ví dụ việc quyết định máy tính có cần một lệnh cơ bản để thực hiện phép nhân hay không là vấn đề về kiến trúc. Còn thể hiện lệnh nhân bằng các đơn vị vật lý cụ thể nào (chẳng hạn, một đơn vị thuộc phần cứng đặc biệt, hay thực hiện lặp nhiều phép cộng) lại là vấn đề về cấu trúc. Để làm ví dụ minh họa sự khác biệt đó ta có thể xem các máy tính ở Trung tâm nghiên cứu nào đó.

Các máy tính này có thể có kiến trúc rất giống nhau theo quan điểm của người lập trình. Chúng có cùng số thanh ghi (tức là thiết bị lưu trữ tạm thời), có cùng một tập lệnh cơ bản và dạng các toán hạng được nạp vào bộ nhớ giống nhau. Tuy nhiên các hệ thống này khác nhau về mặt cấu trúc: số bộ vi xử lý khác nhau, kích thước bộ nhớ của chúng cũng khác hẳn nhau, cách thức dữ liệu được truyền từ bộ nhớ đến bộ vi xử lý cũng không giống nhau. Kiến trúc máy tính thường được ứng dụng trong khoảng thời gian dài, hàng chục năm; trong khi cấu trúc thường thay đổi cùng với sự phát triển của công nghệ.

Trên cùng một kiến trúc, các hãng chế tạo máy tính có thể đưa ra nhiều loại máy tính khác nhau về cấu trúc, do đó các đặc trưng về hiệu suất, giá thành cũng khác nhau. Các sản phẩm của IBM là một ví dụ điển hình. Kiến trúc máy tính của IBM vẫn còn được ứng dụng cho tới ngày nay và là ngọn cờ của thương hiệu IBM. Trong lĩnh vực máy PC, người ta thường không phân biệt rõ ràng giữa kiến trúc và cấu trúc vì sự khác biệt giữa hai khái niệm này đã rút ngắn đáng kể.

Sự phát triển của công nghệ không chỉ tác động lên cấu trúc mà còn tạo điều kiện phát triển các kiến trúc mạnh hơn và nhiều tính năng hơn; và do đó tác động qua lại giữa kiến trúc và cấu trúc thường xuyên hơn [3,4]. CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH Để đảm bảo tính tương thích, cấu trúc phần cứng bên trong các máy vi tính cá nhân về cơ bản là giống nhau. Vì thế chúng ta có cấu trúc chung của máy vi tính như sau: NGUỒN CUNG CẤP NĂNG LƯỢNG CÁC CÁC BỘ XỬ BỘ CÁC BỘ LÝ NHỚ BỘ CHUỘT NHỚ BÀN MÁY MÀN TRUNG GHI/ NHỚ MODEM MÁY CỐ PHÍM IN HÌNH TÂM ĐỌC NGOÀI TÍNH ĐỊNH (CPU) (RAM) (ROM) CÁC KÊNH ĐỊA CHỈ, KÊNH DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN Hình 1-2. Cấu trúc chung của máy vi tính 18 1.

Nguồn cấp điện cho máy lớn Bộ nguồn có chức năng chuyển điện xoay chiều AC 110 – 220V thành điện một chiều DC để cung cấp cho các mạch điện tử bên trong máy, cũng như các bộ phận ngoại vi. Nguồn điện là điều kiện cơ bản cho các máy tính hoạt động nên một bộ nguồn hoạt động ổn định và cung cấp đủ công suất rất quan trọng đối với một máy vi tính cá nhân. Tùy theo chủng loại cấu hình, mỗi máy vi tính cá nhân cần một công suất khác nhau. Ví dụ: Laptop công suất 60 – 80W; để bàn: 200W- 400W.

Để máy tính làm việc tốt thì bộ nguồn cần phải ổn định, làm nguội tốt, hiệu suất cao và phải có khả năng mở rộng. Bộ nguồn cung cấp cho bản mạch chính và các thiết bị ngoại vi những điện thế: ± 5V; ± 12V; ± 3,3V; 0V. Ngày nay, có nhiều bộ nguồn với công nghệ mới nhất và chất lượng tốt nhất điển hình như: Corsair, Seasonic, Superflower. Bộ nguồn được chia theo nguyên tắc hoạt động thành 2 loại: Bộ nguồn tuyến tính: Gồm một biến thế để hạ điện áp, một mạch nắn dòng (Dùng 4 Diode công suất) và một hoặc nhiều bộ ổn định hiệu điện thế ( Có thể đổi 12V – 5V ).

Do bộ nguồn tuyến tính giải phóng rất nhiều nhiệt lượng và hao tốn điện năng nên ngày nay gần như không tồn tại trong vi tính cá nhân. Bộ ổn áp ngắt: Là bộ nguồn rất nhẹ và hiệu suất cao. Năng lượng điện được điều tiết theo nguyên tắc đóng – mở. Nguồn pin cho máy tính xách tay Thế hệ đầu tiên bộ nguồn dành cho máy tính xách tay là pin NiCad (Nickel Cadmium).

Thế hệ sau của nó là pin NiMH (Nickel Metal Hybride). Năm 1998, trên thị trường xuất hiện thêm pin Li – Ion (Lithium Ion). Pin Li – Ion có thời gian làm việc lâu hơn pin NiMH (Khoảng 3 tiếng làm việc liên tục), nhẹ hơn và không cần xả hết trước khi nạp. Nhược điểm duy nhất của loại pin này là sẽ tự xả hết điện nếu như không được sử dụng trong thời gian dài.

Chính vì lý do trên nên tới năm 1999, đã xuất hiện loại pin mới Li – polymer. Pin này có mật độ điện tích cao hơn nhiều Li- Ion. Thay vì dùng điện môi lỏng, pin dùng điện môi dạng gôm hay rắn ghép giữa các điện cực. Pin có cấu trúc lớp được sử dụng rộng rãi từ năm 2000 cho tới ngày nay [6].

Bản mạch chính Bản mạch chính (Main Board) chứa đựng những linh kiện điện tử và những chi tiết quan trọng nhất của máy vi tính cá nhân như: Bộ vi xử lý CPU (Central Processing Unit), hệ thống bus và các vi mạch hỗ trợ. Vì vậy, bản mạch chính cần phải: nhỏ gọn, ổn định với nhiễu bên ngoài và an toàn về điện. Bộ xử lý trung tâm (CPU- Central Processing Unit) Trung tâm đầu não của máy vi tính là bộ xử lý trung tâm, nó có nhiệm vụ quản lý điều hành và phân phối các tài nguyên của hệ thống tới các thiết bị làm việc khác trong hệ thống máy vi tính. Trong suốt quá trình làm việc của máy vi tính, nó thông qua các kênh điều khiển, kênh địa chỉ và kênh dữ liệu, tiến hành tất cả các phép gia công và xử 19 lý thông tin, các tín hiệu điều khiển đều được thực hiện và điều phối trong bộ xử lý trung tâm.

Trong quá trình làm việc của bộ xử lý trung tâm, nó căn cứ vào lệnh nhận được, sau đó sẽ phát ra tín hiệu điều khiển đưa đến các thiết bị khác để yêu cầu chúng hoạt động, chỉ cho chúng biết phải lấy tài nguyên ở bộ phận nào, địa chỉ nào và chỉ ra hướng truyền thông tin cho chúng. Khả năng, tốc độ của bộ xử lý trung tâm quyết định khả năng và tốc độ của máy vi tính. Bộ nhớ cố định (ROM- Read Only Memory) ROM chứa thông tin cố định chỉ được phép đọc ra từ nó, đó là thông tin chương trình khởi động máy, chương trình chạy thử máy, chương trình biên dịch ngôn ngữ. Nội dung của ROM sẽ không thay đổi khi bị mất điện.

Thông tin ghi nhớ ở trong bộ nhớ ROM thường được nạp sẵn từ khi sản xuất. Ngoài ra để thuận tiện cho người sử dụng, thiết kế, xây dựng hệ thống chuyên dùng người ta còn sử dụng các loại EPROM, PROM (các loại bộ nhớ kiểu này có thể ghi lại bằng thiết bị đặc biệt). Bộ nhớ ghi/đọc (RAM- Random Access Memory) Bộ nhớ ghi/đọc (RAM) có thể truy xuất dữ liệu một cách ngẫu nhiên, chúng ta có thể ghi vào RAM, hoặc đọc dữ liệu ra từ RAM. Bất kỳ thời điểm nào bộ xử lý trung tâm có yêu cầu trao đổi thông tin thì bộ nhớ ghi/đọc (RAM) đều phải đáp ứng.

Chúng thường được sử dụng để ghi nhớ tạm thời dữ liệu trong suốt quá trình hoạt động gia công, xử lý thông tin của máy tính. Các bộ nhớ ghi/đọc thường có hai loại đó là RAM động (DRAM) và RAM tĩnh (SRAM). RAM tĩnh được cấu tạo từ các vi mạch nhớ, xây dựng trên các TRIGƠ (flip-flop). Nếu chúng ta liên tục duy trì nguồn cung cấp thì nội dung trong RAM tĩnh được bảo toàn, thao tác trao đổi thông tin với RAM tĩnh đơn giản hơn, tốc độ truy cập nhanh hơn, nhưng dung lượng so với RAM động nhỏ hơn khi chúng cùng thể tích.

Nguyên tắc lưu trữ số liệu ở bộ nhớ RAM động giống như nguyên tắc lưu trữ năng lượng (điện áp) của tụ điện. Mỗi bit nhớ trong RAM động tương ứng với một tụ điện.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu "Khám Phá Kiến Trúc Máy Tính: Từ Cơ Bản Đến Nâng Cao" mang đến cho người đọc cái nhìn tổng quan về kiến trúc máy tính, từ những khái niệm cơ bản cho đến các khía cạnh nâng cao. Nội dung tài liệu không chỉ giúp người đọc hiểu rõ hơn về cấu trúc và hoạt động của máy tính, mà còn cung cấp những kiến thức cần thiết để áp dụng vào thực tiễn, đặc biệt là trong lĩnh vực sửa chữa và lắp ráp máy tính.

Để mở rộng thêm kiến thức của bạn, bạn có thể tham khảo tài liệu Giáo trình kiến trúc máy tính nghề kỹ thuật sửa chữa và lắp ráp máy tính trung cấp, nơi cung cấp thông tin chi tiết về kỹ thuật sửa chữa và lắp ráp máy tính, giúp bạn nắm vững hơn về các kỹ năng cần thiết trong ngành này. Mỗi tài liệu đều là một cơ hội để bạn khám phá sâu hơn và mở rộng kiến thức của mình trong lĩnh vực kiến trúc máy tính.