Giáo Trình Kiến Trúc Máy Tính - Nguyễn Hữu Lộ phần 4 doc

Cấn Trúc Máy Tính
-40-
Có 3 loại thiết bò đầu cuối thường dùng: các thiết bò đầu cuối ánh xạ ký tự
(character-map terminal), các thiết bò đầu cuối ánh xạ bit (bit-map terminal) hay màn
hình đồ họa và các thiết bò đầu cuối chuẩn RS-232C (reference standard 232-C
terminal).
• Các thiết bò đầu cuối ánh xạ ký tự
Hầu hết các máy vi tính đều sử dụng sơ đồ trình bày trong hình 2.21 để hiển thò
dữ liệu xuất lên màn hình. Trên card truyền nối tiếp (serial communication board) là
một đoạn bộ nhớ gọi là RAM video (video RAM), cũng như một số mạch điện tử dùng
để truy xuất bus và tạo tín hiệu video (video signal).

Hình 2.21

Để hiển thò các ký tự, CPU sao chép chúng vào bộ nhớ RAM video dưới dạng
các byte xen kẽ. Mỗi ký tự được kết hợp với 1 byte thuộc tính để mô tả cách thể hiện
ký tự. Thuộc tính có thể bao gồm: màu sắc, cường độ, có nhấp nháy hay không? v.v…
. Do vậy, một màn hình có 25x80 ký tự đòi hỏi 4000 byte trong RAM video trong đó
2000 byte cho các ký tự và 2000 byte cho thuộc tính của chúng. Một số card có dung
lượng bộ nhớ lớn hơn để lưu giữ nhiều ảnh màn hình.

Công việc của card video (video card) là lặp lại việc tìm nạp các ký tự từ RAM
video và tạo ra các tín hiệu cần thiết điều khiển màn hình. Toàn bộ một dòng các ký
tự được tìm-nạp một lần để có thể tính được các dòng quét riêng lẻ. Tín hiệu này là tín
hiệu tương tự tần số cao, điều khiển việc quét chùm tia điện tử để vẽ các ký tự lên
màn hình. Vì card video xuất tín hiệu video nên màn hình phải đặt gần máy tính
(khoảng vài met).
• Các thiết bò đầu cuối ánh xạ bit
Thay đổi ở đây là màn hình không được xem như dãy 25x80 ký tự mà là một dãy
các phần tử hình ảnh, gọi là pixel. Mỗi pixel có thể hoặc sáng hoặc tối để biểu thò một
bit thông tin. Trên các máy vi tính, màn hình có thể chứa thường 480x640 pixel. Trên

các trạm làm việc (workstation), màn hình tiêu biểu có 1024x1024 pixel. Các thiết bò
đầu cuối thường dùng ánh xạ bit hơn ánh xạ ký tự được gọi là màn hình đồ họa. Nhiều
card video có thể hoạt động ở cả 2 chế độ ánh xạ bit và ánh xạ ký tự dưới sự điều
khiển của phần mềm và ta gọi là card video đồ hoạ.
Nguyễn Hữu Lộc Khoa Vật Lý
Cấn Trúc Máy Tính
-41-
Ý tưởng như vậy cũng dùng sơ đồ như ở hình 2.21, ngoại trừ RAM video có dung
lượng tương đối lớn. Phần mềm có thể thiết lập một mẫu bất kỳ và mẫu đó sẽ được
cho hiện lên màn hình ngay. Để vẽ các ký tự, phần mềm phải quyết đònh cấp phát, thí
dụ: một ma trận có kích thước 9x14 bit và làm đầy những bit cần thiết để làm cho ký tự
xuất hiện. Phương pháp này cho phép chương trình tạo ra nhiều kiểu chữ (font) và trộn
lẫn chúng nếu muốn. Toàn bộ phần cứng chòu trách nhiệm hiển thò dãy bit.
Mặc dầu các thiết bò đầu cuối ánh xạ bit có tính mềm dẽo cao, nhưng chúng có 2
bất lợi là đòi hỏi dung lượng video RAM lớn và hiệu suất thấp. Do dó cần có các CPU
tốc độ cao để thao tác trên các bit hoặc phải được trang bò các phần cứng đặc biệt quản
lý các pixel nhanh chóng, từ đây cho phép chế tạo các bit đồ họa (Graphics chipset)
Hầu hết các màn hình hiện nay là màn hình đa tần số (multi frequency) nhằm
thích hợp với nhiều tiêu chuẩn khác nhau của tín hiệu video, chúng có các độ phân
giải (số pixel theo chiều ngang và chiều dọc) khác nhau tùy theo loại màn hình:
• Loại màn hình kiểu mảng đồ họa video VGA (Video
Graphic Array) có độ phân giải 640x480.
• Loại màn hình siêu VGA (SVGA= Super VGA) có độ
phân giải 800x600
• Loại màn hình kiểu mảng đồ họa mở rộng XGA
(Extended Graphics Array) có độ phân giải 1024x768
• Loại màn hình kiểu UVGA (Ultra VGA) có độ phân giải
1280x1024.
Đối với các màn hình màu, người ta còn đònh nghóa kích thước của một điểm ảnh
(đúng ra là khoảng cách giữa bộ ba điểm màu của một điểm ảnh tính bằng mm). Kích

thước này càng nhỏ ảnh hiển thò càng nét, hiện nay khoảng 0,25mm hay ít hơn.
Một vấn đề liên quan đến RAM video của các card video đồ họa là độ rộng của
bus dữ liệu giữa chip đồ họa và RAM video. Chip đồ họa thường là chip đơn nối trực
tiếp với RAM video qua một bus cục bộ (local bus). Số bit cho bus dữ liệu cục bộ có
thể là 64 bit hoặc thậm chí 128 bit (không phải là bus dữ liệu 32 bit của khe bus mở
rộng trên board chính mà card video cắm trên đó.
Để cải tiến tốc độ của một card video, ta cần xem xét 3 khía cạnh:
⋅ Bộ xử lý đồ họa (chip đồ họa)
⋅ RAM video
⋅ Bus cục bộ
3. Modem:
Với lượng máy tính sử dụng ngày càng tăng, nhu cầu truyền thông tin giữa máy
tính này. Tất cả những ứng dụng đều dùng hệ thống điện thoại để cung cấp đường
thông tin.
Tuy nhiên, đường dây điện thoại tự nhiên , không thích hợp để truyền tín hiệu
máy tính, trong đó tín hiệu được biểu thò 1 với điện áp khoảng 5 volt và 0 với điện áp
0 volt, như trong hình 2.20a. Tín hiệu hai mức điện áp sẽ bò sái dạng khi truyền qua
dây điện thoại dẫn đến các lỗi truyền. Một tín hiệu sóng sin ở tần số khoảng từ 1000
Nguyễn Hữu Lộc Khoa Vật Lý
Cấn Trúc Máy Tính
-42-
đến 2000 Hz gọi là sóng mang (carrier), khi truyền đi sẽ ít bò sái dạng hơn. Điều này
được khai thác làm cơ sở cho hầu hết các hệ thống thông tin. Do sự thay đổi của sóng
sin hoàn toàn có thể đoán trước, nên một sóng sin thuần túy khi truyền đi sẽ không
mang theo một thông tin nào cả.
Bằng cách thay đổi biên độ, tần số hoặc pha, chuỗi các bit 0 và 1 được truyền đi
như trong hình 2.22. Quá trình này gọi là sự điều chế (modulation).


Hình 2.22

Trong điều chế biến độ (amplitude modulation) [xem hình 2.22(b)], 2 mức điện
áp khác nhau tương ứng với 0 và 1 được sử dụng. Dữ liệu số phát ở tốc độ rất thấp sẽ
nghe một tiếng ồn lớn đối với bit 1 và không có ồn đối với bit 0.
Trong điều chế tần số [xem hình 2.22 (c)], mức điện áp là hằng số nhưng tần số
sóng mang sẽ khác nhau đối với 1 và 0, dữ liệu số được điều chế tần số sẽ nghe 2 âm
(tone) tương ứng với 0 và 1. Cách điều chế tần số như vậy còn được gọi là lập khoá
dòch tần số FSK ( Frequency Shift Keying ).
Trong điều chế pha (phase modulation) đơn giản [xem hình 2.22(d)], biên độ và
tần số không thay đổi, nhưng pha của sóng mang thay đổi 180° khi dữ liệu chuyển từ 0
sang 1 hoặc từ 1 sang 0. Trong các hệ thống điều pha phức tạp hơn, lúc bắt đầu của
mỗi khoảng thời gian (time interval), pha sóng mang bò dòch đi 45, 135, 225, hoặc 315
độ cho phép với mỗi khoảng thời gian tương ứng ta sẽ có 2 bit, gọi là mã hoá pha 2 bit
(dibit). Với những sơ đồ khác người ta cũng có thể truyền 3 hoặc nhiều bit ở mỗi
khoảng thời gian. Tốc độ biến điệu được tính theo baud tương ứng với số biến điệu
trong một giây (còn gọi là số khoảng thời gian cơ bản của biến điệu). Khi chuyển 2
hoặc nhiều bit trong một khoảng thời gian , tốc độ bit sẽ lớn hơn tốc độ baud. Rất
nhiều người nhầm lẫn 2 thuật ngữ này.
Ngoài các kỹ thuật điều chế sóng mang nêu trên, người ta còn kết hợp các thay
đổi pha với các thay đổi biên độ trong sóng mang bò điều chế và gọi là điều chế QAM
(Quadrature Amplitude Modulation) nhằm chuyển tải nhiều thông tin hơn.
Nếu dữ liệu phát là một chuỗi các ký tự 8 bit, người ta muốn đường truyền có
khả năng kết nối 8 bit đồng thời, nghóa là 8 đôi dây. Vì đường dây điện thọai chỉ cung
cấp 1 kênh (channel), nên các bit phải được phát nối tiếp, bit này sau bit kia (hoặc
Nguyễn Hữu Lộc Khoa Vật Lý
Cấn Trúc Máy Tính
-43-
nhóm thành 2 nếu dùng phương pháp mã hoá dibit). Loại thiết bò nhận các ký tự từ một
máy tính dưới dạng các tín hiệu 2 mức, 1 bit ở một thời điểm và phát các bit ở dạng
các nhóm 1 hoặc 2 bit được điều biên, điều tần hoặc điều pha gọi là modem.
Modem phát các bit riêng lẽ trong một ký tự ở những khoảng thời gian cách

đều nhau. Thí dụ: với tốc độ dữ liệu 1200 baud, tín hiệu có sự thay đổi cứ sau mỗi 833
microgiây. Dùng một modem thứ hai ở đầu thu để đổi sóng mang đã điều chế thành
số nhò phân. Bởi vì các bit đến đầu thu ở những khoảng thời gian cách đều nhau, nên
ngay khi modem thu xác đònh điểm bắt đầu của một ký tự, đồng hồ (clock) của
modem cho biết khi nào phải lấy mẫu tín hiệu đường truyền để đọc gía trò của các bit
riêng lẽ.
Bell Lab và Uỷ Ban Tư Vấn quốc tế về điện thoại và điện tín CCITT
(Consultative Committee on International Telephone and Telegraph) đã đặt ra những
tiêu chuẩn cho các nghi thức (Protocol) truyền qua modem. Tổ chức này được đặt tên
là Hiệp hội viễn thông quốc tế ITU (International Telecommunication Union ) và các
nghi thức được phát triển gọi là các tiêu chuẩn ITU – T.
Các modem thường tuân theo các tiêu chuẩn khác nhau tuỳ vào những đặc
trưng và khả năng của chúng.
Phát hiện lỗi và khả năng của một số modem nhận biết có lỗi phát sinh và yêu
cầu truyền lại dữ liệu đã bò sai . Hai modem ở 2 thiết bò truyền và nhận phải có cùng
tiêu chuẩn phát hiện lỗi và sửa lỗi. Các nghi thức sửa lỗi đã được dùng là nghi thức
mạng của Microcom cho các tiêu chuẩn MNP1 đến MNP4 (Microcom Networking
Protocol), thủ tục truy xuất liên kết cho các modem LAPM (Link Access Procedure for
Modems) cho tiêu chuẩn V.42 v. v… .
Nén dữ liệu và khả năng cài đặt sẵn trong một số modem nhằm tiết kiệm thời
gian truyền và chi phí truyền. Hiệu suất nén càng cao tốc độ truyền dữ liệu của
modem càng lớn. Thí dụ như hiệu xuất nén là 4 : 1 sẽ tăng tốc độ của modem lên 4
lần, modem 14400 bps có dữ liệu được nén sẽ có tốc độ truyền 57600 bps và modem
28.8 Kbps có thể đạt đến 115200 bps. Tiêu chuẩn MLP5, V.42 bis là các tiêu chuẩn có
nghi thức nén dữ liệu.
Các modem mới nhất hiệu đang được sử dụng rộng rãi có tốc độ truyền dữ liệu
là 56 Kbps.

Truyền đồng bộ và không đồng bộ .
Có 2 phương pháp khác nhau được dùng để truyền các ký tự. Trong phương

pháp truyền không đồng bộ (asynchronous), khoảng thời gian giữa 2 ký tự không cố
đònh, mặc dù khoảng thời gian giữa 2 bit liên tiếp trong một ký tự cố đònh. Thí dụ: một
người đánh máy trên một thiết bò đầu cuối chia sẻ thời gian (time-sharing terminal) sẽ
không đánh ở cùng một tốc độ, như vậy khoảng thời gian giữa hai ký tự liên tiếp
không phải là hằng số .
Sự biến thiên tốc độ này làm nảy sinh vấn đề làm thế nào để máy thu có thể
nhận ra bit đầu tiên của một ký tự . Nếu sử dụng các phương pháp điều chế trong hình
Nguyễn Hữu Lộc Khoa Vật Lý
Cấn Trúc Máy Tính
-44-
2.20, ta không có cách nào phân biệt giữa bit 0 và không có dữ liệu. Một ký tự gồm
toàn các bit 0 sẽ không thể nào nhìn thấy được. Hơn nữa, một ký tự gồm toàn bit 1 theo
sau là 7 bit 0 sẽ không phân biệt được với một ký tự gồm 7 bit 0 và theo sau là bit 1,
bởi vì máy thu không có cách nào biết được có bit 1 hay 0 ở đầu, ở giữa hoặc ở cuối ký
tự .
Để giúp máy thu nhận ra nơi bắt đầu một ký tự , ngừơi ta phát trực tiếp một bit
Start ngay trước mỗi ký tự. Để cải tiến độ tin cậy, người ta phát thêm 1 hoặc 2 bit stop
ngay sau mỗi ký tự. Thông thường, đừơng truyền được giữ ở trạng thái 1 khi không có
dữ liệu được phát để cho phép phát hiện mạch hở, vì vậy bit Start là 0. Các bit Stop là
1 để phân biệt với các bit Start. Giữa bit Start và các bit Stop là các bit dữ liệu được
phát ở những khoảng thời gian bằng nhau. Bộ đònh thì trong modem thu được khởi
động khi bit Start đến, cho phép modem nhận biết bit bắt đầu của ký tự. Phương pháp
truyền không đồng bộ được minh hoạ trong hình 2.23(a).
Trong phương pháp truyền không đồng bộ, tốc độ bit ( bit rate ) trong khoảng
từ 110 bps tới 19200 bps. Ở tốc độ 110 bps, người ta dùng hai bit stop, vì thế một ký tự
7 bit, cộng với một bit kiểm tra chẳn lẽ,1 bit Start, 2 bit Stop sẽ cho một khung 11 bit.
Do vậy, 110 bps tương ứng với tốc độ 10 ký tự mỗi giây. Ở những tốc độ cao hơn,
người ta chỉ dùng một bit Stop.
Phương pháp truyền đồng bộ (synchronous) không sử dụng bit Start và các bit
Stop. Kết quả là tốc độ truyền dữ liệu được tăng lên. Truyền đồng bộ thường tiến hành

ở tốc độ 4800 bps, 9600 bps, hoặc thậm trí còn cao hơn. Trong phương pháp này, một
khi đã đồng bộ, các modem vẫn tiếp tục gởi các ký tự để duy trì đồng bộ, ngay cả lúc
không phát dữ liệu. Một ký tự đặc biệt “idle” được gởi đi khi không có dữ liệu phát.
Trong phương pháp truyền đồng bộ, không giống như truyền không đồng bộ, khoảng
thời gian giữa 2 ký tự luôn bằng nhau.



Hình 2.23 :Các phương thức truyền ( a) Truyền bất đồng bộ
( b) Truyền đồng bộ .

Truyền đồng bộ đòi hỏi các xung đồng hồ (clock) trong máy thu và phát phải
duy trì đồng bộ trong những khoảng thời gian dài, trái lại điều này không cần đến trong
truyền bất đồng bộ do các sự bắt đầu của mỗi ký tự đã được chỉ rõ bằng 1 bit Start.
Thời gian truyền có thể tiếp tục lâu mà không có sự tái đồng bộ của máy thu với pha
Nguyễn Hữu Lộc Khoa Vật Lý
Cấn Trúc Máy Tính
-45-
của máy phát tuỳ thuộc vào sự ổn đònh của các xung đồng hồ. Điển hình các xung
đồng hồ, ổn đònh đủ để cho phép các khối hàng ngàn ký tự phát đi mà không cần sự tái
đồng bộ.
Đôi khi những khối ký tự này dùng mã Hamming hoặc những kỹ thuậtï khác để
phát hiện để sửa lỗi đường truyền.


Truyền đơn công, bán song công và song công
Có 3 phương pháp truyền được dùng trong mục đích truyền thông tin : Đơn
công, bán song công, và song công. Đường truyền đơn công (simplex) có khả năng
truyền dữ liệu chỉ theo hướng. Nguyên nhân không phải do tính chất của đừơng dây,
đơn giản chỉ vì một đầu cuối chỉ có 1 máy phát và đầu cuối kia chỉ có một máy thu.

Cấu hình này ít được dùng trong các máy tính vì không có cách nào để máy thu phát
tín hiệu nhận biết (acknowledgement signal) tới máy phát, cho biết thông điệp
(message) đã được nhận đúng. Phát thanh và truyền hình là những thí dụ về truyền đơn
công .
Đường truyền bán song công (half–duplex) có thể phát và nhận dữ liệu trên cả
2 hướng nhưng không đồng thời. Trong suốt một cuộc truyền, một modem sẽ là máy
phát và modem còn lại là máy thu. Tình huống thông thường là thiết bò A , hoạt động
như một máy phát , gởi một chuỗi các ký tự tới thiết bò B, hoạt động như một máy thu.
Sau đó A và B đổi vai trò cho nhau, B gởi thông báo trở lại A cho biết ký tự nhận được
có lỗi không?
Nếu không có lỗi đường truyền, A và B đổi vai trò lần nữa, và A sẽ gởi thông
điệp kế tiếp tới B. Nếu có lỗi, A phát lại thông điệp đã gởi lần nữa. Sự đối thoại
(conversation) giữa máy phát và máy thu về điều gì phải làm kế tiếp gọi là nghi thức
truyền (protocol). Thời gian cần để chuyển đường truyền bán song công từ hướng này
thành hướng kia có thể dài gấp nhiều lần thời gian truyền ký tự. Đừơng xe lửa là một
ví dụ của phương thức truyền bán song công, bởi vì nó có thể điều hành giao thông
trên cả 2 hướng nhưng không đồng thời.
Ngược lại, đường truyền song công (full–duplex) có thể phát và nhận dữ liệu
đồng thời ở cả hai hướng. Một cách khái quát, đường truyền song công tương đương
với 2 đường truyền đơn công, một con đường cho mỗi hướng. Vì 2 đường truyền có thể
tiến hành song song, một đường cho mỗi hướng nên truyền song công có thể phát
nhiều thông tin hơn truyền bán song công với cùng tốc độ dữ liệu, truyền song công
không mất thời gian để thay đổi hướng truyền.
4. Chuột:
Càng ngày người sử dụng máy tính càng không cần có nhiều kiến thức về cách
làm việc của máy tính. Các máy tính thế hệ ENIAC chỉ được người chế tạo ra nó sử
dụng. Vào những năm 1950, các máy tính chỉ được sử dụng bởi những chuyên gia lập
trình lành nghề. Ngày nay, con người có thể sử dụng máy tính một cách rộng rãi vào
một số công việc mà họ muốn thực hiện, và họ không cần biết nhiều, (hoặc thậm chí
không muốn biết) về cách làm việc của máy tính hoặc cách lập trình trên máy tính.

Nguyễn Hữu Lộc Khoa Vật Lý
Cấn Trúc Máy Tính
-46-
Nhiều người nhận thấy việc gõ các lệnh (thường khó hiểu) trên bàn phím là
không quen thuộc với người sử dụng. Người ta rất thích những hệ thống trong đó máy
tính thể hiện các trình đơn (menu) trên màn hình, và họ trỏ mới tới mục mà họ muốn.
Dùng mô hình này đòi hỏi phải có một cách để trỏ trên màn hình. Chuột (mouse) là
thiết bò thông dụng nhất cho phép người sử dụng trỏ trên màn hình.

Chuột được Douglas Englebart phát minh vào năm 1964 tại trường đại học
Stanford. Chuột chính thức được gọi là bộ đònh vò X–Y trên màn hình. Năm 1973,
Xerox áp dụng chuột cho hệ thống máy tính Alto cải tiến, vào lúc này đang được thí
nghiệm và chỉ sử dụng cho nghiên cứu.

Chuột là một hộp plastic nhỏ đặt trên bàn cạnh thiết bò đầu cuối. Khi di chuyển
chuột trên bàn, một con trỏ nhỏ (cursor) trên màn hình cũng di chuyển theo, cho phép
người sử dụng trỏ tới các mục trên màn hình. Chuột thường có 2 hoặc 3 nút nhấn
(button), cho phép chọn các mục từ trình đơn (menu) trên màn hình. Đã có nhiều tranh
luận về chuột cần phải có bao nhiêu nút nhấn. Người bình thường thích có một nút
nhấn hơn (vì khó có sự nhầm lẫn), những người thành thạo thích có nhiều nút để thực
hiện những điều khác thường.

Có 3 loại chuột đang được sử dụng: Chuột cơ khí (mechanical mouse), chuột
quang (optical mouse), và chuột cơ khí–quang (opto–mechanical mouse).

Một loại chuột cơ khí có hai bánh xe cao su nhô ra ở phía dưới, có các trục vuông
góc nhau được minh họa trong hình 2.24. Khi chuột di chuyển song song với trục chính,
một bánh xe sẽ quay. Khi di chuyển thẳng góc với chục chính, bánh xe kia sẽ quay.
Mỗi bánh xe sẽ điều khiển một biến trở. Bằng cách đo sự thay đổi điện trở có thể biết
mỗi bánh xe quay bao nhiêu, và như vậy tính được chuột đã di chuyển bao xa theo mỗi

hướng .


Hình 2.24: Chuột có bánh xe dùng để trỏ đến các mục trong menu.

Một loại chuột cơ khí khác cũng đạt được hiệu quả như vậy bằng cách dùng một
quả cầu nhỏ hơi nhô ra ở phía dưới.
Nguyễn Hữu Lộc Khoa Vật Lý
Cấn Trúc Máy Tính
-47-
Loại thứ hai là chuột quang. Loại này không có bánh xe hoặc quả cầu, thay vào
đó một diod phát sáng LED (Light Emitting Diode) và một bộ tách quang phía dưới.
Chuột quang được dùng trên một miếng đệm plastic đặc biệt có một mạng lưới các
dòng kẻ chữ nhật cách khoảng gần nhau. Khi chuột di chuyển trên lưới, bộ tách quang
dò dòng kẻ đi ngang qua bằng cách xem sự thay đổi lượng ánh sáng phản hồi từ LED.
Mạch điện tử bên trong chuột sẽ đếm số dòng của mạng lưới đi qua theo mỗi hướng.
Loại thứ ba là chuột cơ khí-quang. Giống như chuột cơ khí có hai bánh xe, chuột
cơ khí-quang cũng có hai bánh xe quay được gắn vuông góc nhau. Tuy nhiên, mỗi
bánh có một LED ở giữa và một loạt khe hở khác đều nhau xung quanh chu vi bánh xe
cùng với một bộ tách quang đặt ngay bên ngoài bánh xe. Khi chuột di chuyển các bánh
xe quay và các xung ánh sáng đập vào bộ tách quang mỗi khi có một khe hở xuất hiện
giữa LED và bộ tách quang. Số xung phát hiện được sẽ tỉ lệ với khoảng cách di
chuyển trên màn hình của con trỏ.


Hình 2.25: Cấu tạo của chuột cơ khí-quang

Mặc dù chuột được thiết kế theo nhiều cách khác nhau, nhưng thông thường khi
sử dụng, chuột đều gởi một chuỗi 3 byte tới máy tính sau mỗi 100 mgiây. Các ký tự tới
máy tính thường đi trên đường cáp RS-232–C, như thể chúng được đánh trên màn

phím. Byte đầu tiên chứa một số nguyên có dấu cho biết chuột đã di chuyển theo chục
X bao nhiêu đơn vò trong 100 mgiây cuối. Byte thứ hai cũng cho biết thông tin như vậy
nhưng theo trục Y. Byte thứ ba chứa trạng thái hiện tại của các nút nhấn. Đôi khi người
ta còn dùng 2 byte cho mỗi trục toạ độ.
Phần mềm cấp thấp trong máy tính nhận thông tin này và đổi chuyển động tương
đối do chuột gởi tới thành vò trí tuyệt đối. Sau đó một mũi tên (con trỏ) được hiển thò
trên màn hình ở vò trí tương ứng với vò trí của chuột. Khi mũi tên trỏ tới một mục thích
hợp, người sử dụng nhấp (click) một nút nhấn, nút đó máy tính sẽ hiểu mục nào đã
được chọn từ sự nhận biết mũi tên đang ở nơi nào trên màn hình .
Cuối năm 1996, Microsoft đưa ra một loại chuột mới gọi là chuột thông minh
(intelligent mouse), tuy giống như các chuột Microsoft chuẩn nhưng có thêm một bánh
xe nhỏ ở bên trên giữa hai nút phải và trái của chuột. Bánh xe này có hai chức năng
chủ yếu là cuộn các tài liệu hoặc những trang Web bằng cách đẩy bánh xe tới lui ,
Nguyễn Hữu Lộc Khoa Vật Lý
Cấn Trúc Máy Tính
-48-
chức năng thứ hai giống như nút nhấn thứ ba của một chuột có ba nút nhấn . Loại chuột
này rất thuận tiện khi ta duyệt nhiều trang Web, làm việc với các bản tính , v.v…
Để sử dụng chuột thông minh ta phải có phần mềm hỗ trợ như Microsoft Internet
Explorer. Những ứng dụng trong Office 97 cũng hỗ trợ chuột thông minh, phần mềm
này còn cho phép ta ấn giữ phím Ctrl khi xoay bánh xe để phóng to, thu nhỏ.

Hiện nay, chuột có thể ghép nối với các PC bằng cách giao tiếp:
Giao tiếp nối tiếp.
Giao tiếp chuột PS / 2 .
Giao tiếp bus
Với giao tiếp nối tiếp, chuột nối với các PC qua các cổng nối tiếp COM (thường
có hai cổng nối tiếp cho một PC là COM1 và COM2). Đầu nối trên cáp của chuột là
đầu nối đực 9 chân hoặc 25 chân.

Phần lớn những máy tính mới hiện nay có cổng chuột chuyên dụng trên board
chính, giao tiếp này gọi là giao tiếp chuột PS/2 vì được sử dụng trên các hệ thống PS/2
của IBM từ năm 1987.
Chuột sử dụng giao tiếp bus thường được dùng trong các hệ thống không có cổng
chuột dụng trên board chính hoặc không có các cổng nối tiếp. Board chính hoặc không
có các cổng nối tiếp. Board giao tiếp bus riêng cấm trên khe hở rộng của board chính
và truyền thông với trình điều khiển thiết bò bằng bus của board chính.
5. Máy in :
Thiết bò đầu cuối CRT có thể đáp ứng được với nhiều ứng dụng, nhưng đối với
những ứng dụng khác như cần in hồ sơ ra giấy phải cần đến một loại thiết bò khác. Để
thoả mãn được nhu cầu này người ta đã chế tạo ra nhiều loại máy in. Dưới đây chúng
ta sẽ mô tả vắn tắt các loại máy in chính và cách làm việc của chúng .

Máy in tác động .
Máy in loại cổ xưa nhất, máy in tác động (impact), làm việc giống như một máy
đánh chữ : Một miếng kim loại hoặc plastic có chữ nổi đập vào một dãi ruy băng mực
tiếp xúc với tờ giấy, để lại một chữ trên giấy. Trên các máy tính cá nhân hiện nay,
dạng in này được dùng trong các máy in có bánh xe loại vòng (daisy wheel), chúng có
một bánh xe hình nang hoa (giống như hình một hoa cúc) với các ký tự trên các cánh.
Để in một ký tự, máy in quay ký tự đúng đến trước một nam châm điện, sau đó cho
điện chạy qua nam châm, ứng ký tự đó đập vào ruy băng. Máy in loại này có chức
lượng tốt, đặc biệt khi dùng với dải ruybăng than (carbon), đạt tốc độ từ 20 đến 40 ký
tự mỗi giây.

Các mainframe lớn cũng dùng máy in tác động, nhưng ở đây các ký tự được tạo
nổi trên một xích bằng thép bao bọc trên tờ giấy. Máy in 80 cột sẽ có 80 cái búa, mỗi
búa cho một vò trí cột. Một dòng được in bằng cách hứơng dẫn búa đập vào ngay chữ
Nguyễn Hữu Lộc Khoa Vật Lý
Cấn Trúc Máy Tính
-49-

thích hợp phía trước nó. Trong một vòng quay của xích, từng ký tự sẽ xuất hiện ở mỗi
cột, vì vậy có thể in toàn bộ một dòng. Những máy in này có thể in một trang chỉ trong
vài giây hoặc ít hơn.
Máy in ma trận.
Loại máy in thông dụng khác là máy in ma trận (matrix printer), trong đó đầu in
có từ 7 đến 24 kim hoặc hoá từ tính được quét ngang qua mỗi dòng in. Máy in loại rẻ
tiền có 7 kim để in 80 ký tự trên một dòng với mỗi ký tự là một ma trận là 5x7. Thực
tế dòng in lúc đó gồm 7 dòng ngang, mỗi dòng có 5x80 điểm. Mỗi điểm có thể được in
hoặc không in tùy thuộc vào ký tự được in. Hình 2.26(a) minh hoạ chữ “ A” được in
trên một ma trận 5x7.

Người ta có thể tăng chất lượng in lên bằng hai kỹ thuật : Dùng nhiều kim hơn
và có các vòng tròn chồng chéo lên nhau. Hình 2.26(b) thể hiện một chữ “ A” được in
bằng máy in 24 kim tạo ra các điểm chồng chéo nhau. Thường một dòng phải được
quét nhiều lần để sinh ra các điềm chồng chéo nhau, do đó chất lượng in tăng lên
nhưng đồng thời tốc độ in cũng giảm xuống. Các máy in ma trận tốt có thể hoạt động
với nhiều chế độ để điều hoà sự khác biệt giữa chức lượng in và tốc độ.


Hình 2.26 (a) Chữ “A” Trên một ma trận 5x7
( b) chữ “A” được sinh với máy in 24 kim chồng chéo nhau.

Máy in laser
Có lẽ sự phát triển lý thú nhất về in, từ khi Johann Gutenberg chế ra loại máy
di động vào thế kỉ 15, là máy in laser (laser printer). Thiết bò này cho một hình ảnh
chất lượng cao, có tính linh hoạt tuyệt hảo, tốc độ nhanh và làm giảm giá thành thiết bò
ngoại vi. Các máy in laser hầu hết đều dùng kỹ thuật giống như máy sao chép quang
(photocopy), và chắc chắn chẳng bao lâu nữa kỹ thuật hày có thể sử dụng được trong
các máy kết hợp in và sao chép . Kỹ thuật cơ bản được in họa trong hình 2. 27.

Phần chính của máy in là một trống quay chính xác. Lúc bắt đầu mỗi trang in,
trống được nạp điện áp 1000 volt và được phủ một chất cảm quang, sau đó ánh sáng từ
phần nguồn phát laser được quét dọc theo chiều dài trống như chùm tia điện tử cho
đèn hình CRT, nhưng thay vì dùng điện áp để làm lệch ngang, người ta dùng một
Nguyễn Hữu Lộc Khoa Vật Lý
Cấn Trúc Máy Tính
-50-
gương quay hình bát giác để quét dọc theo chiều dài trống. Tia laser được điều chế để
sinh ra mẫu các vệt sáng và tối . Các mẫu mà tia laser đập vào sẽ mất điện tích.


Hình 2.27: Hoạt động của một máy in laser .

Sau khi một dòng các điểm được quét, trống quay một phần của độ để cho phép
dòng kế tiếp được quét. Cuối cùng, dòng các điểm thứ nhất đạt đến toner, một hộp
chứa bột đen nhạy cảm với tónh điện mà ta gọi là bột in tónh điện. Bột in tónh điện bò
hút bởi các điểm vẫn còn tích điện, vì thế hình thành một ảnh của dòng đó. Một lát
sau, trên đừơng truyền tải, trống đã phủ bột in tónh điện được ứng lên giấy và chuyển
bột đen này lên giấy. Sau đó giấy đi qua một cuộn ru lô nhiệt để kết dính bột in tónh
điện lên giấy, cố đònh hình ảnh. Ở lần quay sau, trống phóng điện và làm sạch bột in
tónh điện còn trên đó, chuẩn bò tích điện và phủ bộ in lần nữa cho trang kế tiếp.

Quá trình này là sự kết hợp cực kì phức tạp của kỹ thuật vật lý hóa học, cơ khí và
quang học . Tuy nhiên, khi được lắp ráp đầy đủ, người ta thường gọi là động cơ in
(print engine). Các nhà chế tạo máy in laser kết hợp các động cơ in với một số mạch
điện tử và phần mềm riêng của họ để tạo ra một máy in hoàn hảo .

Cũng có thể sử dụng một loại động cơ in hơi khác không dùng tia laser, bằng
cách gắn một hàng LED dọc theo chiều dài trống (hoặc hướng tới trống qua sợi quang
). Phần mềm sẽ điều khiển các LED sáng và tắt để hình thành một dòng. Đây là một

thiết kế quang đơn giản, nhưng cần nhiều mạch điện tử để điểu khiển các LED.

Hai phương pháp khác để sắp đặt động cơ in vào trong một máy in hoàn hảo. Với
phương pháp đầu, máy tính chỉ cho ra dạng văn bản thông thường với các lệnh chọn
kiểu chữ, vẽ đường thẳng, chữ nhật và hình tròn. Một máy tính bên trong máy in xây
dựng một bản đồ bit (bit map) cho từng trang và chuyển tới máy in. Thuận lợi của
phương pháp này là băng thông cần thiết giữa máy in và máy tính rất thấp. Để in một
trang 50 dòng 80 ký tự với một kiểu chữ, cần nhập 4000 byte. Một máy in có tốc độ in
12 trang/phút yêu cầu băng thông giữa máy tính và máy in là 6400 bps, trong khi đó
đường truyền RS–232–C có thể làm việc với tốc độ 9600 baud. Điểm bất lợi là cần có
một máy tính bên trong máy in. Để lưu giữ một bản đồ bit cho một trang kiùch thước
Nguyễn Hữu Lộc Khoa Vật Lý
Cấn Trúc Máy Tính
-51-
8,5x11 inch với một inch vuông có 300 x 300 điểm, ta cần một megabyte bộ nhớ trong
máy tính .

Để tránh tốn kém về máy tính và máy in, một số hệ thống dùng máy tính và bộ
nhớ bên trong máy tính để xây dựng bản đồ bit, và chỉ chuyển ảnh bit thô (chưa xử lý)
tới máy in . Phương pháp này làm cho máy in rẻ hơn nhiều, nhưng lúc này cần phải
chuyển 1 megabyte ảnh trong 5 giây, tốc độ dữ liệu là 1.6 megabit/giây. Do vậy, tốc
độ máy in có thể bò chậm lại nếu tốc độ dữ liệu không đạt được yêu cầu này.

Cũng có thể thiết kế một hệ thống dung hòa được 2 thái cực này, nhưng rõ ràng
khi di chuyển 600 điểm/inch hoặc cao hơn, người ta cần một lượng khá lớn bộ nhớ,
công xuất tính toán và băng thông . Đáng tiếc là các hệ thống sắp chữ in chuyên
nghiệp cần từ 1000 tới 2000 điểm/inch. Ta nhận thấy, máy quay phim có thể sao chép
tài liệu để in dể dàng bằng cách dùng máy in LED ( LED printer ) có độ phân giải 450
điểm/inch. Nếu so sánh những tài liệu được sắp xếp chữ in chuyên nghiệp, dùng một
kính hiển vi côn g suất thấp, ta sẽ thấy sự khác biệt thực rõ ràng. Hy vọng là tính nội

dung cao sẽ bù lại được bộ phân giải vật lý thấp của tài liệu.

Máy in laser đã làm phát sinh một công nghệ hoàn toàn mới, gọi là desktop
publishing (dùng một máy tính nhỏ và một máy in laser để làm tài liệu in có chất
lượng cao). Máy Macintosh, IBM PC và những máy tính khác có phần mềm cho phép
người sử dụng đánh các tài liệu và cho xuất hiện trên màn hình giống như dạng xuất
cuối cùng của chúng. Hệ thống này thường gọi là WYSIWYG (What You See Is What
You Get). Nhiều hệ thống dòch văn bản nhập thành một ngôn ngữ trung gian gọi là
PostScript, và sau đó nạp vào máy in laser. Trình phiên dòch (interpreter) trong máy in
đổi ngôn ngữ PostScript thành các pixel và in chúng. PostScript là một chuẩn quan
trong đối với máy in laser .

Máy in phun mực
Mực dẫn điện được phun thành tia qua một lỗ rất nhỏ. Kích thước và khoảng cách
giữa từng giọt mực được điều khiển qua bộ dao động áp điện. Tần số dao động nằm
trong phổ âm tần (100KHz). Đường kính giọt mực vào khoảng 0,06mm và khoảng cách
giữa mỗi giọt là 0,15mm. Giọt mực được tích điện qua một điện cực nằm phía trước
ống phun. Sau đó, giọt mực được hai điện cực thứ hai điều khiển và phun lên giấy (hai
trạng thái: có mực và không có mực). Đầu phun được quét theo chiều ngang tạo nên
từng dòng in.
Nguyễn Hữu Lộc Khoa Vật Lý
Cấn Trúc Máy Tính
-52-

Hình 2.28: Nguyên tắc hoạt động máy in phun mực

Nguyên tắc in dựa trên điện tích của giọt mực. Nếu giọt mực được tích điện, nó
sẽ bò đánh lệch hướng và phun thẳng lên giấy in. Nếu không được tích điện, giọt mực
sẽ đập phải khuôn che và bò bơm lại hộp đưng mực. Ký tự được hình thành trong một
ma trận điểm. Để có chất lượng tốt, một ký tự cần có khoảng 1000 giọt mực. Với

100000 giọt trong một giây (tần số 100 KHz) ta có tốc độ in là 100 ký tự trong 1 giây.
Nguyên tắc phun mực liên tục trên ngày nay hầu như được thay thế bằng nguyên
tắc phun gián đoạn. Bộ dao động áp điện chỉ hoạt động khi cần phun mực, không cần
đến khuôn che. Nhiều ống phun được xếp thành hàng trên đầu in làm tăng tốc độ in.
Mực có thể được phun theo nguyên tắc bọt hơi (Bulbe Jet Printer). Bọt khí được
tạo bằng một điện trở đốt rất nhỏ. Điện trở nung nóng mực in và tạo nên bọt khí, áp
suất bọt khí đẩy giọt mực ra khỏi lỗ phun. Nhiều lỗ phun xếp thành hàng hình thành
đầu máy in.


Nguyễn Hữu Lộc Khoa Vật Lý