Giáo trình kiến trúc máy tính

1
MỤC LỤC
BÀI 1 KIẾN TRÚC MÁY TÍNH 8
1.1 Kiến trúc máy tính 8
1.1.1 Cấu trúc chung 8
1.1.2 Nguyên lý hoạt động chung 9
1.1.3 Quá trình làm việc CPU với thiết bị ngoại vi/bộ nhớ 9
1.2 Cấu trúc MainBoard 11
1.2.1 Vi xử lý 11
1.2.2 Bộ nhớ chính 11
1.2.3 Chip cầu nối hạ tốc độ 11
1.2.4 Bộ nhớ đệm Cache 12
1.2.5 Bộ nhớ ROM BIOS 12
1.2.6 RAM CMOS 12
1.2.7 Chip I/O 13
1.3 Cấu trúc chung bộ vi xử lý 13
1.3.1 Sơ đồ khối của VXL 13
1.3.2 Nguyên lý làm việc 13
BÀI 2 BUS MỞ RỘNG (EXPANTION BUS) 14
2.1 ISA (Industry Standard Architecture) 15
2.2 PCI (Peripheral Component Interconect) 15
2.3 AGP (Accelerate Graphic Port) 15
2.4 PCI Express 16
BÀI 3 BO MẠCH CHỦ (MAINBOARD) 18
3.1 Sơ đồ khối của mainboard 18
3.2 Chức năng MainBoard 19
3.3 Nguyên lý hoạt động của Mainboard 19
3.4 Các thành phần trên MainBoard 20
3.4.1 Chipset MCH, ICH 21
3.4.2 Đế cắm CPU 21
3.4.3 Khe cắm bộ nhớ RAM 23

3.4.4 Khe cắm mở rộng 24
3.4.5 ROM BIOS 25
3.4.6 Các Cổng I/O 25
3.4.7 Đầu cắm nguồn 26
3.5 Một số công nghệ 26
3.5.1 Dual BIOS 26
2
3.5.2 Dual VGA 26
3.5.3 Dual chanel DDR 26
3.5.4 RAID (Redundant Array of Independent Disks) 27
BÀI 4 BỘ NHỚ (MEMORY) 31
4.1 Khái niệm 31
4.2 Bộ nhớ chính 31
4.2.1 ROM (Read Only Memory) 31
4.2.2 RAM (Random Access Memory) 31
4.3 Các loại bộ nhớ khác 32
4.3.1 Cache 32
4.3.2 Bộ nhớ Shadow 32
4.4 Các kiểu cấu tạo bộ nhớ 32
4.4.1 SIMM (Single In-line Memory Modul): 32
4.4.2 DIMM (Dual In-line Memory Modul): 33
4.4.3 Card nhớ 35
BÀI 5 BỘ VI XỬ LÝ (PROCESSOR) 36
5.1 Sơ lược sự phát triển 36
5.2 Đặc điểm một số loại Chip VXL: 36
5.3 Các thông số kỹ thuật 41
5.3.1 Xung nhịp (Clock) 41
5.3.2 Băng thông giao tiếp (FSB: Front Side Bus) 41
5.3.3 Bộ nhớ đệm (Cache) 41
5.3.4 Công nghệ sản xuất (Micros) 41

5.3.5 Tập lệnh 42
5.4 Các loại đế cắm của CPU 43
BÀI 6 CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI 45
6.1 Màn hình CRT (Cathode Ray Tube) 45
6.2 Màn hình CRT màu 45
6.3 Màn hình LCD (Liquid Crystal Display) 47
6.3.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 48
6.4 Màn hình PLASMA 50
6.4.1 Plasma và sự phóng điện phát quang 50
6.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 51
6.5 Máy in Laser (Laser printer) 56
6.5.1 Nguyên tắc chung 56
6.5.2 Cấu tạo 57
3
6.5.3 Hoạt động 58
6.5.4 Đặc điểm 59
6.6 Máy in phun (Inkjet printer) 59
6.6.1 Máy in phun bong bóng nhiệt 60
6.6.2 Máy in phun áp điện 60
6.6.3 Đặc điểm : 61
6.7 Chuột cơ (mechanical mouse) 61
6.8 Chuột quang (Optic mouse) 62
6.8.1 Cấu tạo của chuột quang 63
6.8.2 Hệ thống quang 64
6.8.3 Nguyên lý hoạt động 66
6.9 Chuột không dây 69
6.10 Bàn phím (KeyBoard) 69
6.10.1 Giới thiệu 69
6.10.2 Cấu tạo 69
6.10.3 Nguyên lý hoạt động 71

6.11 Ổ đĩa cứng 72
6.11.1 Cấu tạo 72
6.11.2 Đặc điểm 73
6.11.3 Nguyên tắc lưu trữ trên đĩa cứng 73
6.11.4 Chuẩn giao tiếp 74
6.12 Ổ đĩa quang và đĩa quang 75
6.12.1 Cấu tạo đĩa quang 75
6.12.2 Nguyên lý ghi dữ liệu 75
6.12.3 Nguyên lý đọc dữ liệu 76
6.12.4 Cấu tạo ổ đĩa quang 77
6.13 Ổ USB (Universal Serial Bus) 79
BÀI 7 LẮP RÁP CÁC THIẾT BỊ HỆ THỐNG 80
7.1 Xác định các cổng I/O 80
7.1.1 Cổng nối tiếp 80
7.1.2 Cổng song song 80
7.1.3 Cổng PS/2 80
7.1.4 Ghép nối USB 80
7.2 IEEE1394 82
7.2.1 IEEE 1394a 82
7.2.2 IEEE 1394b 83
4
7.3 Qui trình lắp ráp 84
7.3.1 Chọn thiết bị 84
7.3.2 Chọn thiêt bị theo mục đích sử dụng 84
7.3.3 Chọn thiết bị theo tính tương thích 84
7.3.4 Thông số kỹ thuật 85
7.3.5 Chuẩn bị Mainboard 85
7.3.6 Gắn CPU vào mainboard 85
7.3.7 Gắn quạt giải nhiệt cho CPU 86
7.3.8 Gắn RAM vào Mainboard 87

7.3.9 Chuẩn bị lắp main vào thùng máy 87
7.3.10 Gắn mainboard và thùng máy 87
7.3.11 Gắn các card mở rộng: 88
7.3.12 Ổ đĩa cứng 89
7.3.13 Ổ đĩa mềm 90
7.3.14 Ổ đĩa quang 90
7.3.15 Gắn dây công tấc của Case 91
7.3.16 Các ký hiệu trên mainboard 91
7.4 Kết nối PC với các thiết bị ngoại vi 92
7.4.1 Cổng kết nối nguồn điện (Power) 92
7.4.2 Cổng PS/2 92
7.4.3 Cổng Parallel (song song) 93
7.4.4 Cổng USB 93
7.4.5 Cổng Firewire 94
7.4.6 Cổng Ethernet (mạng) 94
7.4.7 Cổng Audio (Âm thanh) 95
7.4.8 Cổng VGA 95
7.4.9 Cổng S-Video 96
7.4.10 Cổng DVI 96
7.4.11 Cổng Modem 97
BÀI 8 THIẾT LẬP CẤU HÌNH CMOS 98
8.1 CMOS là gì? 98
8.2 Thiết lập cấu hình CMOS 99
8.3 CMOS của mainboard thông dụng 100
8.3.1 STANDARD CMOS SETUP 101
8.3.2 BIOS FEATURES SETUP (ADVANCED CMOS SETUP) 102
8.3.3 INTEGRATED PERIPHERALS 102
5
8.3.4 CMOS của dòng máy Compaq 104
BÀI 9 PHÂN VÙNG ĐỊNH DẠNG ĐĨA CỨNG 105

9.1 Định dạng đĩa cứng 105
9.1.1 Định dạng đĩa cứng 105
9.1.2 Định dạng vật lý 105
9.1.3 Định dạng Logic 106
9.1.4 Quản lý các Partition 106
9.1.5 Hệ tập tin 106
9.1.6 Các loại Partition 107
9.2 Chương trình partition magic 108
9.2.1 Giao diện Chương trình Partition Magic Pro 109
9.2.2 Tạo Partition 110
9.2.3 Kích hoạt phân vùng 114
9.2.4 Format Partition 116
9.2.5 Nối 2 Partition cạnh nhau thành 1 Partition 117
9.2.6 Sao chép Partition 119
9.2.7 Xóa Partition 120
9.2.8 Các chức năng nâng cao 122
BÀI 10 CÀI ĐẶT HỆ ĐIỀU HÀNH 123
10.1 Cài đặt Windows XP 123
10.1.1 Chuẩn bị 123
10.1.2 Tiến hành cài đặt 123
10.2 Cài đặt DRIVER 135
10.2.1 Driver là gì? 135
10.2.2 Quản lý thiết bị 135
10.2.3 Cài đặt Driver 136
10.2.4 Xem cấu hình máy 144
BÀI 11 MSCONFIG - REGEDIT 146
11.1 System Configuration Utility Msconfig 146
11.1.1 Giới thiệu MSConfig 146
11.1.2 Khởi động MSConfig 146
11.1.3 Giao diện MSConfig : 146

11.2 Registry Editor – Regedit 148
11.2.1 Giới thiệu Regedit 148
11.2.2 Khởi động Regedit : 148
11.2.3 Giao diện Regedit : 149
6
11.2.4 Nạp một file .reg vào Registry 149
11.2.5 Sao lưu Registry 149
11.2.6 Làm việc với key 150
11.2.7 Làm việc với nội dung key (value) 151
11.2.8 Tìm kiếm 152
11.2.9 Một số value thông dụng trong Registry : 153
11.2.10 Một số lưu ý khi dùng Regedit 153
BÀI 12 SAO LƯU PHỤC HỒI HỆ THỐNG 155
12.1 Chuẩn bị 155
12.2 Sao lưu hệ thống 157
12.3 Phục hồi hệ thống 161
BÀI 13 SAO LƯU VÀ PHỤC HỒI DRIVER 165
13.1 Giới thiệu 165
13.2 Sao lưu Driver 165
13.3 Sao lưu Driver vào thư mục 168
13.4 Sao lưu Driver thành file .exe 169
13.5 Phục hồi Driver 171
13.5.1 Phục hồi Driver bằng file tự động cài đặt (.exe) 172
BÀI 14 PHỤC HỒI DỮ LIỆU 173
14.1 Giới thiệu 173
14.2 Phục hồi dữ liệu 173
BÀI 15 CHUẨN ĐOÁN LỖI BẢO TRÌ HỆ THỐNG 178
15.1 Một số lỗi khi sử dụng máy tính 178
15.2 Một số lỗi hệ điều hành 178
15.2.1 CPU 178

15.2.2 RAM 179
15.2.3 MAINBOARD 179
15.2.4 Card mở rộng 179
15.2.5 Các thiết bị lưu trữ 180
15.2.6 Monitor 181
15.2.7 Mouse và Keyboard 181
15.2.8 Máy in và thiết bị ngoại vi 181
15.3 Thông báo lỗi khi khởi động 182
15.4 Mô tả lỗi chẩn đoán POST 183
15.4.1 BIOS AMI 183
15.4.2 BIOS PHOENIX 184
7
15.5 Xử lý sự cố đĩa mềm 185
15.6 Xử lý sự cố ổ đĩa cứng 186
15.7 Xử lý sự cố Password 186
15.7.1 Sử dụng OMNIPONENT PASSWORD 187
15.7.2 Xóa CMOS bằng phần mềm 187
15.7.3 Xóa AWARD Password 187
15.7.4 Xóa AMI BIOS password 188
15.8 Xóa CMOS bios bằng phần cứng: 188
15.9 Kiểm tra nguồn ATX 189
15.9.1 Cấu trúc bộ nguồn ATX 189
15.9.2 Các bước kiểm tra 190
15.10 Một số thiết bị ngoại vi 192
15.10.1 Sơ đồ chân của Mouse PS/2 192
15.10.2 Sơ đồ bố trí chân của Keyboard PS/2 193
15.10.3 Sơ đồ kết nối chân cổng USB 193
15.10.4 Sơ đồ chân Jack RJ-45 193
15.10.5 Sơ đồ chân cổng COM1, COM2 194
15.10.6 Sơ đồ chân cổng VGA 194

15.10.7 Cách kiểm tra 194
8
Bài 1 KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
1.1 Kiến trúc máy tính
1.1.1 Cấu trúc chung
CPU (Central Processing Unit) : Là đơn vị xử lý trung tâm gồm 2 thành
phần chính : đơn vị điều khiển (Control Unit) và đơn vị số học luận lý
(ALU: Arithmetic Logic Unit).
Bộ nhớ (Memory) : Chức năng của bộ nhớ là lưu trữ thơng tin (chương
trình và dữ liệu). Bộ nhớ là tập hợp các ơ nhớ theo một trật tự nhất
định. Mỗi ơ nhớ có một địa chỉ riêng.
Thiết bị vào (Input Device) : Thiết bị vào có chức năng nhập thơng tin
cho máy tính bằng cách chuyển các dạng thơng tin (chữ, âm, hình, )
thành tín hiệu số (Digital) đưa vào máy tính.
Thiết bị ra (Output Device) : Thiết bị ra có chức năng xuất thơng tin cho
máy tính bằng cách biến tín hiệu số nhận được từ máy tính thành các
dạng thơng tin cung cấp cho con người.
BUS hệ thống : Là đường truyền tín hiệu trong máy tính. Hệ thống bao
gồm 3 nhóm bus :
CPU
BỘ NHỚ TRONG
RAM ROM
GHÉP NỐI VÀO
GHÉP NỐI RA
BUS HỆ THỐNG (bus A, bus D, bus C)
THIẾT BỊ RATHIỆT BỊ VÀO
CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI
9
 Bus địa chỉ (bus A: Address) dùng để truyền các thông tin địa chỉ
ô nhớ hay thiết bị mà CPU chọn để truy cập, đây là loại Bus một

chiều.
 Bus dữ liệu (bus D: Data) dùng để trao đổi dữ liệu, bus thường
có 8, 16, 32, 64 đường riêng biệt, số đường của bus gọi là độ
rộng của bus, đây là loại bus 2 chiều.
 Bus điều khiển (bus C:Control) dùng để truyền các tín hiệu điều
khiển. Tín hiệu điều khiển do CPU hay thiết bị phát ra để điều
khiển quá trình trao đổi dữ liệu trong máy tính.
1.1.2 Nguyên lý hoạt động chung
Chức năng cơ bản của máy tính là thực hiện chương trình. Chương
trình là tập hợp các lệnh chứa trong bộ nhớ. CPU thực hiện chương
trình bằng cách tuần tự thực hiện các lệnh trong chương trình này.
CPU hoạt động theo xung nhịp, CPU nạp lệnh từ bộ nhớ và thực hiện
lệnh vừa nạp. Việc thực hiện chương trình thực chất là sự lặp lại quá
trình mạp và thực thi lệnh.
Mỗi lệnh được thực hiện qua 5 giai đoạn : nhận lệnh, giải mã lệnh, tạo
địa chỉ toán hạng, nhập toán hạng, thực hiện lệnh.
1.1.3 Quá trình làm việc CPU với thiết bị ngoại vi/bộ nhớ
CPU thực hiện trao đổi thông tin với các thiết bị ngoại vi thông qua các
thiết bị giao tiếp. Thiết bị giao tiếp là thiết bị khả trình, mỗi thiết bị có 3
loại thanh ghi : Thanh ghi điều khiển, thanh ghi trạng thái và thanh ghi
dữ liệu. Các thanh ghi điều khiển nhận và chứa các từ điều khiển xác
lập chế độ làm việc của thiết bị. Các thanh ghi trạng thái chứa các
thông tin phản ánh trạng thái làm việc của thiết bị. Thanh ghi dữ liệu
thực hiện chức năng bộ đệm, chứa tạm dữ liệu vào/ra.
10
Do VXL có kích thước nhỏ, nên khơng thể dành riêng cho mỗi thiết bị
ngoại vi 1 bus riêng. Vì thế, tất cả các thiết bị ngoại vi đều được nối về
VXL theo các bus chung. Tuy nhiên để tránh nhầm lẫn và truyền thơng
tin sai địa chỉ, VXL trong 1 thời điểm chỉ làm việc với 1 thiết bị ngoại vi
hay ơ nhớ. Q trình làm việc của VXL với các thiết bị ngoại vi diễn ra

như sau:
Bước 1: VXL khi cần trao đổi thơng tin với thiết bị I/O nào thì sẽ phát
địa chỉ của thiết bị đó theo mã nhị phân trên bus địa chỉ. Giả sử bus địa
chỉ có 8 dây, 8 dây đang truyền số nhị phân 00000010, số nhị phân này
có giá trị thập phân là 2 và thập lục phân là 2h. Điều đó có nghĩa là
VXL cần làm việc với thiết bị I/O có địa chỉ là 2 (hoặc 2h). Khi đó bộ giải
mã địa chỉ, có ở mỗi thiết bị ngoại vi sẽ nhận được số nhị phân nói trên
từ bus A và so sánh với địa chỉ của mình. Nếu đúng thì bộ giải mã địa
chỉ sẽ phát tín hiệu để mở bộ đệm số liệu – phần nối giữa thiết bị số 2
và bus D, còn các bộ đệm dữ liệu của các thiết bị khác sẽ đóng lại.
Bước 2: VXL trao đổi dữ liệu với thiết bị số 2 qua bus D. Còn trên bus
C chỉ truyền tín hiệu đọc/viết (R/W) để xác định chiều trao đổi dữ liệu.
 R/W = 1 : VXL đọc dữ liệu từ thiết bị ngoại vi hay dữ liệu được
truyền từ thiết bị ngoại vi về VXL.
 R/W= 0 : VXL viết dữ liệu vào thiết bị ngoại vi hay dữ liệu được
truyền từ VXL đến thiết bị ngoại vi.
C
P
U
Thiết bò 2
Bộ đệm
số liệu
BUS ĐỊA CHỈ
Thiết bò 1
Bộ đệm
số liệu
CS CS
R/W
BUS SỐ LIỆU
BUS ĐIỀU KHIỂN

Bộ giải mã đòa chỉ
chọn thiết bò
11
Tương tự như với thiết bị ngoại vi, tại mỗi thời điểm chỉ có một ô nhớ
có địa chỉ xác định trên bus A được trao đổi dữ liệu với VXL. Bộ nhớ
gồm nhiều ô nhớ, mỗi ô nhớ trong bộ nhớ được định địa chỉ tăng dần.
Để xác định VXL tại thời điểm cho trước cần làm việc với thiết bị ngoại
vi hay ô nhớ, người ta sử dụng thêm tín hiệu IO/M thuộc bus C. Khi
IO/M=1 VXL trao đổi dữ liệu với thiết bị ngoại vi, còn khi IO/M=0 VXL
trao đổi dữ liệu với bộ nhớ.
1.2 Cấu trúc MainBoard
1.2.1 Vi xử lý
VXL điều hành các hoạt động của hệ thống bằng cách thực hiện liên
tục và lặp đi lặp lại 2 bước lấy lệnh và thực hiện lệnh.
 Lệnh mà VXL thi hành được nạp trước đó vào trong bộ nhớ.
 Các lệnh nằm liên tục trong bộ nhớ tạo thành chương trình.
 VXL là hệ thống số tuần tự, đồng bộ nên cần có xung Clock. VXL
làm việc được với xung clock có tần số càng cao thì chạy càng
nhanh.
1.2.2 Bộ nhớ chính
Tần số của VXL có thể lên đến 3.6GHz, trong khi đó bộ nhớ chính lại
hoạt động ở tần số thấp hơn nhiều. CPU dùng bộ nhớ để lưu trữ số
liệu, các kết quả tính toán trung gian, các chương trình.
Thời gian kể từ khi VXL phát địa chỉ tới bộ nhớ cho đến khi dữ liệu có
thể đọc được gọi là thời gian truy cập bộ nhớ. Các loại bộ nhớ chính
thường sử dụng:
 SDRAM : hoạt động ở tần số 133MHz
 DDRAM : tần số được nhân đôi 266MHz (sau này tần số được
nhân 3, nhân 4 nhưng vẫn giữ nguyên tên gọi).
 RDRAM: 533MHz, 800MHz

1.2.3 Chip cầu nối hạ tốc độ
Vì các thiết bị ngoại vi và các card giao diện làm việc với các tần số
khác nhau và thấp hơn nhiều so với VXL nên cần phải hạ tốc độ của
VXL xuống trước khi ghép nối với bộ nhớ hay các thiết bị ngoại vi. Do
vậy trên mainboard, ngoài các linh kiện như VXL, bộ nhớ chính, các
chip hỗ trợ, các khe cắm mở rộng, còn có các chip cầu nối hạ tốc độ
của VXL xuống tốc độ của DRAM và khe cắm AGP, PCIe (chip MCH,
12
chip cầu bắc). Chip ICH (chip cầu nam) hạ tốc độ từ MCH đến tần số
dùng cho chuẩn PCI và các chip hoạt động ở tần số thấp.
1.2.4 Bộ nhớ đệm Cache
VXL nối với bộ nhớ chính DRAM thông qua chip MCH theo tuyến dây
được gọi là FSB. Bus lối ra của chip này nối trực tiếp vào bộ nhớ chính
DRAM. Do phải dùng chip MCH hạ tốc độ của VXL xuống tốc độ của
bộ nhớ chính, nên tốc độ của hệ thống bị giảm nhiều. Để khắc phục,
người ta trang bị thêm cho PC các bộ nhớ đệm cache (RAM tĩnh) L1,
L2 và L3. Bộ nhớ Cache trao đổi dữ liệu với VXL với tốc độ của VXL.
Dung lượng nhỏ: 256KB, 512KB, 1MB, 4MB, 8MB, 12MB…
Bộ nhớ cache L1 tích hợp ngay trong CPU dùng để lưu trữ dữ liệu
trước khi CPU xử lý.
Bộ nhớ cache L2 dùng để lưu dữ liệu ngay sau khi CPU xử lý. Trong
các hệ thống ngày nay, L2 được đóng gói chung với CPU nhưng không
được tích hợp hẳn vào nhân CPU
Bộ nhớ cache L3 nằm ngoài CPU, nằm giữa CPU và RAM để tối ưu
hóa tốc độ truyền giữa 2 thiết bị này.
1.2.5 Bộ nhớ ROM BIOS
PC chỉ hoạt động được khi bên cạnh phần cứng, máy còn được nạp
các chương trình phần mềm điều khiển, trong đó phải kể đến HĐH.
HĐH thường được chia làm 2 phần: Phần thứ nhất được nạp cố định
vào ROM và VXL được thiết kế để chạy ngay phần này khi vừa bật

máy. Phần thứ hai thường được nạp vào đĩa cứng.
Phần HĐH nạp vào trong ROM chủ yếu là các lệnh kiểm tra, điều khiển
hoạt động của các thiết bị ngoại vi, quản lý bộ nhớ, nên được gọi là
ROM BIOS (1MB).
1.2.6 RAM CMOS
Khi lắp ráp PC người ta có thể dùng các loại ổ cứng khác nhau, ổ mềm
khác nhau, có thể cấu hình đầy đủ hoặc thiếu một số bộ phân không
quan trọng. Đồng thời người sử dụng có thể cài đặt một số thông số
như : ngày tháng năm, mật khẩu, khởi động từ ổ đĩa nào… để khi hoạt
động PC phải tuân theo cấu hình đó. RAM CMOS sẽ giúp làm được
điều đó. RAM CMOS được cấu tạo từ transistor loại CMOS và được
cấp điện riêng biệt bằng một pin điện nạp được (thường được gọi là
pin CMOS).
13
1.2.7 Chip I/O
Hỗ trợ và là cầu nối thực hiện việc giao tiếp của VXL thông qua chip
MCH với một số thiết bị ngoại vi như keyboard, cổng serial, parallel…
Các chip hỗ trợ : Ngắt (interup), thâm nhập bộ nhớ trực tiếp DMA, định
thời.
1.3 Cấu trúc chung bộ vi xử lý
1.3.1 Sơ đồ khối của VXL
1.3.2 Nguyên lý làm việc
AU dựa vào kết quả tính toán từ EU sẽ truyền địa chỉ cần truy nhập vào
bus A thông qua BIU. Như vậy địa chỉ của ô nhớ hay thiết bị ngoại vi
được trao đổi dữ liệu với VXL đã được xác định. Giả sử đó là quá trình
đọc dữ liệu vào VXL, theo bus D dữ liệu được nạp vào hàng nhận lệnh
trước PQ. Dữ liệu là lệnh, sẽ được giải mã lệnh bằng IU thành các từ
điều khiển gồm các bit điều khiển có giá trị 0 (0V) hoặc 1 (5V). Các từ
điều khiển này sẽ điều khiển phần cứng nằm trong EU thực hiện lệnh.
Quá trình xử lý dữ liệu của VXL rõ ràng có 2 giai đoạn độc lập: lấy dữ

liệu từ bộ nhớ và giải mã, thực hiện lệnh, nếu thực hiện hai công đoạn
này tuần tự thì lãng phí thời gian. PQ cho phép lấy một vài lệnh vào
VXL, như vậy, khi lệnh thứ nhất được lấy vào PQ và đang được giải
mã thực hiện, cùng lúc đó lệnh thứ hai sẽ được lấy sẵn vào, nhờ thế
sau khi xử lý xong lệnh thứ nhất VXL hầu như không phải mất thời gian
lấy lệnh thứ hai. Hai đơn vị EU và BIU có thể làm việc độc lập với
nhau.
Đ
ơ
n v
ị
ghép n
ố
i
bus (BIU)
Đ
ơ
n v
ị
đ
ị
nh đ
ị
a ch
ỉ
(AU)
Đ
ơ
n v
ị

th
ự
c hi
ệ
n
lệnh (EU)
Đ
ơ
n v
ị
l
ệ
nh
(IU)
Hàng nh
ậ
n l
ệ
nh tr
ướ
c
(PQ)
Các thanh
ghi
Đv đk
(CU)
ALU
Bus A
Bus D
14

Bài 2 BUS MỞ RỘNG
(EXPANTION BUS)
Trong máy vi tính sự phối hợp hoạt động nhịp nhàng và đồng bộ trong
hoạt động của CPU và các thiết bị khác như: HDD, FDD nhờ hệ
thống BUS được thiết kế trên MainBoard. Tuy nhiên để tăng cao hiệu
quả cho việc ứng dụng máy tính trong nhiều lĩnh vực (nhất là trong lĩnh
vực điều khiển, Mutilmedia Interface) người ta đã thiết kế thêm trên
Mainboard những hệ thống Bus mở rộng. Những Bus này thiết kế theo
một tiêu chuẩn nhất định (do những nhà sản xuất máy tính quy định)
giúp cho người sử dụng có thể dựa vào những tiêu chuẩn đó để thiết
kế những Card chuyên dùng giao tiếp với máy vi tính (ví dụ như : Card
ghi nạp EPROM, Card điều khiển hệ thống ánh sáng trên những sân
khấu ca nhạc, vũ trường ). Những Bus mở rộng được thiết kế trên
MainBoard là những khe (Slot) có sẵn. Khi cần sử dụng, người ta chỉ
cần gắn thêm Card ứng dụng vào các khe tương ứng. Sau đây là một
số Bus mở rộng thông thường.
15
2.1 ISA (Industry Standard Architecture)
Đầu tiên Bus ISA được thiết kế với độ rộng 8 bit (1981). Sau đó được mở
rộng lên 16 bit (1984).
Tốc độ truyền dữ liệu của Bus ISA chậm khoảng 8MB/s, tuy nhiên vẫn
nhanh hơn nhiều so với một số thiết bị ngoại vi kết nối với nó. Ngày
nay, khi bộ xử lý trở nên nhanh hơn và cần băng thông dữ liệu lớn hơn
thì chuẩn ISA không còn phù hợp nên trong một số Mainboard đời mới
không còn sử dụng chuẩn ISA.
2.2 PCI (Peripheral Component Interconect)
Đây là một Bus mở rộng do hãng Intel thiết kế vào năm 1992, chúng
được thiết kế nằm giữa Bus hệ thống của Bộ VXL và Bus I/O của
MainBoard thông qua các chip điều khiển Bus. Với cách thiết kế này,
nó sử dụng Bus hệ thống của CPU để tăng tốc độ đồng hồ Bus (đồng

hồ xung nhịp) và tận dụng tất cả những ưu điểm sẵn có của Bus Data
của mỗi loại CPU nên tốc độ truyền dữ liệu Bus PCI rất cao.
Bus PCI có độ rộng dữ liệu 32 bits hay 64 bits, có độ rộng đường
truyền bằng độ rộng đường dữ liệu của CPU. Nghĩa là đối với CPU 32
bit thì tốc độ truyền dữ liệu tối đa của Bus PCI là 132MBps, đối với
CPU 64bit thì tốc độ truyền dữ liệu sẽ tăng lên gấp đôi 264MBps.
Bus PCI có 3 loại tương ứng với 3 cấu hình Mainboard. Các loại được
phân biệt bởi hệ thống sử dụng và điện áp yêu cầu. Loại 5V cho hệ
thống máy để bàn, loại 3,3V cho hệ thống máy xách tay và loại phổ
biến cho các Mainboard làm việc với 2 hệ thống trên. Loại kết hợp 5V
và 3,3V khi được lắp đặt điện áp được xác định nhờ chân V I/O.
2.3 AGP (Accelerate Graphic Port)
Bus AGP là loại Bus tốc độ cao được thiết kế đặc biệt nhằm nâng cao
hiệu năng cho các tác vụ hình ảnh và đồ hoạ. Mặc dù dựa trên thiết kế
của Bus PCI nhưng Bus AGP độc lập về mặt vật lý, điện tử cũng như
logic. Bus AGP chỉ có 1 khe cắm duy nhất cho Card màn hình.
Tốc độ cơ bản của Bus AGP là 66MHz (gấp đôi so với tốc độ của PCI).
Chế độ cơ bản của AGP gọi là 1x (cho phép 1 lần truyền dữ liệu trong
1 chu kỳ đồng hồ). Như vậy Card AGP ở chế độ 1x có tốc độ truyền dữ
liệu tối đa (dải thông) là 266MBps. Cũng Card đó nhưng ở chế độ 8x (8
lần truyền trong 1 chu kỳ) thì dải thông là 2.133MBps.
16
Bảng tốc độ truyền dữ liệu và xung nhịp
Chế
độ
AGP
Tốc độ
xung nhịp
cơ sở
Tốc độ xung

nhịp hiệu
dụng
Tốc độ
truyền dữ
liệu
Điện áp sử
dụng
1x 66 MHz 66 MHz 266 MBps 3.3 V
2x 66 MHz 133 MHz 533 MBps 1.5 V
4x 66 MHz 266 MHz 1.066 MBps 1.5 V
8x 66 MHz 512 MHz 2.133 MBps 0.8 V
Bên cạnh mục đích tăng hiệu năng xử lý hình ảnh, một lý do nữa khiến
Intel dùng AGP là thiết kế này cho phép Card VGA có đường nối trực
tiếp với RAM hệ thống. Điều này cho phép Card VGA có thể truy cập
trực tiếp tới RAM, do đó không cần bộ nhớ riêng cho Card VGA.
2.4 PCI Express
Hiện nay đối với các Mainboard thế hệ mới (P4) còn được trang bị Bus
PCI tốc độ cao (PCI Express).
PCI Express là một dạng giao diện bus hệ thống/card mở rộng dùng để
thay thế giao diện PCI, AGP cho các card mở rộng và card đồ họa. Khe
cắm PCI Express hoàn toàn khác so với các chuẩn trước.
 PCI Express X1: 250MBps thay cho các Bus PCI cũ (132MBps).
 PCI Express X16: Khe cắm dài hơn dành cho card đồ hoạ đẩy
được tốc độ lên đến 4GBps (gấp 2 lần tốc độ 2,1GBps của Bus
AGP 8X).
 PCI Express X32: Khe cắm dài hơn PCI Express X16 dành cho
card đồ hoạ đẩy được tốc độ lên đến 8GBps (gấp 4 lần tốc độ
2,1GBps của Bus AGP 8X).
17
Bus Maximum Transfer Rate

PCI 133 MB/s
AGP 1x 266 MB/s
AGP 2x 533 MB/s
AGP 4x 1.066 MB/s
AGP 8x 2.133 MB/s
PCI Express x1 250 MB/s
PCI Express x2 500 MB/s
PCI Express x4 1.000 MB/s
PCI Express x16 4.000 MB/s
PCI Express x32 8.000 MB/s
18
Bài 3 BO MẠCH CHỦ (MAINBOARD)
Mainboard là bảng mạch điện chính, quan trọng nhất của hệ thống
máy tính, là nơi chứa bộ vi xử lý, bộ nhớ chính, các khe cắm mở rộng,
là nơi kết nối trực tiếp hoặc gián tiếp mọi thành phần của máy tính với
nhau.
3.1 Sơ đồ khối của mainboard
19
3.2 Chức năng MainBoard
Liên kết các linh kiện và các thiết bị ngoại vi cấu thành nên máy vi tính.
Điều khiển tốc độ và đường đi của luồng dữ liệu giữa các thiết bị trên.
Điều khiển cung cấp điện áp cho các linh kiện onboard hoặc cắm rời
trên các khe cắm mở rộng.
3.3 Nguyên lý hoạt động của Mainboard
Mainboard có 2 IC quan trọng là Chipset MCH (chip cầu Bắc) và ICH
(chip cầu Nam), chúng có nhiệm vụ là cầu nối giữa các thành phần gắn
vào mainboard như giữa CPU và RAM, giữa RAM với các khe cắm mở
rộng PCI
Giữa các thiết bị này thông thường có tốc độ truyền rất khác nhau còn
gọi là tốc độ Bus (Ví dụ: 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 chỉ có 66MHz).
Để hiểu rõ hơn quá trình làm việc của Mainboard ta lấy ví dụ sau:
Khi ta nghe 1 bản nhạc, đầu tiên dữ liệu của bản nhạc được nạp từ ổ
đĩa cứng lên bộ nhớ RAM, sau đó dữ liệu được CPU xử lý và tạm thời
đưa kết quả xuống RAM trước khi đưa qua Card Sound phát ra loa.
Hành trình của dữ liệu di chuyển như sau:
 Dữ liệu đọc trên đĩa cứng truyền qua cổng IDE với tốc độ 33MHz
đi qua chipset ICH đổi vận tốc thành 133MHz đi qua chipset
MCH vào bộ nhớ RAM với vận tốc 266MHz, dữ liệu từ RAM
được nạp lên CPU ban đầu đi vào chipset MCH với tốc độ
266MHz sau đó đi từ chipset MCH lên CPU với tốc độ 533MHz,
kết quả 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 2 chipset và bus 66MHz của khe PCI.
 Như vậy ta thấy 4 thiết bị có tốc độ truyền rất khác nhau: CPU có
bus là 533MHz, RAM có bus là 266MHZ, Card Sound có bus là
66MHz, Ổ cứng có bus là 33MHz đã làm việc với nhau thông
qua việc điều khiển tốc độ bus của hệ thống chipset.
20
3.4 Các thành phần trên MainBoard
21
3.4.1 Chipset MCH, ICH
Chipset là trái tim của PC. Nó điều khiển luồng bit truyền giữa CPU, bộ
nhớ hệ thống và Bus trênmainboard. Có thể nói chipset là người điều
khiển giao thông của PC, đóng vai trò cực kỳ qua trọng trong hệ thống.
Chipset được chia làm 2 phần : Cấu bắc (north bridge) và cầu nam
(south bridge).
Cầu bắc là nơi thực hiện các công việc nặng giao tiếp CPU, Ram,
Cache và Bus.

Cầu nam chứa hoạt động của các thiết bị ngoại vi, bộ phận điều khiển
âm thanh, card mạng, USB, BIOS.
3.4.2 Đế cắm CPU
22
Khe cắm CPU gọi là socket (dạng rế) và slot (dạng khe)
Bảng tra cứu đế và khe cắm các loại CPU
Tên Socket Dùng cho CPU Số chân cắm
Đi
ện
(V)
Socket 4 Classic Pentium 60/66
273 pins
21 x 21 PGA grid
5V
Socket 5
Classic Pentium
75/90/100/120/133
320 pins
37 x 37 SPGA grid
3.3V
Socket 6 Not used
235 pins
19 x 19 PGA grid
3.3V
Socket 7
Pentium MMX, Fast Classic Pentium, AMD
KS, Cyrix M
321 pins
37 x 37 SPGA grid
2.5V

to
3.3V
Super Socket 7 AMD KS-2, AMD KS-III
321 pins
37 x 37 SPGA grid
2.5V
to
3.3V
Socket 8 Pentium Pro
387 pins
24 x 26 SPGA grid
3.3V
Socket 370, PGA
370 Socket
Pentium III FC-PGA, Celeron PPGA, Cyrix III
370 pins
37 x 37 SPGA grid
1.5V
or 2V
Slot 1 or SC242 Pentium II, Pentium III
242 pins
2 rows, rectangular
shape
2.8V
and
3.3V
Slot A AMD Athlon
242 pins
2 rows, rectangular
shape

1.3V
to
2.05V
Socket A or Socket
462
AMD Athlon and Duron
462 pins
SPGA grid, rectangular
shape
1.1V
to
1.85V
Slot 2 or SC330 Pentium II Xeon, Pentium III Xeon
330 pins
2 rows, rectangular
shape
1.5V
to
3.5V
Socket 423 Pentium 4
423 pins
39 x 39 SPGA grid
1.7V
and
23
1.75V
Socket 478 Pentium 4
478 pins
dense micro PGA grid
(mPGA)

1.7V
and
1.75V
Socket PAC418 Itanium 418 pins 3.3V
Socket PAC611 Itanium 2 611 pins 3.3V
Socket 603 Xeon DP and MP 603 pins
1.5V
and
1.7V
Socket 754 AMD Athlon 64, Sempron, Turion 64
754 pins
PGA grid
0.8V
to
1.55V
Socket 775 or
Socket T
Pentium 4, Celeron D, Pentium 4 Extreme
Edition, Pentium D, Pentium Extreme
Edition, Core 2 Duo, Core 2 Extreme
755 pins
LGA grid
Socket 939
AMD Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X2,
Opteron, Sempron
939 pins
PGA grid
0.8V
to
1.55V

Socket 940 AMD Athlon 64 FX and Opteron
940 pins
PGA grid
0.8V
to
1.55V
Socket AM2
AMD Athlon 64, Athlon 64 X2, Athlon 64 FX,
Sempron
940 pins
PGA grid
3.4.3 Khe cắm bộ nhớ RAM
Hầu hết các máy tính sử dụng bộ nhớ RAM theo dạng thanh.
SIMM (Single In-Line Memory Module) có từ 30 đến 72 chân, có màu
trắng, thường có trên các mainboard 586 trở về trước, hiện không còn
phổ biến.
DIMM (Dual In-Line Memory Module) có từ 168 đến 240 chân, thường
có màu xanh, đen.
24
3.4.4 Khe cắm mở rộng
25
3.4.5 ROM BIOS
3.4.6 Các Cổng I/O