Quản lý hệ thống máy tính

Chương 1. Tổng quan về ht máy tính
1. Một số mốc lịch sử quan trọng về sự phát triển của máy tính
2. Các thành phần cơ bản của hệ thống máy tính cá nhân
2.1. Một số bộ phận chính bên trong hộp máy
1. Bộ nguồn
2. Bộ nhớ trong
3. Bộ xử lý trung tâm
4. Bảng mạch chính
5. Các bảng mạch mở rộng
6. Các ổ đĩa
2.2. Các thiết bị ngoại vi cơ bản
1. Màn hình
2. Bàn phím
3. Con chuột
4. Máy in
3. Một số điều cần lưu ý khi lắp đặt hệ thống máy tính
3.1. Môi trường lắp đặt hệ máy tính
3.2. Đường điện cung cấp cho hệ máy tính

Chương II
ROM BIOS và RAM CMOS
Việc làm chủ được ROM BIOS và RAM CMOS giúp cho người sử
dụng máy tính phát huy được tới mức cao nhất khả năng của các thiết bị
phần cứng máy tính, qua đó nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống máy
tính. Trong chương II sẽ trình bày về các chức năng chính của ROM BIOS và
RAM CMOS, cách thức truy cập và thay đổi cấu hình của hệ thống máy tính
thông qua BIOS SETUP.
1. ROM BIOS
1.1. Các chức năng chính của ROM BIOS
ROM BIOS (Read Only Memory - Basic Input Output System) Bộ nhớ

chỉ đọc - hệ thống vào ra cơ bản. Tất cả các bảng mạch chính hiện đại đều có
một chip ROM đặc biệt chứa một bộ các chương trình, bộ chương trình này
thường bao gồm bốn chức năng sau: POST, BIOS SETUP, BOOTSTRAP
và BIOS. Chúng ta sẽ lần lượt xem xét các chức năng này.

1.1.1. POST
POST (Power On Self Test - tự kiểm tra khi bật máy) bắt đầu
chạy, sau đây là các bước chính của một POST chuẩn:
1. Xoá bộ nhớ
2. Khởi động BUS: CPU gửi tín hiệu thông qua BUS hệ thống
đến các bộ phận của hệ thống máy tính, để báo rằng máy đang
vận hành.
3. Kiểm tra màn hình
4. Kiểm tra bộ nhớ
5. Khởi động các thiết bị ngoại vi chuẩn được nối với máy tính:

6. Tạo bảng các vector ngắt:
7. Kiểm tra xem có ROM mở rộng không:
Nếu POST phát hiện có ROM mở rộng, thì POST sẽ
chuyển quyền điều khiển cho nó, để nó tự khởi động lấy, sau
khi khởi động xong, nó trả lại quyền điều khiển cho POST để
tiếp tục.
8. Gọi chương trình tải Bootstrap:
Cuối cùng POST gọi chương trình con bootstrap có trong
ROM, chương trình này làm nhiệm vụ đọc sector (1, 0, 0) -
sector 1, track 0, side 0. Nếu đọc thành công, POST sẽ chuyển
quyền điều khiển cho chương trình chứa trong sector này, chư
ơng trình đó sẽ tiếp tục nạp nhân của hệ điều hành vào bộ nhớ
trong

1.1.2. BIOS SETUP
Chương trình BIOS SETUP sẽ được kích hoạt nhờ nhấn một phím hay tổ hợp
phím đặc biệt trong quá trình POST.
1.1.3. BOOTSTRAP
Bootstrap là thủ tục đọc đĩa để tìm và thực hiện sector khởi động chính -
sector (1, 0, 0) trên đĩa hệ thống.
1.1.4. BIOS
BIOS trên bảng mạch chính thường bao gồm các trình điều khiển các thành
phần cơ bản của hệ thống như: bàn phím, ổ đĩa mềm, ổ đĩa cứng, các cổng,...
1.2. Một số lưu ý về ROM BIOS
1. Vì BIOS là phần mã chính được lưu trữ trong loại ROM này nên người ta thường
gọi nó là ROM BIOS.
2. Trong các máy cũ, ROM BIOS trên bảng mạch chính có thể có 5, 6 chip nhưng
hầu hết các PC ngày nay chỉ có duy nhất một chip.
3. BIOS Plug and Play: đây là một công nghệ được thiết kế nhằm giúp người sử
dụng có thể dễ dàng mở rộng chức năng của hệ máy tính. Một hệ máy tính Plug and
Play bao gồm 3 thành phần chính sau đây:
- BIOS Plug and Play.
- Extended System Configuration Data (ESCD).
- Hệ điều hành Plug and Play.

1.3. Các nhà sản xuất ROM BIOS

2. RAM CMOS

2.1. Cơ bản về RAM CMOS
Các thông tin về cấu hình hệ thống được ghi ở trong ROM là cố định,
không thể thay đổi. Nhưng việc kết nối với các thiết bị phần cứng của mỗi hệ
thống máy tính là khác nhau về số lượng và chủng loại, cho nên các nhà sản
suất không thể kết nối cứng trong ROM được. Để giải quyết vấn đề này, các

máy tính trước đây sử dụng các công tắc điều khiển để chọn các bộ phận có
trong hệ máy tính. Ngày nay, người ta có một phương pháp tốt hơn là bổ
sung một vi mạch có tên RAM CMOS (Random Access Memory
Complementary Metal Oxide Semiconductor) để lưu giữ các thông tin cấu
hình của hệ thống máy tính. Các thông tin cấu hình trong RAM CMOS có
thể được thay đổi nhờ chương trình BIOS SETUP nằm trong ROM BIOS.
Hai chip ROM BIOS và RAM CMOS là hoàn toàn khác nhau, thường có sự
hiểu lầm cho rằng hai loại chip này chỉ là một vì chương trình SETUP trong
ROM BIOS được sử dụng để cài đặt và lưu trữ các cấu hình của máy trong
RAM CMOS.

2.1. Cơ bản về RAM CMOS
Trên bảng mạch chính có một chip RTC/NVRAM (Real Time Clock /
None Volatile Random Access Memory - Đồng hồ thời gian thực / bộ nhớ
truy cập ngẫu nhiên bất biến). Chip RAM CMOS thực chất là một chip đồng
hồ số cộng thêm một số byte nhớ. Những chip RAM CMOS đầu tiên được sử
dụng trên máy PC là chip Motorola MC 146818 có 64 bytes nhớ, trong đó có
10 bytes dành cho chức năng đồng hồ. Nó gọi là "bất biến" vì nó được chế
tạo bằng công nghệ CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor), vì
vậy tiêu thụ rất ít năng lượng (cường độ dòng điện chỉ khoảng 1/1000000 A),
và năng lượng luôn được cung cấp bởi một pin trên bảng mạch chính. Người
ta hay quen gọi chip này là RAM CMOS (RAM chế tạo theo công nghệ
CMOS). Khi ta vào trình BIOS SETUP, thiết lập các thông số cấu hình và sau
đó ghi vào trong RAM CMOS. Trong các bảng mạch chính hiện đại ngày
nay, đặc biệt là trong các hệ thống Plug and Play, dung lượng của RAM
CMOS có thể lên tới 2MB, thậm chí có thể hơn. Một số hệ thống chất lượng
cao hiện nay có loại RAM CMOS chứa luôn pin trong chip, các chip này có
tuổi thọ rất cao, một số hệ thống còn không sử dụng cả pin như các hệ thống
của Hewlett Packard, mà có một tụ điện tự động nạp điện, mỗi khi hệ thống
được cắm vào nguồn (không nhất thiết phải bật máy). Nếu hệ thống không

được cắm vào nguồn, tụ điện sẽ nuôi được RAM CMOS trong một tuần.

2.2. Một số trục trặc thường gặp về RAM CMOS
Nếu ta nhận được thông báo chạy SETUP mỗi khi bật máy, có thể pin
nuôi RAM CMOS đã bị hết hoặc hỏng. Vì vậy, các thông tin cấu hình ghi
trong nó đã bị mất. Khi đó, ta phải kiểm tra để xác định nguyên nhân và khắc
phục.
Khi máy ở trong quá trình POST, nếu chương trình POST phát hiện
thấy một số thông số phần cứng trong hệ thống không khớp với các thông tin
được lưu giữ trong RAM CMOS thì nó sẽ nhắc ta chạy chương trình setup để
khai báo lại cho đúng.
Trong bộ nhớ RAM CMOS các thông tin cấu hình của máy lưu giữ
trong nó được bảo vệ bởi kỹ thuật checksum, nó tính tổng các byte trong
miền được bảo vệ theo một thuật toán đặc biệt và ghi kết quả vào 2 ô nhớ có
địa chỉ 2Eh và 2Fh của RAM CMOS. Mỗi khi khởi động máy, chương trình
POST đọc tham số lưu trữ trong RAM CMOS để xác định cấu hình của hệ
thống, đồng thời nó tính lại checksum và so sánh với từ checksum đã được
ghi, nếu khác nhau thì chứng tỏ nội dung vùng nhớ cần được bảo vệ đã bị
thay đổi, chương trình POST sẽ thông báo cho người sử dụng chạy chương
trình setup để khai báo lại cấu hình cho đúng.

3. Chạy chương trình BIOS SETUP
3.1. Vào chương trình BIOS SETUP
ấn Del: máy ĐNA
ấn F1: máy IBM
ấn F2: máy ACER, DEL
ấn F10: máy COMPAQ-HP
Hầu hết các hệ thống đã được cấu hình bởi các
nhà sản xuất và các nhà phân phối sản phẩm. Chúng
ta không cần phải vào BIOS SETUP khi không cần

thiết hoặc không nhận được một thông báo yêu cầu.
Hệ thống sẽ khởi động lại ngay lập tức khi ta ra
khỏi BIOS SETUP

Chương III
Bộ nguồn bên trong máy Tính
Trong hệ thống máy tính, bộ nguồn đóng vai trò rất quan trọng, bởi vì
nó làm nhiệm vụ chuyển đổi và cung cấp năng lượng cho hầu hết các thành
phần khác trong hệ thống. Theo kinh nghiệm thì bộ nguồn là một trong
những bộ phận hay xảy ra hư hỏng nhất, đặc biệt là những nhà lắp ráp chọn
những bộ nguồn rẻ tiền. Từ sự trục trặc của bộ nguồn dẫn đến hư hỏng các
thành phần khác mà nó cung cấp điện.
Mặc dù là một thành phần quan trọng của hệ máy tính, nhưng khi mua
một hệ máy tính người ta thường chỉ quan tâm các bộ phận như: bộ vi xử lý,
bộ nhớ, ổ đĩa cứng, ... Đa số người dùng không quan tâm tới bộ nguồn hoặc
cùng lắm là quan tâm tới công suất của chúng mà thôi. ít ai quan tâm rằng bộ
nguồn có ổn định không, dòng một chiều thế nào, tín hiệu có nhiễu không,...
Vì những lí do trên mà trong chương này chúng ta sẽ nghiên cứu kỹ về
bộ nguồn để thấy được rõ hơn vai trò, các tính năng kỹ thuật, và vấn đề các
sự cố và cách khắc phục đối với bộ nguồn.

1. Chức năng của bộ nguồn
Cung cấp nguồn 1 chiều: 3,3v, 5v, 12v
2. Nguyên lí hoạt động
2.1. Bộ nguồn nuôi tuyến tính

Hình 3 - 1: Sơ đồ khối của bộ nguồn nuôi tuyến tính
*Ưu điểm và nhược điểm của bộ nguồn nuôi tuyến tính
Bộ nguồn nuôi tuyến tính có cấu tạo đơn giản, dễ
sửa chữa. Tuy nhiên, nó có nhược điểm là phát ra

nhiều nhiệt, cồng kềnh, đặc tuyến một chiều chưa
tốt,...
A
C
Máy hạ thế
Chỉnh lư
u và lọc
Mạch điều
chỉnh
DC


Ưu điểm và nhược điểm của bộ nguồn nuôi chuyển mạch
Ưuđiểm:
+ Kích thước nhỏ, nhẹ nhưng hiệu suất cao.
+ Thay vì phải vứt bỏ phần điện áp dư thừa dưới dạng nhiệt, nó chỉ đóng mạch
phần công suất cần thiết cho lối ra mà thôi. Điều đó cũng có tác dụng như một
ổn áp.
+ Với tần số cao, bộ lọc sẽ giảm thiểu rất nhiều về điện dung và do đó đặc tuyến
một chiều sẽ tốt lên rất nhiều.
Nhược điểm:
Nhược điểm của bộ nguồn nuôi này là cấu tạo phức tạp, khó tìm chỗ hỏng hóc
và sửa chữa.
2.2. Bộ nguồn chuyển mạch
Chuyển mạch
Chỉnh
lưu và
lọc
Chỉnh lư
u và lọc

Hạ áp
Điều biến
xung


3. Các loại bộ nguồn nuôi
AT, ATX
Bộ nguồn ATX chỉ có một giắc cắm vào bảng mạch chính có 20 chân đư
ợc đánh dấu làm cho khó có thể cắm nhầm như các giắc cũ. Hơn nữa
nó còn cung cấp nguồn +3,3V, do đó hạn chế được bộ điều áp trên
bảng mạch chính để chuyển đổi nguồn +5V thành +3,3V là nguyên
nhân sinh ra nhiệt trên bảng mạch chính.
Bộ nguồn ATX còn có thêm tín hiệu Power_On (PS_On) và 5V_Standby
(5VSB) còn thường được gọi là Soft Power. Power_On là một tín hiệu
cho bảng mạch chính được hệ điều hành Windows 9x/2000 sử dụng để
điều khiển nguồn của hệ thống bằng phần mềm. Cũng nhờ tín hiệu này
mà các chức năng như Wake On Ring hay Wake On Lan có thể bật hệ
thống khi nhận tín hiệu từ Modem hay Card mạng. Tín hiệu
5V_Standby luôn được kích hoạt và cung cấp cho bảng mạch chính
một lượng điện hạn chế ngay cả khi hệ thống đã tắt và cho phép bật
các tính năng ở trên, các tính năng này được điều khiển thông qua
BIOS.

4. Công suất của các bộ nguồn nuôi

Các bộ nguồn nuôi không giống nhau trong các máy vi
tính khác nhau. Trị số công suất của nguồn nuôi là tổng số
công suất mà nó đưa ra được tính bằng watt.

Việc xác định nguồn nuôi là một yếu tố rất quan trọng khi

xây dựng một hệ máy mới hoặc nâng cấp một hệ máy cũ.
Chẳng hạn, một ổ đĩa cứng khi khởi động đòi hỏi dòng 5A trên
đường dây 12V. Nếu ta mắc vào hệ máy cũ với nguồn nuôi
65W, khiến cho bộ nguồn quá tải mỗi khi bật máy dẫn đến bị
hỏng.

Lo¹i thiÕt bÞ Dßng tiªu thô
B¶ng m¹ch chÝnh 5v*2A
Card mµn h×nh 5v*1A
æ mÒm
5v*0.5A
12v*1A
æ CDROM
12v*5A
æ cøng
5v*0.75A
12v*5A

5. Điện áp ra và các đầu nối của bộ nguồn
5.1. Bộ nguồn nuôi AT
5.2. Bộ nguồn nuôi ATX
Bộ nguồn ATX phải kiểm tra và thử nghiệm bên trong trư
ớc khi cho phép hệ thống khởi động. Nếu thử nghiệm thành
công, bộ nguồn gửi một tín hiệu đặc biệt qua chân Power Good
(PG) tới bảng mạch chính, tín hiệu này được nhận bởi chip
định thời của bộ xử lý. Chip này sẽ điều khiển đường khởi
động lại cho bộ xử lý. Nếu tín hiệu PG không có, chip định
thời sẽ điều khiển khởi động lại máy liên tiếp, ngăn chặn sự
hoạt động của hệ thống. Vì vậy, máy sẽ bật / tắt bất thường khi
nguồn cung cấp điện yếu hay không ổn định.

6. Một số điều cần lưu ý và một số sự cố thông thường
*Lợi ích của một bộ nguồn tốt
Một hệ thống có một bộ nguồn công suất lớn và chất lư
ợng cao sẽ bảo vệ hệ thống của bạn và sẽ không bị
ảnh hưởng khi có một trong những tình trạng sau xẩy
ra:
+ Mất điện bất thường.
+ Nguồn yếu.
+ Một xung điện cao lên tới 2500v đặt trực tiếp đầu vào
dòng xoay chiều (ví dụ như sét).

7. Vấn đề tắt nguồn

Việc tắt hệ thống một cách thường xuyên có thể gây nguy hại
cho các thành phần bên trong hệ thống. Khi bật/tắt làm cho
nhiệt độ thay đổi đột ngột làm cho các linh kiện nở ra/co lại,
sau một thời gian sẽ gây nguy hiểm cho nhiều bộ phận của
máy tính, chẳng hạn:

1. Làm cho các con chip được cắm vào đế cắm có thể tách dần
ra và hơi ẩm có thể lọt vào gây ô xy hoá dẫn đến lỗi tiếp xúc.

2. Các đường dây và công tắc có thể bị gẫy, các bảng mạch
điện tử có thể bị rạn nứt, bởi vì các linh kiện điện tử được gắn
với nhau có sự khác nhau về hệ số co dãn nên có thể dẫn đến
hỏng các mối hàn.

3. Các phần tiếp xúc ở các giắc cắm có thể bị lỏng dần và gây
lỗi,v.v. Ngoài ra còn gây ảnh hưởng tới cả ổ đĩa cứng.

8. Sự cố về bộ nguồn và cách xử lý
Bộ nguồn là nơi hay xảy ra các sự cố của hệ máy PC. Sau đây
là một số lỗi có thể liên quan tới bộ nguồn:
1. Một lỗi bất kỳ khi khởi động hệ thống.
2. Tự khởi động lại hay treo máy khi đang hoạt động.
3. Quạt ổ đĩa cứng hay quạt nguồn không quay.
4. Máy quá nóng.

Bài tập cuối chương
3.1. Trình bày về chức năng và tầm quan trọng của bộ nguồn
nuôi.
3.2. Vẽ sơ đồ khối và trình bày nguyên lý hoạt động của bộ nguồn
nuôi tuyến tính.
3.3. Vẽ sơ đồ khối và trình bày nguyên lý hoạt động của bộ nguồn
nuôi chuyển mạch.
3.4. So sánh các bộ nguồn nuôi tuyến tính và chuyển mạch.
3.5. Nêu các loại bộ nguồn phổ biến hiện nay, trình bày các đặc
trưng kỹ thuật cơ bản của bộ nguồn ATX.
3.6. Khi lắp đặt thêm các thiết bị vào hệ thống máy tính thì có
phải thay bộ nguồn không?

Chương 4. Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên- RAM
1. Tổng quan về bộ nhớ, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên
1.1 Tổng quan về bộ nhớ
Bộ nhớ máy tính có nhiều loại:
- Các thanh ghi trong bộ vi xử lý làm n/v thực hiện các thao tác số học, logic
Bộ nhớ làm n/v lưu trữ lâu dài, với số lượng lớn các chương trình, dữ liệu
- Bộ nhớ bán dẫn: Ram: Lưu trữ tạm thời các chương trình, dữ liệu
Rom: Lưu trữ lâu dài.....

1.2 Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên:
Tên gọi là RAM( Random Access Memory) Là không gian làm việc của bộ
vi xử lý. Bộ nhớ này có thể truy cập ngẫu nhiên, nhanh chóng tại bất kì một
vị trí nào và thời gian truy cập là như nhau.
- Cất giữ tạm thời các chương trình, dữ liệu trong khi máy hoạt động. Khi
khởi động hay tắt máy thì dữ liệu trong RAM sẽ bị mất.
Như vậy nếu ta tăng dung lượng RAM cho máy tính thì ta có thể cùng một lúc
làm việc với nhiều chương trình hơn, việc xử lý sẽ nhanh hơn...

2. Các loại Chíp Ram
2.1 DRAM (Dynamic Random Access Memory)
Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động được cấu tạo từ những phần tử nhớ cơ
bản là những tụ điện, biểu hiện trạng thái là việc tích trữ các điện tíchvì tụ
điện hay giảm điện tích trong thời gian rất ngắn cho nên để ngăn ngừa dữ
liệu đã lưu trữ bị thay đổi, cứ vài mini giây chúng phải được làm tươi 1 lần
m điện tích trong thời gian rất ngắn cho nên để ngăn ngừa dữ liệu đã lưu
trữ bị thay đổi, cứ vài mini giây chúng phải được làm tươi 1 lần (nạp điện
tích) vì vậy gọi là RAM động. Khi làm tươi RAM bộ điều khiển bộ nhớ
(nằm trong cầu bắc) ngừng việc đọc/ghi bộ nhớ để tiến hành làm tươi.
DRAM có cấu trúc đơn giản( chỉ cần 1 transistor, 1 tụ điện để lưu trữ 1
bít thông tin) nên -> kiến trúc nhỏ gọn, dung lượng lớn, giá thành rẻ như
ng tốc độ truy cập chậm.
2.2 SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) Bộ nhớ truy cập
ngẫu nhiên động đồng bộ) là dạng mới của DRAM, được lắp đặt trong các
hệ thống bus đồng bộ có thể đạt tới tốc độ 100 MHz. Mặt khác nó còn
đồng bộ với tốc độ tốc độ lõi của CPU. Hai trang bộ nhớ cùng mở một lúc,
nên trong khi một mẫu dữ liệu đang chuyển tới CPU thì một mẫu khác đư
ợc truy tìm, điều đó làm giảm thời gian truy cập.

2.3. SRAM
- SRAM (Static Random Access Memory - Bộ
nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh) được cấu thành từ các
phần tử nhớ cơ bản là các flip - flop. - RAM
tĩnh không cần phải làm tươi thường xuyên, nên có
tốc độ nhanh hơn DRAM nhiều lần và có thể theo kịp
tốc độ CPU.
- Kích thước SRAM cũng lớn hơn DRAM (kích
thước lớn gấp 30 lần với cùng một dung lượng), giá
thành cao hơn DRAM (gấp 30 lần). Chính vì vậy nên
SRAM thường chỉ được dùng làm bộ nhớ cache.

2.4 RDRAM (Rambus DRAM)
Là thiết bị kênh hẹp chỉ có thể truyền 16 bit dữ
liệu kèm theo 2 bit chẵn lẻ đồng thời nhưng tốc độ
nhanh hơn các loại DRAM rất nhiều. Tốc độ có thể
lên tới 800MHz

2.4.1 RIMM:
- Một kênh RDRAM có thể hỗ trợ tới 32 chip RDRAM
hoặc hơn, các chip RDRAM được cài đặt nối tiếp trên một
thanh gọi là RIMM tuy nhiên việc truyền dữ liệu có thể được
tiến hành giữa bộ điều khiển và từng chip riêng biệt.
- Bus bộ nhớ là đường dẫn liên tục đi từ bộ điều khiển bộ
nhớ qua tất cả các khe cắm RIMM.
- Bus bộ nhớ của RDRAM chỉ có tốc độ 400 MHz (vì áp
dụng kỹ thuật truyền hai lần trong một chu kỳ).
- Các thanh RIMM có kích thước và hình dáng giống
DIMM, nhưng chúng không thể cắm lẫn được cho nhau.

2.4.2. Trạng thái chờ ít: nhờ áp dụng kỹ thuật truyền
hai lần trong một chu kỳ đồng hồ ở thời điểm tại sườn lên
và sườn xuống của xung nhịp đồng hồ làm giảm một nửa
thời gian chờ, nên tốc độ của RDRAM tương đương với
800 MHz mặc dù tốc độ bus chỉ là 400 MHz.

2.4.3 Bus điều khiển và bus địa chỉ:
Trong các hệ thống dùng Rambus các bus điều khiển và
địa chỉ chạy song song với bus dữ liệu.
Chúng được tách thành một bus điều khiển hàng và một
bus điều khiển cột riêng biệt.
=> Nâng cao tốc độ của bộ nhớ. Các công nghệ truyền
thống như là SDRAM đòi hỏi rằng các đường địa chỉ
hàng và cột được truyền ở trên cùng một tập các đường
địa chỉ, dẫn đến sự tranh chấp tài nguyên và hạn chế tốc
độ truy cập dữ liệu.