Nghiên cứu tìm hiểu về vi mạch tạo xung clock 8284 (clock generator) cho CPU.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
BÀI TẬP LỚN
MÔN: KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

Lớp: ĐH Khoa học máy tính 1 - K10
Nhóm sv nghiên cứu: Nhóm 1
Nguyễn Kì Anh
Nguyễn Văn Hải
Bùi Đình Đạt
Đỗ Anh Tuấn
Lê Thế Lâm

1


MỤC LỤC
I.
Tổng quan
1 - Chức năng của mạch 8284 Clock Generator
2 – các chức năng chính của mạch tạo xung 8284
3 - Vị trí mạch của mạch Clock Gen và đặc điểm nhận biết
II.

Nguyên lý hoạt động
1 – sơ đồ mạch tạo xung clock 8284
2 – Sơ đồ nguyên lý của mạch Clock Gen
3 – Điều khiển tín hiệu RESET và xung nhịp
4 – Hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa

2

I. Tổng Quan
1 - Chức năng của mạch 8284 Clock Generator (Mạch tạo xung Clock 8284)
Mạch tạo xung clock 8284 là gì ?
Clock Gen (Clock Generator - Mạch tạo xung Clock)
- Xung Clock hay còn gọi là xung nhịp chủ của máy tính, nó chính xác về mặt thời
gian vì vậy mà nó có thuật ngữ “Clock” tức là đồng hồ thời gian.
-Mạch tạo xung clock 8284 là một mạch tích hợp thiết kế đặc biệt để sử dụng với
các bộ vi xử lý 8086/8088. Ngoài mạch tạo xung còn rất nhiều mạch bổ xung cần
thiết để tạo xung nhịp (CLK) trong một hệ thống 8086/8088.
Ý nghĩa của xung Clock trên máy tính.
- Xung Clock trên máy tính có ý nghĩa hết sức quan trọng, nó đi theo các dữ liệu
Data để định nghĩa giá cho dữ liệu này, một dữ liệu Serial Data (dữ liệu nối tiếp) nếu
không có xung Clock đi cùng thì nó trở nên vô nghĩa.
- Trên các hệ thống số, các IC xử lý tín hiệu số mà không có xung Clock thì nó
không hoạt động được, vì vậy xung Clock là một điều kiện để cho các IC trên máy
tính có thể hoạt động.
- Xung Clock còn có ý nghĩa để đồng bộ dữ liệu trong toàn hệ thống máy tính.

CPU chỉ hoạt động khi có đủ 3 điều kiện: Vcc, xung Clock và tín hiệu khởi động
Reset

Chipset bắc chỉ hoạt động khi có đủ 3 điều kiện: Vcc, xung Clock và tín hiệu khởi
3


động Reset
mạch tạo xung 8284 cung cấp các chức năng hoặc các tín hiệu cơ bản sau đây:
-tạo xung clock (CLK)
-đồng bộ hóa tín hiệu RESET

-đồng bộ hóa tín hiệu READY
2 – các chức năng chính của mạch tạo xung 8284
2.1. tạo xung clock (clock generation)
Các 8284A có thể lấy được tần số hoạt động cơ bản của nó từ một trong hai nguồn:
-bên ngoài: nguồn tần số kết nối với pin EFI
- một tinh thể thạch anh kết nối với X1 và X2. Các đầu vào điều khiển F / C được sử
dụng để chọn một trong các nguồn này.
Các tần số tinh thể cần được lựa chọn tại ba lần đồng hồ CPU yêu cầu. Các 8284A
tạo ra ba tín hiệu đồng hồ: OSC, CLK và PCLK. OSC có cùng tần số tinh thể (hoặc
tần số bên ngoài) và có thể được sử dụng để kiểm tra các mạch tạo xung hoặc tần số
bên ngoài
Mạch tạo xung clock 8284 đầu vào cho chip 8284A khác. Clock là 1/3 tần số của
tinh thể (hoặc tần số bên ngoài) với một chu kỳ nhiệm vụ 33% được thiết kế để điều
khiển bộ vi xử lý 8086 trực tiếp. Các PCLK là một tín hiệu clock ngoại có tần số đầu
ra là 1/2 của Clock với 50% chu kỳ nhiệm vụ
2.2 đồng bộ hóa tín hiệu RESET
Các 8284 tạo ra một tín hiệu tích cực CAO (RESET) được sử dụng để thiết lập lại bộ
vi xử lý 8086. Tín hiệu này phải được tổ chức cao trong ít nhất 50μs để đảm bảo một
thiết lập lại chính xác bộ vi xử lý.
2.3 đồng bộ hóa tín hiệu READY
Các tín hiệu READY được sử dụng bởi các thiết bị chậm (bộ nhớ hoặc thiết bị ngoại
vi I / O ) để yêu cầu xử lý để kéo dài chu kỳ bus để cho phép các thiết bị để kết thúc
việc đọc / ghi từ / vào bus. Các 8284 tạo ra một tín hiệu READY được đồng bộ với
4


đồng hồ CPU.
3 - Vị trí mạch của mạch Clock Gen và đặc điểm nhận biết
Vị trí của mạch Clock Gen trên sơ đồ nguyên lý
- Trên sơ đồ nguyên lý, mạch Clock Gen đứng độc lập và không phụ thuộc vào các

thành phần khác trên Mainboard, mạch hoạt động đầu tiên sau khi có nguồn chính
cung cấp và tạo ra nhiều tần số Clock khác nhau cung cấp cho các thành phần khác
nhau trên Main.

Mạch tạo xung Clock trên sơ đồ nguyên lý

5


Mạch tạo xung Clock trên sơ đồ nguyên lý
Vị trí của mạch Clock Gen trên vỉ máy

6


Mạch tạo xung Clock - Clock Gen trên Mainboard GIGABYTE
mạch gồm một IC có thạch anh 14,3MHz đứng bên cạnh
Đặc điểm nhận biết mạch Clock gen trên Mainboard- Bạn hãy tìm trên
Mainboard một IC (thường là IC có hai hàng chân) và bên cạnh có thạch anh
14.3MHz => đó chính là IC tạo xung Clock, IC và thạch anh tạo nên mạch Clock
Gen.

7


Mạch Clock Gen trên Mainboard ASUS gồm một IC hai hàng chân có thạch anh
14,3MHz bên cạnh

II. Nguyên lý hoạt động

8


1 – sơ đồ mạch tạo xung clock 8284
Mạch tạo xung nhịp dùng để cung cấp xung nhịp cho µP.

Mạch tạo xung nhịp 8284
CSYNC (Clock Synchronisation): ngõ vào xung đồng bộ chung khi hệ thống có các
8284 dùng dao động ngoài tại chân EFI. Khi dùng mạch dao động trong thì phải nối
đất.
PCLK (Peripheral Clock): xung nhịp f = fX/6 (fX là tần số thạch anh)
(Address Enable): cho phép chọn các chân RDY1, RDY2 báo hiệu
trạng thái sẵn sàng của bộ nhớ hay thiết bị ngoại vi.

9


Mạch khởi động cho 8284
RDY1, RDY2 (Bus ready): tạo các chu kỳ đợi ở CPU
READY: nối đến chân READY của µP.
CLK (Clock): xung nhịp f = fX/3, nối với chân CLK của µP.
RESET: nối với chân RESET của µP, là tín hiệu khởi động lại toàn hệ thống
(Reset Input): chân khởi động cho 8284
OSC: ngõ ra xung nhịp có tần số fX
F/C (Frequency / Crystal): chọn nguồn tín hiệu chuẩn cho 8284, nếu ở mức cao thì
chọn tần số xung nhịp bên ngoài, ngược lại thì dùng xung nhịp từ thạch anh EFI
(External Frequency Input): xung nhịp từ bộ dao động ngoài
10

: chọn chế độ làm việc cho tín hiệu RDY. X1,X2: ngõ vào của thạch anh

Cần có:
— 8284A (clock generator)
— Crystal (dummy crystal)
— MINRES510R (two 510Ω resistors)

Kết nối các thành phần như trong hình và cài tần số của Crystal thành 15kHz. Lưu
ý rằng tần số này là chỉ cho mục đích mô phỏng (trong thực tế thực hiện trong
Crystal 15MHz được sử dụng)
2. Sơ đồ nguyên lý của mạch Clock Gen

11


Sơ đồ nguyên lý mạch Clock Gen

12


Chú thích:
- VDD - Chân điện áp cung cấp 3,3V
- FS0, FS1, FS2 - Chân chọn tần số Clock cho CPU
- CPU_STOP - Tín hiệu ngưng hoạt động của CPU
- PCI_STOP - Tín hiệu ngưng hoạt động của PCI
- PWRDN# - Tín hiệu tắt nguồn
- SDATA - Trao đổi dữ liệu với Chipset nam và RAM
- SCLOCK - Trao đổi xung nhịp
- PWR_GD# - Tín hiệu báo sự cố của của nguồn ATX
và các mạch ổn áp trên Main

- XTAL - Chân thạch anh
- CK_CPU - Xung Clock cấp cho CPU
- CK_MCH - Xung Clock cấp cho Chipset bắc
- CK_AGP - Xung Clock cấp cho Card Video
- CK_ICH - Xung Clock cấp cho Chipset nam
- CK_FWH - Xung Clock cấp cho ROM BIOS
13


- CK_LPC - Xung Clock cấp cho IC- SIO
- CK_LAN - Xung Clock cấp cho IC Card Net onboard
- CK_MPC - Xung Clock cấp cho khe PCI
- CK_SLOT - Xung Clock cấp cho khe PCI
- CK-14M - Xung cấp cho các IC Chipset nam, SIO, Card video
Nguyên lý hoạt động của mạch Clock Gen

Sơ đồ khối của IC - Clock Gen
- Khi có điện áp VDD 3,3V cung cấp vào các mạch trong IC, mạch dao động tạo
xung gốc bằng thạch anh 14,3MHz hoạt động tạo ra dao động chuẩn là 14,3MHz.,
sau đó các mạch tạo xung Clock sẽ lấy dao động chuẩn từ thạch anh rồi nhân với
một tỷ lệ nhất định tạo ra các tần số xung Clock khác nhau cung cấp cho các thành
phần của Mainboard.
Lưu ý:
- Tín hiệu Vtt_PWR_GD# là tín hiệu báo sự cố từ mạch Logic tập hợp từ các tín
hiệu P.G (Power Good - Báo sự cố cho nguồn ATX) , VRM_GD - Báo sự cố của
mạch ổn áp cho CPU, PG_VDDR - Báo sự cố của mạch ổn áp cho RAM và
PG_V1,5V - báo sự cố của mạch ổn áp cho Chipset
14

- Nếu một trong 4 thành phần là nguồn ATX, mạch VRM, ổn áp cho Chipset và
mạch ổn áp cho RAM có sự cố thì sẽ mất tín hiệu Vtt_PWR_GD# và mạch tạo
xung Clock sẽ không hoạt động.

Mạch báo sự cố từ các mạch ổn áp về để khống chế IC tạo xung Clock và Chipset
nam,
Khi các mạch ổn áp có sự cố => sẽ mất tín hiệu PWR_GD => Mạch Clock và
Chipset
nam sẽ không hoạt động

3. điều khiển tín hiệu RESET và xung nhịp
Bước cuối cùng là thêm hai thiết bị đầu cuối để kết nối với các bộ xử lý vi mạch
8086/8088

15


Mạch reset của mạch tạo xung clock 8284

Mạch thêm thiết bị điều khiển tạo xung và reset

16


4. Hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa
Biểu hiện của máy khi hỏng mạch Clock Gen
- Mạch Clock Gen hoạt động trước các IC trên Mainboard và hoạt động sau bộ
nguồn ATX (nguồn chính) và sau các mạch ổn áp như mạch VRM (ổn áp cho
CPU), mạch ổn áp cho RAM, cho Chipset.
- Mạch cung cấp xung Clock cho các thành phần khác trên Mainboard hoạt động

như CPU, Chipset bắc, Chipset nam, SIO, ROM BIOS, các khe AGP, PCI, IDE …
Vì vậy khi hỏng mạch Clock Gen thì Mainboard sẽ không khởi động, khi bật
công tắc quạt nguồn có quay nhưng máy không khởi động, không có âm
thanh báo sự cố, không lên màn hình.
Phương pháp kiểm tra xung Clock
- Dùng Card Test Main, gắn vào khe PCI, cấp nguồn cho Mainboard và bật công
tắc, quan sát trạng thái của đèn CLK
(Khi kiểm tra xung Clock, trên các Mainboard Pen3 bạn không cần gắn CPU, trên
các Main Pen4 bạn cần phải gắn CPU)
Lưu ý: Trước khi gắn CPU vào Main, bạn cần kiểm tra điện áp VCORE để đề
phòng mạch VRM hỏng ra điện áp tăng cao làm hỏng CPU của bạn.
* (Bạn mở nguồn bằng cách dùng tô vít hoặc panh, chập hai chân PW trên các rắc
cắm ra công tắc phía trước máy lại)

17