Bài giảng Bảo trì hệ thống (TS. Trần Quang Diệu) Chương 2

BẢO TRÌ HỆ THỐNG
Chương 2
Bo mạch chủ của máy tính


Nội dung
1.
2.
3.
4.
5.

Các bộ vi xử lý
Bộ nhớ
Các khe cắm mở rộng
Các vi điều khiển
Bài tập thực hành

Bảo trì hệ thống - Chương 2

2


2.1. Các bộ vi xử lý
 Bộ vi xử lỷ (Microprocessor hay CPU) là thành phần
quan trọng nhất của máy tính
 Là mạch tích hợp phức tạp nhất gồm rất nhiều
transistor(các CPU thế hệ ngày nay có khoảng nx108 
 transistor)
 Lịch sử phát triển

Bảo trì hệ thống - Chương 2

3


Lịch sử phát triển CPU
 1971 – Intel 4004 Là chip 4-bit với 2.300
bóng bán dẫn đạt xung nhịp 740KHz
 1972 – Intel 8008 Là chip 8-bit đầu tiên
xung nhịp 500KHz (có thể nâng lên
800KHz)
 1974 – Intel 8080 Xung nhịp được đẩy
lên 2MHz và có khả năng nhận diện được
64KB bộ nhớ

Bảo trì hệ thống - Chương 2

4


Lịch sử phát triển CPU
 1975 – MOS 6502 Được xem là đối thủ
của Intel 8080. Sản xuất bởi MOS
Corporation.
 1976 – Zilog Z80 Được 1 cựu kỹ sư
Intel phát triển. Có khả năng tương
thích của Intel 8080 nhưng cao cấp
hơn, hỗ trợ các máy tính gia đình như
ZX Spectrum
 1978 – Intel 8086 Nổi tiếng với danh

hiệu là con chip x86 đầu tiên. Xung
nhịp đạt 5MHz với 29K bóng bán dẫn
Bảo trì hệ thống - Chương 2

5


Lịch sử phát triển CPU
 1979 – Intel 8088 Là phiên bản giá rẻ
của 8086, sử dụng bus 8-bit và được
trang bị trong các máy tính IBM.
 1979 – Motorola 6800 Là chip 16-bit
nhưng nhà sản xuất mở rộng lên 32-bit.
Được trang bị trên các máy Mac đời
đầu của Apple
 1982 – Intel 80286 Là bản nâng cấp
của 8086, có xung nhịp 6MHz nhưng
các phiên bản sau lên tới 25MHz. Chip
có 134K bóng bán dẫn và khơng gian
địa chỉ 16MB
Bảo trì hệ thống - Chương 2

6


Lịch sử phát triển CPU
 1985– Intel 80386 Là chip 32-bit đầu
tiên của Intel, có 275K bóng bán dẫn
(cao hơn 100 lần so với chip 4004). Đạt
xung nhịp 40MHz

 1987 – Sun SPARC Kiến trúc của chip
Sparc đến này còn được sử dụng trong
hệ thống của Sun (nay của Oracle) và
các siêu máy tính
 1989 – Intel 80486 Nâng cấp của
80386, là chip x86 đầu tiên có hơn 1,2
triệu bóng bán dẫn. Có cache và FPU
nằm trên chip.
Bảo trì hệ thống - Chương 2

7


Lịch sử phát triển CPU
 1990 – IBM RS/6000 IBM từng thử
nghiệm các con chip RISC trong thập
niên 1970 và sau đó tạo nên máy trạm
RS/6000 vào năm 1990. Chip này được
phát triển thành chip POWER để sử
dụng trên máy tính của IBM và Apple
 1993 – Intel Pentium Là chip siêu vơ
hướng. Ban đầu có xung nhịp 60MHz
sau đó được nâng lên 300MHz. Chip có
3.1 triệu bóng bán dẫn.
 1995 – Intel Pentium Pro Cache L2 năm
trên chip, có chức năng thực thi khơng
theo trật tự
Bảo trì hệ thống - Chương 2

8

Lịch sử phát triển CPU
 1996 – AMD K5 AMD đã có nhiều năm
sản xuất chip cho Intel nhưng K5 là chip
đầu tiên họ tự thiết kế và cạnh tranh với
chip Pentium của Intel.
 1996 – DEC Strong ARM Digital
Equipment Corpration là hãng phát triển
dòng chip dựa trên kiến trúc của chip
ARM, dùng trag bị trên một số máy PDA.
Sau này StrongARM được bán lại cho
Intel
 1997 – Intel Pentium !! Có 7.5 triệu
bóng bán dẫn, xung nhịp đạt 233MHz
đến 450MHz.
Bảo trì hệ thống - Chương 2

9


Lịch sử phát triển CPU
 1999 – Pentium !!! Là phiên bản nâng
cấp của Pentium !! Sử dụng tập lệnh
SSE và có xung nhịp từ 400MHz đến
1.4GHz
 1999 – AMD Athlon Là chip đầu tiên
đánh bại chip Intel về mặt hiệu năng. Có
xung nhịp 500MHz và phiên bản sau đạt
xung nhịp 1GHz với 22 triệu bóng bán

dẫn.
 2000 – Intel Pentium 4 Sử dụng kiến
trúc Netburst, có xung nhịp 1.4GHz và có
thể tăng lên tối đa 3.8GHz. Tích hợp 42
triệu Transistor
Bảo trì hệ thống - Chương 2

10


Lịch sử phát triển CPU
 2001 – Intel Itanium Là dịng chíp 64-bit
khơng dựa trên nền tảng x86. Có khả
năng xử lý song song, nhắm tới đối
tượng là chủ doanh nghiệp nhưng không
thu được nhiều thành công.
 2002 – Intel XScaleARM Là chip nối tiếp
dòng StrongARM, được trang bị cho
nhiều máy PDA. Sau này XScale được
bán lại cho hãng Marvell vào năm 2006
 2003 – Intel Pentium-M (Centrino)
Được thiết kế dành riêng cho dịng máy
laptop. Có xung nhịp 900MHz và tích
hợp 77 triệu transistor
Bảo trì hệ thống - Chương 2

11


Lịch sử phát triển CPU

 2003 – AMD Opteron Là dong chip 64bit x86 của AMD dành cho máy trạm và
máy chủ. Tích hợp 105 triệu transistor.
 2005 – Pentimum-D Là dòng chip 2
nhân đầu tiên của intel. Intel cũng khởi
đầu xu hướng dùng chip 2 nhân trên máy
PC
 2006 – Intel Xeon 5300 Dòng chip 4
nhân đầu tiên của Intel dành cho máy
trạm và máy chủ. Thực tế là Xeon ghép
2 chip 2 nhân lại với nhau nâng tổng số
transistor tích hợp lên 582 triệu.
Bảo trì hệ thống - Chương 2

12


Lịch sử phát triển CPU
 2008– Qualcomm SnapDragon ARM Hãng
công nghệ không dây sản xuất chip hiệu
năng cao dành cho smartphone dựa trên
kiến trúc của ARM. Chíp có xung nhịp 1GHz,
tích hợp 200 triệu Transistor.
 2011 – Intel Core i3, i5, i7 Là những dòng
chip mới nhất của intel hiện nay. Có kiến
trúc Sandy Bridge, mỗi chip có tối đa 8 nhân
và tích hợp 995 triệu transistor
 2011 – ARMv8 Dịng chip 64-bit có thiết kế
cho phép những chip sau này phát triển trên
nền tảng ARMv8 có thể có đến 228 nhan.
Bảo trì hệ thống - Chương 2

13


Phân loại CPU
 Có nhiều cách để phân biệt CPU này với CPU khác
dựa trên kiến trúc thiết kế (Kentsfield, Yorkfield,
Sandy Bridge, Haswell), cơng nghệ chế tạo.
 Các thuộc tính giúp phân loại CPU
– Tốc độ CPU
– Bộ nhớ Cache
– Điện thế sử dụng

 Công nghệ chế tạo CPU
– Công nghệ siêu phân luồng (Hyper Threading
Techonology - HTT): Là công nghệ cho phép giả lập
thêm CPU trong 1 CPU vật lý
Bảo trì hệ thống - Chương 2

14


Phân loại CPU (tiếp)
 Công nghệ chế tạo CPU
– Công nghệ siêu phân luồng

Bảo trì hệ thống - Chương 2

15

Phân loại CPU (tiếp)
 Công nghệ đa nhân (multi core)
– Chế tạo CPU có hai hay nhiều nhân, xử lý vật lý hoạt
động song song với nhau, mỗi nhân đảm nhận những
cơng việc riêng biệt nhau

Bảo trì hệ thống - Chương 2

16


Phân loại CPU (tiếp)
 Cơng nghệ (Intel® Turbo Boost)
– Là cơng nghệ nâng hiệu suất máy tính lên thêm 20%, giúp hệ
thống hoạt động nhanh hơn và kéo dài lượng pin, bằng cách tự
động điều chỉnh xung nhịp của từng nhân độc lập cho phù hợp
với nhu cầu xử lý.

Bảo trì hệ thống - Chương 2

17


So sánh CPU của Intel và AMD
Bộ xử lý

Tốc độ xung nhịp
(MHz)

So với

MMX

Cache trong

Đế cắm

Cyrix MediaGX

166,180, 200, 233,
266, 300…

Pentium MMX

có

16K

Socket 7

Cyric M II

300, 333, 350…

Pentium II
Celeron

có

64K

Socket 7

AMD – K6

166, 200, 233, 266

Pentium Pro
Pentium II

có

64K

Socket 7

AMD – K6/2

300, 333, 366,
380, 400, 450,475

Pentium II

có

64K

Super Socket 7

AMD – K6-III

400, 450

Pentium III

có

320K

Super Socket 7

ADM K7

500+

Pentium III

có

128K

Super Socket 7

Bảo trì hệ thống - Chương 2

18


2.2. Bộ nhớ

 Bộ nhớ máy tính là nới lưu giữ lệnh và dữ liệu trước
khi thực hiện 1 chương trình. Sự phát triển của các
thiết bị nhớ gắn chặt với sự phát triển của MTĐT
 Ở đây chỉ đề cập tới bộ nớ trong RAM và ROM

Bảo trì hệ thống - Chương 2

19


2.2.1. Bộ nhớ RAM
 RAM – Random Access Memory là tập các thanh ghi
được đánh địa chỉ. Là nơi lưu lệnh và dữ liệu của
những quá trình xử lý đang được thực thi
 RAM thường được bố trí gần CPU nhằm cải thiện tốc
độ truy xuất dữ liệu giữa CPU với thiết bị lưu trữ ngoài.
 Dữ liệu trên RAM khơng được lưu lại khi khơng cịn
nguồn điện
 Các thuộc tính quan trọng của RAM
– Dung lượng chứa
– Tốc độ Bus
– Tốc độ lấy dữ liệu

Bảo trì hệ thống - Chương 2

20


Phân loại RAM
 Phân loại theo dạng khe cắm trên mainboard

– SIMM RAM (Single in-line memory module) – Sử dụng
nhiều trong thập niên 1980 ~ 1990. Có 72 chân
– DIMM RAM (Dual in-line memory module) – Sử dụng phổ
biến ngày nay.
•
•
•
•
•
•

172-pin MicroDIMM, used for DDR SDRAM
184-pin DIMM, used for DDR SDRAM
200-pin SO-DIMM, used for DDR SDRAM, DDR2 SDRAM
204-pin SO-DIMM, used for DDR3 SDRAM
214-pin MicroDIMM, used for DDR2 SDRAM
240-pin DIMM, used for DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM, FBDIMM DRAM
• 244-pin MiniDIMM, used for DDR2 SDRAM
Bảo trì hệ thống - Chương 2

21


Phân loại RAM (tiếp)
 SIMM RAM và DIMM RAM
SIMM RAM 30-pin

SIMM RAM 72-pin

DIMM RAM 168-pin

(SDRAM)
DIMM RAM 184-pin
(DDR SDRAM)
Bảo trì hệ thống - Chương 2

22


Phân loại RAM (tiếp)
 Phân loại theo công nghệ chế tạo:
– DRAM (Dynamic RAM):
• Sử dụng các tụ điện để lưu dữ liệu. Vì các tụ điện có xu
hướng giải điện nên nên thông tin sẽ bị mất dần trừ khi
dữ liệu được "làm tươi" lại đều đặn.
• Có cấu trúc đơn giản (chỉ cần một transistor và một tụ
điện cho mỗi bit dữ liệu), giá thành rẻ.

– SRAM (Static RAM):
• Sử dụng các flip-flop (mạch nhớ có khả năng lật trạng
thái output tùy theo tác động của input) làm phần tử
nhớ cơ bản.
• Khơng cần thao tác “làm tươi” như RAM động và có tốc
độ nhanh hơn hẳn DRAM
Bảo trì hệ thống - Chương 2

23


Các loại DRAM
 SDRAM - Synchronous Dynamic RAM Dùng xung tín

hiệu để đồng bộ hóa mọi thứ. Sử dụng phổ biến ngày
nay.
– Single Data Rate SDRAM (gọi tắt là RAM SD): 168-pin, sử dụng
trong các máy tính trang bị CPU Pentium III trở về trước.
– Double Data Rate SDRAM (gọi tắt DDRAM): 184-pin có tốc độ
tryền tải gấp đơi so với SDR nhờ sử dụng cả sườn lên và xuống
của xung nhịp để thực hiện đồng bộ.

Bảo trì hệ thống - Chương 2

24


Các loại DRAM (tiếp)
 DDR2 SDRAM (Double Data Rate 2 SDRAM)
– Thường gọi tắt là DDR2.
– Có 240 chân, xung nhịp 200/266/333/400/533 MHz

 DDR 3 SDRAM(Double Data Rate 3 SDRAM)
– Gọi tắt là DDR3
– Có 240 chân, xung nhịp 400/533/666/800 MHz

 RD RAM (Rambus Direct DRAM)
– Phát triển bởi hãng “Rambus” và có khả năng truyền
dữ liệu 16bit
– Sử dụng khe cắm RIMM (Rambus Inline Memory)
trên mainboard
Bảo trì hệ thống - Chương 2

25