Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Giáo trình kien trucmaytinh vd-lung[bookbooming.com]

565 views

Published on

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Giáo trình kien trucmaytinh vd-lung[bookbooming.com]

  1. 1. ð I H C QU C GIA THÀNH PH H CHÍ MINH L I NÓI ð UTRƯ NG ð I H C CÔNG NGH THÔNG TIN ----------o0o---------- V i m c tiêu ñưa các môn h c chuyên ngành công ngh thông tin vào h c ngay t nh ng h c kỳ ñ u trong trư ng ð i h c Công ngh thông tin, giáo trình Ki n trúc máy tính ñư c biên so n ñ c bi t cho m c ñích này và ñư c ñ nh hư ng cho sinh viên nghành công ngh thông tin năm th nh t. Giáo trình Ki n trúc máy tính này trình bày các v n ñ chung nh t, các thành ph n cơ b n nh t c u thành nên máy tính Giáo trình hi n ñ i nh m trang b cho sinh viên các n i dung ch y u trong 8 chương sau: Chương I: Trình bày l ch s phát tri n c a máy tính cũng như các tích năng m i c a máy tính trong t ng giai ño n, các thKI N TRÚC MÁY TÍNH h máy tính, ñ nh hư ng phát tri n c a máy tính và cách phân lo i máy tính. Chương II: Gi i thi u các nguyên lý ho t ñ ng chung và các tính ch t cơ b n c a các b ph n chính y u trong máy tính như: b x lý (CPU), b n m ch chính (Mainboard), các thi t b lưu tr d li u, các lo i b nh RAM, Card ñ h a, màn hình. Ngoài ra còn cho th y ñư c nh ng hình dáng và s tích h p c a các b ph n v i nhau nh m giúp sinh viên có th t mua s m, l p ráp m t máy tính cho mình. Biên so n: TS. Vũ ð c Lung Chương III: Trình bày cách bi n ñ i cơ b n c a h th ng s (như h th p phân, h nh phân, h bát phân, h th p l c phân), các cách cơ b n ñ bi u di n d li u, cách th c hi n các phép tính s h c cho h nh phân. Chương IV: Các c ng và ñ i s Boolean, các ñ nh lý trong ñ i s Boolean, cách ñơn gi n các hàm Boolean cũng như các m ch s , cách bi u di n các m ch s qua các hàm Boolean và ngư c l i, các m ch t h p cơ b n, cách thi t k các m ch ñơn gi n. Chương V: Trình bày nguyên lý h at ñ ng c a các m ch l t, các flip-flop, qui trình thi t k m t m ch tu n t và ñưa ra ví 2009 d c th cho vi c thi t k này. 1
  2. 2. Chương VI: Phân lo i ki n trúc b l nh, cách b trí ñ ach b nh , các cách mã hóa t p l nh, các l nh cơ b n c a máytính qua các l nh h p ng assembler Chương VII: Gi i thi u c u trúc c a b x lý trung tâm:t ch c, ch c năng và nguyên lý ho t ñ ng c a các b ph n bêntrong b x lý như b tính toán logic s h c, b ñi u khi n, t pcác thanh ghi. Ngoài ra còn trình bày cách t ch c ñư ng ñi dli u, di n bi n quá trình thi hành l nh và k thu t ng d n. Chương VIII: Trình bày các c p b nh , thi t k vànguyên lý ho t ñ ng c a các lo i b nh . Phương pháp ñánh giáhi u năng c a các c p b nh . Các chi n thu t thay th kh i nh ,trang nh cũng như các chi n thu t ghi vào b nh . Như ñã nói trên, giáo trình nh m gi ng d y cho sinh viênnăm th nh t do ñó nh ng ki n th c ñưa ra ch là cơ b n. ð hi usâu hơn m i v n ñ nên xem thêm trong các sách tham kh ocu i quy n giáo trình này. M c dù ñã c g ng biên so n r t công phu và k lư ng,tuy nhiên cũng khó tránh kh i nh ng thi u sót. Chúng tôi mongñư c ñón nh n các ñóng góp ý ki n c a các Th y, các b n ñ ngnghi p, các b n sinh viên và các b n ñ c nh m ch nh s a giáotrình ñư c hoàn thi n hơn. Cu i cùng xin chân thành c m ơn nh ng góp ý quí giá c acác ñ ng nghi p khi biên so n giáo trình này. Vũ ð c Lung. 2
  3. 3. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u phân ñư c dùng ngày nay trong máy tính ñi n t . Năm 1834 giáo sư toán h c trư ng ðH Cambridge (Anh), Charles Babbage (ngư i phát minh ra ñ ng h công tơ mét) ñã thi t1.1. L ch s phát tri n c a máy tính k ra máy tính v i ch 2 phép tính + và – nhưng có m t c u trúc ñáng ñ ý th i b y gi – máy tính có 4 b ph n: Trong quá trình phát tri n c a công ngh máy tính, con - b nh ,ngư i ñã ch t o ra hàng ngàn lo i máy tính khác nhau. R t nhi u - b tính toán,trong s nh ng máy tính này ñã b quên lãng ñi, ch m t s ít còn - thi t b nh p ñ ñ c các phi u ñ c l ,ñư c nh c l i cho ñ n ngày nay. ðó là các máy tính v i nh ng ý - thi t b xu t ñ khoan l lên các t m ñ ng.tư ng thi t k và nguyên lý ho t ñ ng ñ c ñáo t o nên m t t m nh Chính ý tư ng c a ông là ti n ñ cho các máy tính hi n ñ ihư ng l n ñ n các máy tính th h sau nó. ð giúp sinh viên có sau này.ñư c nh ng khái ni m cơ b n v máy tính và hi u rõ hơn b ng ð máy tính ho t ñ ng nó c n ph i có chương trình, và ôngcách nào mà con ngư i ñã phát minh ra nh ng máy tính hi n ñ i, ñã thuê cô Ada làm chương trình cho máy tính này. Cô Ada chínhd s d ng như ngày nay, trong ph n này s trình bày nh ng chi là l p trình viên ñ u tiên và ñ tư ng nh t i cô ta sau này Adati t quan tr ng v l ch s quá trình phát tri n c a máy tính. ñư c ñ t tên cho 1 ngôn ng l p trình. Tuy nhiên máy tính ñã không ho t ñ ng ñư c vì ñòi h i quá ph c t p và th i b y gi con Máy tính thư ng ñư c phân lo i thành các th h d a trên ngư i và k thu t chưa cho phép.n n t ng công ngh ph n c ng ñư c s d ng trong quá trình cht o. L ch s phát tri n máy tính có th ñư c chia thành các th h Năm 1936 К. Zus (ngư i ð c) ñã thi t k m t vài máy ñ mmáy tính sau: t ñ ng trên cơ s rơle (relay). Tuy nhiên ông không bi t gì v máy tính c a Babbage và máy tính c a ông ñã b phá h y trong m t tr n1.1.1. Th h zero –máy tính cơ h c (1642-1945) bom vào Berlin khi chi n tranh th gi i l n th 2 - 1944. Vì v y nh ng phát minh c a ông ta ñã không nh hư ng ñ n s phát tri n M c l ch s máy tính ph i nh c ñ n ñ u tiên là khi nhà bác c a k thu t máy tính sau này.h c ngư i Pháp Blez Pascal (1626-1662) vào năm 1642 ñã phátminh ra máy tính toán ñ u tiên – máy tính cơ h c v i 6 bánh quay Năm 1944 G. Iken (thu c ðH Havard M ) ñã ñ c v côngvà b d n ñ ng b ng tay. Máy c a ông ch cho phép th c hi n các trình c a Babbage và ông ñã cho ra ñ i Mark I sau ñó là Mark II.phép tính c ng và tr . Máy Mark I ra ñ i v i m c ñích chính là ph c v chi n tranh. Nó Sau 30 năm, vào năm 1672 m t nhà bác h c khác, Gotfrid n ng 5 t n, cao 2.4 m, dài 15 m, ch a 800 km dây ñi n. Tuy nhiênVilgelm Leibnits ñã ch t o ra máy tính v i 4 phép tính cơ b n (+ - vào th i ñi m ñó máy tính relay ñã qua th i và ñã b t ñ u k* /) s d ng 12 bánh quay. T khi nguyên c a máy tính ñi n t .còn là sinh viên cho ñ n h t cu cñ i, ông ñã nghiên c u các tính 1.1.2. Th h I – bóng ñèn ñi n (1945-1955)ch t c a h nh phân và là ngư i Chi n tranh th gi i th 2 b t ñ u và vào ñ u th i kỳ chi nñã ñưa ra các nguyên lý cũng như tranh tàu ng m c a ð c ñã phá h y nhi u tàu c a Anh, nh nh ngkhái ni m cơ b n nh t cho h nh 3 4
  4. 4. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi utín hi u mã hóa ñư c chuy n ñi b i thi t b ENIGMA mà quân ñ i Máy ENIAC (Electronic Numerical Integrator AndAnh ñã không th gi i mã ñư c. ð gi i mã ñòi h i m t s lư ng Computer), do John Mauchly và John Presper Eckert (ñ i h ctính toán r t l n và m t nhi u th i gian, trong khi chi n tranh thì Pensylvania, M ) thi t k và ch t o, là chi c máy s hoá ñi n tkhông cho phép ch ñ i. Vì v y chính ph Anh ñã cho thành l p ña năng ñ u tiên trên th gi i (hình 1.2).m t phòng thí nghi m bí m t nh m ch t o ra m t máy tính ñi nph c v cho vi c gi i mã nh ng thông tin này. Năm 1943 máy tính S li u k thu t: ENIAC là m t chi c máy kh ng lCOLOSSUS ra ñ i v i 2000 ñèn chân không và ñư c gi bí m t v i hơn 18000 bóng ñèn chân không, n ng hơn 30 t n,su t 30 năm và nó ñã không th tr thành cơ s cho s phát tri n tiêu th m t lư ng ñi n năng vào kho ng 140kW vàc a máy tính. M t trong nh ng ngư i sáng l p ra COLOSSUS là chi m m t di n tích x p x 1393 m2. M c dù v y, nónhà toán h c n i ti ng Alain Turing. Trong hình 1.1 là b c chân làm vi c nhanh hơn nhi u so v i các lo i máy tính ñi ndung c a Alain Turing và m t bóng ñèn chân không. cơ cùng th i v i kh năng th c hi n 5000 phép c ng trong m t giây ñ ng h . Bóng ñèn chân không Hình 1.1. Alain Turing v i bóng ñèn chân không Chi n tranh th gi i ñã có nh hư ng l n ñ n phát tri n kthu t máy tính M . Quân ñ i M c n các b ng tính toán cho pháobinh và hàng trăm ph n ñã ñư c thuê cho vi c tính toán này trêncác máy tính tay (ngư i ta cho r ng ph n trong tính toán c n th nhơn nam gi i). Tuy nhiên quá trình tính toán này v n ñòi h i th igian khá lâu và nh m ñáp ng yêu c u c a BRL (Ballistics Hình 1.2. Máy tính ENIACResearch Laboratory – Phòng nghiên c u ñ n ñ o quân ñ i M )trong vi c tính toán chính xác và nhanh chóng các b ng s li u ñ n ði m khác bi t gi a ENIAC & các máy tính khác:ñ o cho t ng lo i vũ khí m i, d án ch t o máy ENIAC ñã ñư c ENIAC s d ng h ñ m th p phân ch không ph i nhb t ñ u vào năm 1943. phân như t t c các máy tính khác. V i ENIAC, các con s ñư c bi u di n dư i d ng th p phân và vi c tính 5 6
  5. 5. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u toán cũng ñư c th c hi n trên h th p phân. B nh c a 1.3), m t c v n c a d án ENIAC, ñưa ra ngày 8/11/1945, trong máy g m 20 "b tích lũy", m i b có kh năng lưu gi m t b n ñ xu t v m t lo i máy tính m i có tên g i EDVAC m t s th p phân có 10 ch s . M i ch s ñư c th (Electronic Discrete Variable Computer – do Ekert và Moyshly ñã hi n b ng m t vòng g m 10 ñèn chân không, trong ñó b t ñ u làm r i ng ng l i ñi thành l p công ty, sau này là Unisys t i m i th i ñi m, ch có m t ñèn tr ng thái b t ñ th Corporation). Máy tính này cho phép nhi u thu t toán khác nhau hi n m t trong mư i ch s t 0 ñ n 9 c a h th p phân. có th ñư c ti n hành trong máy tính mà không c n ph i n i dây l i Vi c l p trình trên ENIAC là m t công vi c v t v vì như máy ENIAC nh vào khái ni m chương trình lưu tr . ph i th c hi n n i dây b ng tay qua vi c ñóng/m các công t c cũng như c m vào ho c rút ra các dây cáp ñi n. Ho t ñ ng th c t : Máy ENIAC b t ñ u ho t ñ ng vào tháng 11/1945 v i nhi m v ñ u tiên không ph i là tính toán ñ n ñ o (vì chi n tranh th gi i l n th hai ñã k t thúc) mà ñ th c hi n các tính toán ph c t p dùng trong vi c xác ñ nh tính kh thi c a bom H. Vi c có th s d ng máy vào m c ñích khác v i m c ñích ch t o ban ñ u cho th y tính ña năng c a ENIAC. Máy ti p t c ho t ñ ng dư i s qu n lý c a BRL cho ñ n khi ñư c tháo r i ra vào năm 1955. V i s ra ñ i và thành công c a máy ENIAC, năm 1946 ñư c xem như năm m ñ u cho k nguyên máy tính ñi n t , k t thúc s n l c nghiên c u c a các nhà khoa h c ñã kéo dài trong nhi u năm li n trư c ñó John von Neumann Hình 1.3. Von Neumann v i máy tính EDVACMáy tính Von Neumann Máy IAS Như ñã ñ c p trên, vi c l p trình trên máy ENIAC là m t Ti p t c v i ý tư ng c a mình, vào năm 1946, von Neumancông vi c r t t nh t và t n kém nhi u th i gian. Công vi c này có cùng các ñ ng nghi p b t tay vào thi t k m t máy tính m i cól s ñơn gi n hơn n u chương trình có th ñư c bi u di n dư i chương trình ñư c lưu tr v i tên g i IAS (Institute for Advancedd ng thích h p cho vi c lưu tr trong b nh cùng v i d li u c n Studies) t i h c vi n nghiên c u cao c p Princeton, M . M c dùx lý. Khi ñó máy tính ch c n l y ch th b ng cách ñ c t b nh , mãi ñ n năm 1952 máy IAS m i ñư c hoàn t t, nó v n là mô hìnhngoài ra chương trình có th ñư c thi t l p hay thay ñ i thông qua cho t t c các máy tính ña năng sau này.s ch nh s a các giá tr lưu trong m t ph n nào ñó c a b nh . Ý tư ng này, ñư c bi t ñ n v i tên g i "khái ni m chương C u trúc t ng quát c a máy IAS, như ñư c minh h a trêntrình ñư c lưu tr ", do nhà toán h c John von Neumann (Hình hình 1.4, g m có: 7 8
  6. 6. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u M t b nh chính ñ lưu tr d li u và chương trình. 20. Dù v y, mãi ñ n cu i nh ng năm 50, các máy tính bán d n hóa M t b logic-s h c (ALU – Arithmetic and Logic Unit) hoàn toàn m i b t ñ u xu t hi n trên th trư ng máy tính. có kh năng thao tác trên d li u nh phân. Vi c s d ng ñèn bán d n trong ch t o máy tính ñã xác M t b ñi u khi n chương trình có nhi m v thông d ch ñ nh th h máy tính th hai, v i ñ i di n tiêu bi u là máy PDP-1 các ch th trong b nh và làm cho chúng ñư c th c thi. c a công ty DEC (Digital Equipment Corporation) và IBM 7094 Thi t b nh p/xu t ñư c v n hành b i ñơn v ñi u khi n. c a IBM. DEC ñư c thành l p vào năm 1957 và sau ñó 4 năm cho H u h t các máy tính hi n nay ñ u có chung c u ra ñ i s n ph m ñ u tiên c a mình là máy PDP-1 như ñã ñ c p trúc và ch c năng t ng quát như trên. Do v y chúng còn có trên. ðây là chi c máy m ñ u cho dòng máy tính mini c a DEC, tên g i chung là các máy von Neumann. v n r t ph bi n trong các máy tính th h th ba. Các máy IBM-709,7090,7094 có chu kỳ th i gian là 2 B microsecond, b nh 32 K word 16 bit. Hình 1.5 mô t m t c u Logic-s h c hình v i nhi u thi t b ngo i vi c a máy IBM 7094. ALU Thi t B b nh nh p Băng t chính xu t B CPU Kênh d li u Phi u ñ c l ñi u khi n CU Máy in dòng Hình 1.4. C u trúc c a máy IAS Kênh d li u B ñ c th1.1.3. Th h II – transistor (1955-1965) B S thay ñ i ñ u tiên trong lĩnh v c máy tính ñi n t xu t d n Tr ng thi n khi có s thay th ñèn chân không b ng ñèn bán d n. ðèn bán kênhd n nh hơn, r hơn, t a nhi t ít hơn trong khi v n có th ñư c sd ng theo cùng cách th c c a ñèn chân không ñ t o nên máy tính. Kênh d li u ðĩaKhông như ñèn chân không v n ñòi h i ph i có dây, có b ng kimlo i, có bao th y tinh và chân không, ñèn bán d n là m t thi t b Hypertapetr ng thái r n ñư c ch t o t silicon có nhi u trong cát trong tnhiên. Memory ðèn bán d n là phát minh l n c a phòng thí nghi m BellLabs trong năm 1947 b i Bardeen, Brattain và Shockley. Nó ñãt o ra m t cu c cách m ng ñi n t trong nh ng năm 50 c a th k Hình 1.5 M t c u trúc máy IBM 7094 9 10
  7. 7. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u Omnibus ñây có nhi u ñi m khác bi t so v i máy IAS mà chúng ta tính l n v i giá ch có 16000 ñô la M , so v i s ti n lênc n lưu ý. ði m quan tr ng nh t trong s ñó là vi c s d ng các ñ n hàng trăm ngàn ñô la ñ mua ñư c m t chi c máy System/360kênh d li u. M t kênh d li u là m t module nh p/xu t ñ c l p c a IBM. Tương ph n v i ki n trúc chuy n trung tâm ñư c IBM scó b x lý và t p l nh riêng. Trên m t h th ng máy tính v i các d ng cho các h th ng 709, các ki u sau này c a máy PDP-8 ñã sthi t b như th , CPU s không th c thi các ch th nh p/xu t chi d ng m t c u trúc r t ph d ng hi n nay cho các máy mini và viti t. Nh ng ch th ñó ñư c lưu trong b nh chính và ñư c th c thi tính: c u trúc ñư ng truy n. Hình 1.6 minh h a c u trúc này.b i m t b x lý chuyên d ng trong chính kênh d li u. CPU chkh i ñ ng m t s ki n truy n nh p/xu t b ng cách g i tín hi u ñi u ðư ng truy n PDP-8, ñư c g i là Omnibus, g m 96 ñư ngkhi n ñ n kênh d li u, ra l nh cho nó th c thi m t dãy các ch th tín hi u riêng bi t, ñư c s d ng ñ mang chuy n tín hi u ñi utrong máy tính. Kênh d li u th c hi n nhi m v c a nó ñ c l p khi n, ñ a ch và d li u. Do t t c các thành ph n h th ng ñ uv i CPU và ch c n g i tín hi u báo cho CPU khi thao tác ñã hoàn dùng chung m t t p h p các ñư ng tín hi u, vi c s d ng chúngt t. Cách s p x p này làm gi m nh công vi c cho CPU r t nhi u. ph i ñư c CPU ñi u khi n. Ki n trúc này có ñ linh ho t cao, cho phép các module ñư c g n vào ñư ng truy n ñ t o ra r t nhi u c u M t ñ c trưng khác n a là b ña công, ñi m k t thúc trung hình khác nhau. C u trúc ki u này c a DEC ñã ñư c s d ng trongtâm cho các kênh d li u, CPU và b nh . B ña công l p l ch các t t c các máy tính ngày nay. DEC ñã bán ñư c 50000 chi c PDP-8truy c p ñ n b nh t CPU và các kênh d li u, cho phép nh ng và tr thành nhà cung c p máy tính mini ñ ng ñ u th gi i lúc b ythi t b này ho t ñ ng ñ c l p v i nhau. gi . Máy PDP-1 Máy PDP-1 có g n 4 K word, 1 (word=18 bit) và th i gian B ñi u khi n CPU B nh chính I/O I/Ocho 1 chu kỳ là 5 microsecond. Thông s này l n hơn g n g p 2 l n ••• consoleso v i máy cùng dòng v i nó IBM-709, nhưng PDP-1 là máy tínhnh g n nhanh nh t th i b y gi và có giá bán 120000$, còn IBM-7090- có giá bán t i 1 tri u USD. Máy PDP-1 v i màn hình kính Omnibusc 512 ñi m ñư c cho ñ n ðH công ngh Massachuset và t ñâycác sinh viên ñã vi t trò chơi máy tính ñ u tiên – chò trơi chi ntranh gi a các vì sao . Hình 1.6 C u trúc ñư ng truy n PDP-8 Sau m t vài năm DEC cho ra ñ i m t hi n tư ng khác trong M t máy tính cũng ñáng chú ý n a trong giai ño n này làngành công nghi p máy tính. ðó là máy PDP-8, máy tính 12 bít. vào năm 1964, khi công ty CDC (Control Data Corporation) cho raVào lúc m t máy tính c trung cũng ñòi h i m t phòng có ñi u hòa ñ i máy tính 6600. Máy này có t c ñ cao hơn g p nhi u l n IBM-không khí, máy PDP-8 ñ nh ñ có th ñ t trên m t chi c gh dài 7094 và ñi m ñ c bi t c a máy tính này là s lý song song mà sauv n thư ng g p trong phòng thí nghi m ho c ñ k t h p vào trong này trong các siêu máy tính hay s d ng.các thi t b khác. Nó có th th c hi n m i công vi c c a m t máy 11 12
  8. 8. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u1.1.4. Th h III – m ch tích h p (1965-1980) chip. ði u này có nghĩa là giá c cho các m ch nh và lu n lý gi m m t cách ñáng k . M t ñèn bán d n ñơn l thư ng ñư c g i là m t thành - Vì nh ng thành ph n lu n lý và ô nh ñư c ñ t g nph n r i r c. Trong su t nh ng năm 50 và ñ u nh ng năm 60 c a nhau hơn trên các chip nên kho ng cách gi a cácth k 20, các thi t b ñi n t ph n l n ñư c k t h p t nh ng nguyên t ng n hơn d n ñ n vi c gia tăng t c ñ chungthành ph n r i r c – ñèn bán d n, ñi n tr , t ñi n, v.v... Các thành cho toàn b .ph n r i r c ñư c s n xu t riêng bi t, ñóng gói trong các b ch a - Máy tính s tr nên nh hơn, ti n l i hơn ñ b trí vàoriêng, sau ñó ñư c dùng ñ n i l i v i nhau trên nh ng b ng m ch. các lo i môi trư ng khác nhau.Các b ng này l i ñư c g n vào trong máy tính, máy ki m tra dao - Có s gi m thi u trong nh ng yêu c u v b ngu n vàñ ng, và các thi t b ñi n t khác n a. thi t b làm mát h th ng. - S liên k t trên m ch tích h p ñáng tin c y hơn trên các B t c khi nào m t thi t b ñi n t c n ñ n m t ñèn bán n i k t hàn. V i nhi u m ch trên m i chip, s có ít sd n, m t ng kim lo i nh ch a m t m u silicon s ph i ñư c hàn n i k t liên chip hơn.vào m t b ng m ch. Toàn b quá trình s n xu t, ñi t ñèn bán d nñ n b ng m ch, là m t quá trình t n kém và không hi u qu . Các Máy IBM System/360máy tính th h th hai ban ñ u ch a kho ng 10000 ñèn bán d n.Con s này sau ñó ñã tăng lên nhanh chóng ñ n hàng trăm ngàn, Máy IBM System/360 ñư c IBM ñưa ra vào năm 1964 là hlàm cho vi c s n xu t các máy m nh hơn, m i hơn g p r t nhi u máy tính công nghi p ñ u tiên ñư c s n xu t m t cách có k ho ch.khó khăn. ð gi i quy t nh ng v n ñ khó khăn này, năm 1958 Khái ni m h máy tính bao g m các máy tính tương thích nhau làJack Kilby và Robert Noyce ñã cho ra ñ i m t công ngh m i, m t khái ni m m i và h t s c thành công. ðó là chu i các máy tínhcông ngh m ch tích h p (Integrated circuit - IC hay vi m ch - v i cùng m t ngôn ng Assembler. Chương trình vi t cho máy nàyCHIP). có th ñư c dùng cho máy khác mà không ph i vi t l i, ñây chính là ưu ñi m n i b t c a nó. Ý tư ng thành l p h máy tính tr thành S phát minh ra m ch tích h p vào năm 1958 ñã cách m ng r t ph bi n trong r t nhi u năm sau ñó. Trong b ng 1.1 cho ta th yhóa ñi n t và b t ñ u cho k nguyên vi ñi n t v i nhi u thành t u nh ng thông s chính c a m t trong nh ng ñ i ñ u tiên c a hr c r . M ch tích h p chính là y u t xác ñ nh th h th ba c a IBM-360.máy tính. V i công ngh này nhi u transitor ñư c cho vào trongm t chip nh . H máy IBM System/360 không nh ng ñã quy t ñ nh tương lai v sau c a IBM mà còn có m t nh hư ng sâu s c ñ n ð i v i nhà s n xu t máy tính, vi c s d ng nhi u IC ñư c toàn b ngành công nghi p máy tính. Nhi u ñ c trưng c a h máyñóng gói mang l i nhi u ñi m có ích như sau: này ñã tr thành tiêu chu n cho các máy tính l n khác. - Giá chip g n như không thay ñ i trong quá trình phát tri n nhanh chóng v m t ñ c a các thành ph n trên 13 14
  9. 9. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi uThông s Model Model Model 50 Model 30 40 60T c ñ so sánh 1 3.5 10 21gi a chúngTh i gian 1 chu kỳ, 1000 625 500 250nano giâyDung lư ng b nh 64 256 256 512t i ña, KbyteS byte l y t b 1 2 4 16 Hình 1.7. Máy tính IBM 5100nh m i chu kỳS kênh d li u t i 3 3 4 6 1.1.5. Th h IV – máy tính cá nhân (1980-ñ n nay)ña B ng 1.1. Các thông s h IBM - 360 S xu t hi n c a m ch tích h p t l cao Very Large Scale Integrated (VLSI) circuit vào nh ng năm 80 cho phép ghép hàng M t s c t m c ñáng chú ý n a trong giai ño n này là: tri u transistor trên m t b n m ch. ði u ñó d n ñ n kh năng thi t k nh ng máy tính c nh , nhưng v i t c ñ cao. 1975 máy tính cá nhân ñ u tiên (Portable computer) Trong ph n ti p theo, hai thành t u tiêu bi u v công ngh IBM 5100 (hình 1.7) ra ñ i, tuy nhiên máy tính này ñã c a máy tính th h th tư s ñư c gi i thi u m t cách tóm lư c. không g t hái ñư c thành công nào. Nh ng thông s chính c a nó như sau: B nh bán d n - B nh dùng băng t Vào kho ng nh ng năm 50 ñ n 60 c a th k này, h u h t b - N ng 23 Kg nh máy tính ñ u ñư c ch t o t nh ng vòng nh làm b ng v t - Có giá 10000$ li u s t t , m i vòng có ñư ng kính kho ng 1/16 inch. Các vòng - Kh năng l p trình trên Basic này ñư c treo trên các lư i trên nh ng màn nh bên trong máy - Màn hình 16 dòng, 64 ký t tính. Khi ñư c t hóa theo m t chi u, m t vòng (g i là m t lõi) - B nh <=64Kbyte bi u th giá tr 1, còn khi ñư c t hóa theo chi u ngư c l i, lõi s ñ i di n cho giá tr 0. B nh lõi t ki u này làm vi c khá nhanh. 1979 chương trình Sendmail ra ñ i b i 1 sinh viên Nó ch c n m t ph n tri u giây ñ ñ c m t bit lưu trong b nh . ðHTH California, Berkely university cho ra ñ i BSD Nhưng nó r t ñ t ti n, c ng k nh, và s d ng cơ ch ho t ñ ng lo i UNIX (Berkely Software Distribution). tr : m t thao tác ñơn gi n như ñ c m t lõi s xóa d li u lưu trong lõi ñó. Do v y c n ph i cài ñ t các m ch ph c h i d li u ngay khi nó ñư c l y ra ngoài. 15 16
  10. 10. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u Năm 1970, Fairchild ch t o ra b nh bán d n có dung vi x lý ñơn chip 32 bit. Trong khi ñó, Intel gi i thi u b vi x lýlư ng tương ñ i ñ u tiên. Chip này có kích thư c b ng m t lõi ñơn, 32 bit c a riêng mình là chip 80386 vào năm 1985.có th lưu 256 bit nh , ho t ñ ng không theo cơ ch lo i tr vànhanh hơn b nh lõi t . Nó ch c n 70 ph n t giây ñ ñ c ra m t ði m ñáng lưu ý nh t trong giai ño n này là vào năm 1981bit d li u trong b nh . Tuy nhiên giá thành cho m i bit cao hơn ra ñ i máy IBM PC trên cơ s CPU Intel 8088 và dùng hso v i lõi t . ñi u hành MS-DOS c a Microsoft (hình 1.8). K t năm 1970, b nh bán d n ñã ñi qua 11 th h : 1K, 4K,16K, 64K, 256K, 1M, 4M, 16M, 64M, 256M và gi ñây là 1G bittrên m t chip ñơn (1K = 210, 1M = 220). M i th h cung c p khnăng lưu tr nhi u g p b n l n so v i th h trư c, cùng v i sgi m thi u giá thành trên m i bit và th i gian truy c p. B vi x lý Vào năm 1971, hãng Intel cho ra ñ i chip 4004, chip ñ u tiêncó ch a t t c m i thành ph n c a m t CPU trên m t chip ñơn. Knguyên b vi x lý ñã ñư c khai sinh t ñó. Chip 4004 có th c nghai s 4 bit và nhân b ng cách l p l i phép c ng. Theo tiêu chu nngày nay, chip 4004 rõ ràng quá ñơn gi n, nhưng nó ñã ñánh d us b t ñ u c a m t quá trình ti n hóa liên t c v dung lư ng và s c Hình 1.8. Máy tính IBM PC ñ u tiênm nh c a các b vi x lý. Bư c chuy n bi n k ti p trong quá trìnhti n hóa nói trên là s gi i thi u chip Intel 8008 vào năm 1972. ðây 1.2. Kh i các nư c XHCN và Vi t Namlà b vi x lý 8 bit ñ u tiên và có ñ ph c t p g p ñôi chip 4004. Nh c ñ n l ch s phát tri n c a máy tính, chúng ta cũng c n ð n năm 1974, Intel ñưa ra chip 8080, b vi x lý ña d ng hư ng t m nhìn ñ n các máy tính c a kh i XHCN phát minh màñ u tiên ñư c thi t k ñ tr thành CPU c a m t máy vi tính ña h u như trong các tài li u ít khi ñ c p ñ n. Vào kho ng gi a th kd ng. So v i chip 8008, chip 8080 nhanh hơn, có t p ch th phong 20, các nư c XHCN cũng ñã cho ra ñ i hàng lo t các máy tính v iphú hơn và có kh năng ñ nh ñ a ch l n hơn. các tính năng tương ñương v i các lo i máy tính c a kh i Tư b n. Chi c máy tính ñ u tiên b t ñ u ñư c xây d ng có th k ñ n ñó là Cũng trong cùng th i gian ñó, các b vi x lý 16 bit ñã b t vào năm 1950 t i trư ng Cơ khí chính xác và quang h c ( Nay làñ u ñư c phát tri n. M c dù v y, mãi ñ n cu i nh ng năm 70, các trư ng ð i h c Công ngh thông tin và quang h c). M t năm saub vi x lý 16 bit ña d ng m i xu t hi n trên th trư ng. Sau ñó ñ n ñó t i ñây ñã cho ra ñ i máy tính toán ñi n c l n ñ u tiên ra ñ inăm 1981, c Bell Lab và Hewlett-packard ñ u ñã phát tri n các b v i m c ñích gi i quy t các bài toán khoa h c và k thu t ph c t p. 17 18
  11. 11. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi uTrong kho ng t năm 1959 ñ n 1966 ñã cho ra ñ i 4 th h ti p L ch s phát tri n máy tính c a Vi t Nam có th k ñ n b ttheo c a máy này v i kh năng tính toán lên ñ n 10000 phép ñ u t năm 1968 khi chi c máy tính ñi n t do Liên Xô t ng v ñ ntính/giây. Cũng trong kho ng th i gian này t i m t trư ng khác là Vi t Nam và ñư c ñ t t i U Ban Khoa h c và K thu t Nhà nư c,Trư ng ð i h c Toán thu c Vi n Hàn lâm Khoa H c Liên Xô cũng 39 Tr n Hưng ð o, Hà N i.ti n hành xây d ng m t máy tính khác g i là Strela (Mũi tên) vàcu i năm 1953 ñã cho ra ñ i máy này. Sau ñó các dòng h c a máy Máy tính ñi n t Minsk-22 là lo i máy tính thu c th h thnày cũng ñã ñư c s n xu t hàng lo t. hai, ñư c ch t o t các linh ki n bán d n (chưa ph i là m ch t h p), k t h p k thu t cơ khí chính xác, nhưng vào th i ñi m ñó M t s các máy tính c a kh i XHCN th i b y gi có t m Minsk-22 là m t trong nh ng máy tính hi n ñ i nh t c a Liên Xô nh hư ng l n ñư c li t kê trong b ng 1.2. Trong ñó máy EC-1840, và các nư c ðông Âu, Vì v y c n ph i có m t di n tích kho ng1841 tương ñương v i máy 8086, còn máy EC-1842, 1843 tương 100m² ñ ñ t máy. H th ng máy tính ñi n t Minsk-22 g m m tñương v i 80286. Các th h sau ñó s d ng b vi x lý c a Intel. thi t b trung tâm có b nh kho ng 68K bites v i lõi Ferit t , t c ñ tính toán 5000 phép tính/giây. B nh ngoài b ng băng t , thi t PC Năm b t ñ u SX Năm k t thúc SX S lư ng b vào s li u dùng bìa và băng gi y. Ngôn ng s d ng là ngôn ng máy (n u so sánh ch c năng máy tính ñi n t Minsk-22 chЕС-1840 1986 1989 7461 tương ñương m t ph n nh c a m t dàn máy vi tính hi n ñ i).ЕС-1841 1987 1995 83937ЕС-1842 1988 1996 10193 Nh c ñ n vi c khai thác Minsk-22 không th nào quên các nhóm cán b nghiên c u c a các Vi n, Trư ng, B , ngành mà tênЕС-1843 1990 1993 3012 c a h g n bó thân thi t v i Minsk-22 như Tr n Bình, L i HuyЕС-1849 1990 1997 4966 Phương, Nguy n Tri Niên, Nguy n ð c Hi u, Hoàng Ki m,ЕС-1851 1991 1997 3142 Nguy n Bá Hào, Tr nh Văn Thư, Mai Anh, Bùi Khương…ЕС-1863 1991 1997 3069 Máy tính Minsk-22 ñã ñư c dùng ñ tính toán phương ánВМ2001 1994 - 1074 s a c u Long Biên sau khi m y nh p c u b bom M ñánh s p, ñư c dùng trong bài toán d báo th i ti t ng n h n, gi i h phương B ng 1.2. Các máy tính tiêu bi u c a Liên Xô trình khí nhi t ñ ng h c ñ y ñ b ng phương pháp h th c tích phân; gi i các bài toán tính toán d báo thu tri u; phân tích ñánh M t trong nh ng máy tính có nh hư ng l n ñ n Vi t Nam giá quan h gi a phân b mưa v i các ñi u ki n hoàn lưu khílà máy MINSK-22 cũng ñư c ra ñ i trong kho ng th i gian này. quy n; tính hàm phân b gió bão… V sau, d báo th i ti t ti p t cMáy Minsk có nhi u th h như Minsk-1, Minsk-11, Minsk-12, ñư c x lý trên máy tính Minsk-32 c a quân ñ i và ñ t k t quMinsk-14, Minsk-22,... v i kh năng tính toán lên ñ n 6000 phép ngày càng t t hơn.tính/giây. 19 20
  12. 12. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u1.3. Khuynh hư ng hi n t i các b x lý ña lõi ñã ra ñ i và các siêu máy tính v i t c ñ không tư ng ñã cũng ñã ñư c các công ty ñua nhau gi i thi u. Vi c chuy n t th h th tư sang th h th 5 còn chưa rõràng. Ngư i Nh t ñã và ñang ñi tiên phong trong các chương trình M t s c t m c ñáng chú ý trong quá trình chuy n sangnghiên c u ñ cho ra ñ i th h th 5 c a máy tính, th h c a CPU ña lõi như sau:nh ng máy tính thông minh, d a trên các ngôn ng trí tu nhân t onhư LISP và PROLOG,... và nh ng giao di n ngư i - máy thông – 1999 – CPU 2 lõi kép ñ u tiên ra ñ i (IBM Power4 cho máyminh. ð n th i ñi m này, các nghiên c u ñã cho ra các s n ph m ch )bư c ñ u và g n ñây nh t (2004) là s ra m t s n ph m ngư i máy – 2001 – b t ñ u bán ra th trư ng Power4thông minh g n gi ng v i con ngư i nh t: ASIMO (Advanced Step – 2002 – AMD và Intel cùng thông báo v vi c thành l pInnovative Mobility: Bư c chân tiên ti n c a ñ i m i và chuy n CPU ña lõi c a mình.ñ ng). V i hàng trăm nghìn máy móc ñi n t t i tân ñ t trong cơ – 2004 – CPU lõi kép c a Sun ra ñ i UltraSPARS IVth , ASIMO có th lên/xu ng c u thang m t cách uy n chuy n, – 2005 – Power5nh n di n ngư i, các c ch hành ñ ng, gi ng nói và ñáp ng m t – 03/2005 – CPU Intel lõi kép x86 ra ñ i, AMD – Opteron,s m nh l nh c a con ngư i. Th m chí, nó có th b t chư c c Athlon 64X2ñ ng, g i tên ngư i và cung c p thông tin ngay sau khi b n h i, r t – 20-25/05/2005 – AMD b t ñ u bán Opteron 2xx, 26/05g n gũi và thân thi n. Hi n nay có nhi u công ty, vi n nghiên c u Intel Pentium D, 31/05 AMD – bán Athlon 64X2c a Nh t thuê Asimo ti p khách và hư ng d n khách tham quannhư: Vi n B o tàng Khoa h c năng lư ng và ð i m i qu c gia, T các c t m c ñó cho th y s c nh tranh gay g t gi a haihãng IBM Nh t B n, Công ty ñi n l c Tokyo. Hãng Honda b t ñ u công ty s n xu t CPU hàng ñ u.nghiên c u ASIMO t năm 1986 d a vào nguyên lý chuy n ñ ng M t thành qu ngày nay n a s ñư c ng d ng trong tươngb ng hai chân. Cho t i nay, hãng ñã ch t o ñư c 50 robot ASIMO. lai g n là vi c cho ra ñ i các siêu máy tính. M t trong nh ng siêu Các ti n b liên t c v m t ñ tích h p trong VLSI ñã cho máy tính hàng ñ u c a th gi i ngày nay là máy tính Blue Gene c aphép th c hi n các m ch vi x lý ngày càng m nh (8 bit, 16 bit, 32 IBM v i 8192 CPU và cho t c ñ tình toán lên ñ n 7,3 Tfops. Tuybit và 64 bit v i vi c xu t hi n các b x lý RISC năm 1986 và các nhiên ch ng bao lâu sau nó cũng ch là chú rùa khi mà k ho chb x lý siêu vô hư ng năm 1990). Chính các b x lý này giúp c a IBM s n xu t supercomputer Blue Gene/L v i 128 dãy, 130th c hi n các máy tính song song v i t vài b x lý ñ n vài ngàn ngàn CPU, 360 Tfops, v i giá d ñ nh 267 tri u USD ñã thànhb x lý. ði u này làm các chuyên gia v ki n trúc máy tính tiên công vào 26/06/2007.ñoán th h th 5 là th h các máy tính x lý song song. Tuy nhiên siêu máy tính c a IBM v n chưa ñư c g i là nhanh nh t th gi i vì vào 06/2006 vi n nghiên c u c a Nh t ðó là vi c c a tương lai xa, còn hi n t i thì các công ty s n RIKEN thông báo cho ra ñ i máy tính MDGRAPE-3 v i t c ñ lênxu t máy tính ñang ñ nh hư ng phát tri n các máy tính v i nhi u ñ n 1 Petaflop, t c nhanh hơn t i 3 l n máy Blue Gene/L nhưngb x lý nh m gi i quy t các bài toán song song ñ tăng cư ng t c ch dùng 40.314 CPU. Máy tính này không ñư c s p vào TOP500ñ x lý chung c a máy tính. Thành qu c a vi c này là hàng lo t vì nó không ñư c dùng cho m c ñích chung mà ph c v cho vi c 21 22
  13. 13. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi unghiên c u và mô ph ng các h th ng ph c t p trong m t chươngtrình chung c a các công ty Riken, Hitachi, Intel, and NEC 1.4. Các dòng Intelsubsidiary SGI Japan. Do th trư ng Vi t Nam ch y u s d ng b vi x lý c a1.3. Phân lo i máy tính hãng này, nên ph n này s trình bày k hơn v quá trình phát D a vào kích thư c v t lý, hi u su t, giá ti n và lĩnh v c s tri n các b x lý c a Intel.d ng, thông thư ng máy tính ñư c phân thành b n lo i chính nhưsau: Intel là nhà tiên phong trong vi c s n xu t b vi x lý (BVXL) khi tung ra Intel 4004 vào năm 1971. Kh năng tính toán a) Các siêu máy tính (Super Computer): là các máy tính c a Intel 4004 ch d ng l i hai phép toán: c ng ho c tr và nó ch ñ t ti n nh t và tính năng k thu t cao nh t. Giá bán m t có th tính toán ñư c 4 bits t i m t th i ñi m. ði u ñáng kinh ng c siêu máy tính t vài tri u USD. Các siêu máy tính thư ng là ñây là toàn b "c máy" tính toán ñư c tích h p "n m" g n trên các máy tính vectơ hay các máy tính dùng k thu t vô m t chip ñơn duy nh t (hình 1.9). Trư c khi cho ra ñ i Intel 4004, hư ng và ñư c thi t k ñ tính toán khoa h c, mô ph ng các k sư ñã ch t o ra máy tính ho c là t m t t h p nhi u chip các hi n tư ng. Các siêu máy tính ñư c thi t k v i k thu t ho c là t các thành ph n linh ki n r i r c. x lý song song v i r t nhi u b x lý (hàng ngàn ñ n hàng trăm ngàn b x lý trong m t siêu máy tính). Th nhưng BVXL ñ u tiên "ñ t chân" vào ngôi nhà s c a chúng ta hi n nay l i không ph i là Intel 4004 mà là BVXL th h b) Các máy tính l n (Mainframe) là lo i máy tính ña d ng. k ti p c a nó - Intel 8080, m t máy tính 8-bit hoàn h o trên m t Nó có th dùng cho các ng d ng qu n lý cũng như các tính chip duy nh t, ñư c gi i thi u vào năm1974. Trong khi ñó, Intel toán khoa h c. Dùng k thu t x lý song song và có h 8088 m i là th h BVXL ñ u tiên "loé sáng" th c s trên th th ng vào ra m nh. Giá m t máy tính l n có th t vài trăm trư ng. ðư c gi i thi u năm 1979 và sau ñó ñư c tích h p vào các ngàn USD ñ n hàng tri u USD. máy tính cá nhân IBM xu t hi n trên th trư ng vào năm 1982, Intel 8088 có th ñư c xem như "ngư i ti n nhi m chính" c a các c) Máy tính mini (Minicomputer) là lo i máy c trung, giá b x lý th h ti p theo: Intel 80286, 80386, 80486 r i ñ n Intel m t máy tính mini có th t vài ch c USD ñ n vài trăm Pentium, Pentium Pro, Pentium II, III và IV. Do t t c ñ u ñư c c i ngàn USD. ti n d a trên thi t k cơ b n c a Intel 8088. Ngày nay, BVXL Intel Pentium 4 có th th c hi n b t kỳ ño n mã nào ñã ch y trên BVXL d) Máy vi tính (Microcomputer) là lo i máy tính dùng b vi Intel 8088 nguyên thu nhưng v i t c ñ nhanh hơn g p nhi u x lý, giá m t máy vi tính có th t vài trăm USD ñ n vài nghìn l n. ngàn USD. 23 24
  14. 14. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u S lư ng bóng bán d n: 6.000 T c ñ : 2MHz Năm 1978: B vi x lý 8086-8088 M t h p ñ ng cung c p s n ph m quan tr ng cho b ph n máy tính cá nhân m i thành l p c a IBM ñã bi n b vi x lý 8088 tr thành b não c a s n ph m ch ñ o m i c a IBM—máy tính IBM PC. Hình 1.9. B vi x lý 4004 ñ u tiên c a Intel S lư ng bóng bán d n: 29.000 T c ñ : 5MHz, 8MHz, 10MHz ð có cái nhìn bao quát hơn, chúng ta xem Quá trình pháttri n c a CPU Intel trong cac th i kỳ như sau: Năm 1982: B vi x lý 286 B vi x lý 286, còn ñư c bi t ñ n v i cái tên là 80286, làNăm 1971: B vi x lý 4004 b vi x lý Intel ñ u tiên có th ch y t t c các ph n m m ñư c vi t cho nh ng b vi x lý trư c ñó. Tính tương thích v ph n m m này 4004 là b vi x lý ñ u tiên c a Intel. Phát minh ñ t phá v n luôn là m t tiêu chu n b t bu c trong h các b vi x lý c anày nh m tăng s c m nh cho máy tính Busicom và d n ñư ng cho Intelkh năng nhúng trí thông minh c a con ngư i vào trong các thi t b S lư ng bóng bán d n: 134.000vô tri cũng như các h th ng máy tính cá nhân. T c ñ : 6MHz, 8MHz, 10MHz, 12,5MHz S lư ng bóng bán d n: 2.300 T c ñ : 108KHz Năm 1985: B vi x lý Intel 386 B vi x lý Intel 386 có 275.000 bóng bán d n – nhi u hơnNăm 1972: B vi x lý 8008 100 l n so v i b vi x lý 4004 ban ñ u. ðây là m t chip 32 bit và B vi x lý 8008 m nh g p ñôi b vi x lý 4004. Thi t b có kh năng x lý “ña tác v ”, nghĩa là nó có th ch y nhi u cácMark-8 ñư c bi t ñ n như là m t trong nh ng h th ng máy tính chương trình khác nhau cùng m t lúc.ñ u tiên dành cho ngư i s d ng gia ñình – m t h th ng mà theo S lư ng bóng bán d n: 275.000các tiêu chu n ngày nay thì r t khó ñ xây d ng, b o trì và v n T c ñ : 16MHz, 20MHz, 25MHz, 33MHzhành. S lư ng bóng bán d n: 3.500 Năm 1989: B vi x lý CPU Intel 486 DX T c ñ : 200KHz Th h b vi x lý 486 th c s có ý nghĩa khi giúp chúng ta thoát kh i m t máy tính ph i gõ l nh th c thi và chuy n sang ñi nNăm 1974: B vi x lý 8080 toán ch và nh n (point-and-click). B vi x lý 8080 ñã tr thành b não c a h th ng máy tính S lư ng bóng bán d n: 1,2 tri ucá nhân ñ u tiên – Altair. T c ñ : 25MHz, 33MHz, 50MHz 25 26
  15. 15. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi uNăm 1993: B vi x lý Pentium® Tháng 11 năm 2002: B vi x lý Intel Pentium 4 h tr Công ngh B vi x lý Pentium® cho phép các máy tính d dàng hơn Siêu phân lu ngtrong vi c tích h p nh ng d li u ‘th gi i th c” như gi ng nói, âm Intel gi i thi u Công ngh Siêu phân lu ng ñ t phá cho bthanh, ký t vi t tay và các nh ñ h a vi x lý Intel® Pentium® 4 m i có t c ñ 3,06 GHz. Công ngh S lư ng bóng bán d n: 3,1 tri u Siêu phân lu ng có th tăng t c hi u su t ho t ñ ng c a máy tính T c ñ : 60MHz, 66MHz lên t i 25%. Intel ñ t m c t c ñ m i cho máy tính v i vi c gi i thi u b vi x lý Pentium 4 t c ñ 3,06 GHz. ðây là b vi x lýNăm 1997: B vi x lý Pentium® II thương m i ñ u tiên có th x lý 3 t chu trình m t giây và ñư c B vi x lý Pentium® II có 7,5 tri u bóng bán d n này ñư c hi n th c hóa thông qua vi c s d ng công ngh s n xu t 0,13tích h p công ngh Intel MMX, m t công ngh ñư c thi t k ñ c micron tiên ti n nh t c a ngành công nghi p.bi t ñ x lý các d li u video, audio và ñ h a m t cách hi u qu . S lư ng bóng bán d n: 7,5 tri u Tháng 11 năm 2003: B vi x lý Intel® Pentium® 4 Extreme T c ñ : 200MHz, 233MHz, 266MHz, 300MHz Edition h tr Công ngh Siêu phân lu ng t c ñ 3,20 GHz ñư cNăm 1999: B vi x lý Pentium® III gi i thi u. S d ng công ngh x lý 0,13 micron c a Intel, b vi x lý Intel Pentium 4 Extreme Edition có b nh ñ m L2 dung lư ng B vi x lý Pentium® III có 70 l nh x lý m i – nh ng m 512 kilobyte, m t b nh ñ m L3 dung lư ng 2 megabyte và m tr ng Internet Streaming SIMD – giúp tăng cư ng m nh m hi u kênh truy n h th ng t c ñ 800 Mhz. B vi x lý này tương thíchsu t ho t ñ ng c a các ng d ng x lý nh tiên ti n, 3-D, streaming v i h chipset hi n t i Intel® 865 và Intel® 875 cũng như b nhaudio, video và nh n d ng gi ng nói. B vi x lý này ñư c gi i h th ng chu n.thi u s d ng công ngh 0,25 micron. S lư ng bóng bán d n: 9,5 tri u Tháng 6 năm 2004: B vi x lý Intel Pentium 4 h tr Công ngh T c ñ : 650MHz t i 1,2GHz Siêu phân lu ng ñ t m c 3,4 GHzNăm 2000: B vi x lý Pentium® 4 Tháng 4 năm 2005: Gi i thi u n n t ng s d ng b vi x lý hai B vi x lý này ñư c gi i thi u v i 42 tri u bóng bán d n nhân ñ u tiên c a Intel g m b vi x lý Intel® Pentium® Extremevà các m ch 0,18 micron. B vi x Pentium® 4 có t n s ho t ñ ng Edition 840 ch y t c ñ 3,2 GHz và m t chipset Intel® 955Xlà 1,5 gigahertz (1,5 t hertz), nhanh hơn g p 10 nghìn l n so v i Express. Các b vi x lý hai nhân ho c ña nhân ñư c phát tri nb vi x lý ñ u tiên c a Intel, b vi x lý 4004, ch y t c ñ 108 b ng cách ñưa hai hay nhi u nhân x lý hoàn ch nh vào trong m tkilohertz (108.000 hertz). b vi x lý ñơn nh t giúp qu n lý ñ ng th i nhi u tác v . S lư ng bóng bán d n: 42 tri u T c ñ : 1,30GHz, 1,40GHz, 1,50GHz, 1,70GHz, 1,80Ghz Tháng 5 năm 2005: B vi x lý Intel® Pentium® D v i hai nhân x lý – hay còn g i là “các b não” – ñư c gi i thi u cùng v i hTháng 8 năm 2001: B vi x lý Pentium 4 ñ t m c 2 GHz chipset Intel® 945 Express có kh năng h tr nh ng tính năng c a các thi t b ñi n t tiêu dùng như âm thanh vòm, video có ñ phân gi i cao và các kh năng x lý ñ h a tăng cư ng. 27 28
  16. 16. Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi uTháng 5 năm 2006: Nhãn hi u Intel Core 2 Duo ñư c công b ra Micros: là chi u r ng, tính b ng Microns, c a dây d n nh nh tth gi i và sau ñó 5 tháng chính hãng Intel ñã ñ n Vi t Nam ñ trên chip. ð d hình dung, chúng ta hãy liên tư ng ñ n tóc ngư iqu ng bá cho s n ph m m i này. có ñ dày là 100 microns. Và như chúng ta th y thì kích thư c ñ c trưng c a các ph n t gi m xu ng thì s lư ng transistor s ñư cTháng 7 năm 2006: T p ñoàn Intel công b 10 b vi x lý m i tăng lên.Intel Core 2 Duo và Core Extreme cho các h th ng máy tính ñbàn và máy tính xách. Nh ng b vi x lý m i này nâng cao t i Data Width: là chi u r ng c a b tính toán Logic-S h c ALU.40% hi u su t ho t ñ ng và nhi u hơn 40% hi u qu ti t ki m ñi n M t ALU 8 bit có th c ng/tr /nhân/… 2 s 8 bit, trong khi m tnăng so v i b vi x lý Intel® Pentium® t t nh t. Các b vi x lý ALU 32 bit có th tính toán các s 32 bit. M t ALU 8 bit s ph iCore 2 Duo có 291 tri u bóng bán d n. th c hi n 4 ch l nh ñ c ng hai s 32 bit, trong khi m t ALU 32 bit có th làm vi c này ch v i m t ch l nh duy nh t. Trong ña s B ng dư i ñây (B ng 1.3) s giúp chúng ta hi u ñư c s trư ng h p, tuy n d li u ngo i có cùng ñ r ng v i ALU, nhưngkhác bi t gi a các b x lý mà Intel ñã gi i thi u qua các năm: không ph i lúc nào cũng v y. Trong khi các CPU Pentium m i tìm n p d li u 64 bit t i cùng m t th i ñi m cho các ALU 32 bit c a chúng MIPS: vi t t t c a c m "millions of instructions per second", là thư c ño tương ñ i cho hi u năng c a CPU. Các CPU th h m i hi n nay có th làm r t nhi u vi c khác nhau khi n vi c ñánh giá b ng các giá tr MIPS m t d n ý nghĩa c a chúng. Thay th b ng MIPS, ngày nay ngư i ta dùng MFLOPS (Mera Floating Point Operations Per Second) ho c TFLOPS (Tera Floating Point Operations Per Second) ñ ñánh giá hi u năng c a máy tính. Tuy nhiên, chúng ta có th có ñư c phán ñoán chung v s c m nh tương ñ i c a các CPU t c t cu i trong b ng 1.2. B ng 1.3. T ng quan v CPU Intel 29 30
  17. 17. Chương I: Gi i thi u CÂU H I VÀ BÀI T P CHƯƠNG I1. D a vào tiêu chu n nào ngư i ta phân chia máy tính thành cácth h ?2. Hãy ñi m qua các c t m c quan tr ng và ñ c trưng cơ b n c acác máy tính th h th nh t?3. Hãy nêu ñi m ñ c bi t c a máy tính ENIAC so v i các máy tínhra ñ i trư c nó. Máy tính Von Neumann khác ENIAC ñi m nàochính?4. Hãy ñi m qua các c t m c quan tr ng và ñ c trưng cơ b n c acác máy tính th h th hai?5. Hãy ñi m qua các c t m c quan tr ng và ñ c trưng cơ b n c acác máy tính th h th ba?6. Hãy nêu m t vài ưu ñi m c a công ngh m ch tích h p. ði mñ c bi t trong các máy tính IBM System/360 là gì?7. Hãy ñi m qua các c t m c quan tr ng và ñ c trưng cơ b n c acác máy tính th h th tư?8. Khuynh hư ng phát tri n c a máy tính ñi n t ngày nay là gì?9. Vi c phân lo i máy tính d a vào tiêu chu n nào? có máy lo imáy tính?10. Hi n nay b vi x lý nào c a Intel ñang ñư c bán r ng rãi thtrư ng Vi t Nam? Hãy ñưa ra m t s lo i CPU Intel thông d ngnh t ngày nay. 31
  18. 18. Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Central Processing Unit - CPU Chương II: Control Các b ph n cơ b n c a máy tính Block ALU I/O devicesVì tính ph c t p c a các b ph n cơ b n trong máy tính, trong ph nnày tôi ch gi i thi u sơ qua hình dáng bên ngoài, v trí n m trong Main Disk Printer Registersmáy tính, ch c năng làm vi c v i m c ñích n m b t ñư c các ñ c memorytính chính, giúp ta có th tháo g , láp ráp m t máy tính ñ bàn vàhi u ñư c nguyên lý ho t ñ ng cơ b n, cũng như liên k t gi a cácthi t b trong máy tính. Bus Hình 2.1. T ch c máy tính theo hư ng BUS ñơn gi n2.1. B x lý (CPU) Ph thu c vào s bit trong các thanh ghi mà ta có CPU 8 B vi x lý CPU (Central Processing Unit) là c t lõi c a bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit. Các máy tính hi n ñ i ngày nay là lo im t máy vi tính. Nh ng b vi x lý tương thích c a các hãng như CPU 64 bit.AMD và Cyrix có cách phân b chân vi m ch và ho t ñ ng tươngthích v i x lý c a Intel, vì th chúng ta s ch nói ñ n vi x lý c a M t thông s quan trong khi l a ch n mua CPU là t c ñIntel, hãng chi m th ph n l n nh t th gi i v CPU. ñ ơc ño b ng MOPS (Millions of Operations Per Second) hay Trong hình 2.1 minh h a t ch c máy tính theo hư ng BUS ngày nay hay dùng là TFOPS (Tera Floating Point Operations Perñơn gi n. CPU là b não c a máy tính, nó ñóng vai trò thi hành Second), tuy nhiên trong th c t chúng ta l i hay d a vào t n s ghichương trình lưu trong b nh chính b ng cách n p l nh, ki m tra kèm ñ nói ñ n t c ñ tương ñ i c a CPU. Hình dáng bên ngoàichúng r i thi hành l n lư t t ng l nh. c a các CPU hi n ñ i ngày nay ñ u có d ng như hình 2.2. B ñi u khi n (control block) ch u trách nhi m tìm n p l nht b nh chính và ñ nh lo i.CPU ch a b nh nh có t c ñ cao, dùng ñ lưu tr k t qu t mth i và thông tin ñi u khi n. B nh này g m các thanh ghi(register), m i thanh ghi có m t ch c năng c th . Thanh ghi quantr ng nh t là b ñ m chương trình (PC- program counter) ch ñ nl nh s thi hành ti p theo. ALU-b x lý logic-s h c, th c hi n các phép tính s h cnhư phép c ng (+) và các lu n lý logic như logic AND, OR. AMD Athlon 64 Intel Pentium 4 Hình 2.2. Hình dáng bên ngoài CPU. 32 33
  19. 19. Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tínhCác thông s quan tr ng c a b vi x lý: GHz Pentium 4, b i vì Celeron có b nh ñ m cache L2 nh hơn và t c ñ c a kênh truy n ch (host-bus) th p hơn. a) Hãng s n xu t và model (Processor make and model) ð c bi t là gi a AMD và Intel có s khác bi t l n, AMD- Trên th trư ng máy tính cá nhân hi n nay ch y u có 2 CPU ch y v i CS th p hơn Intel, nhưng làm kho ng 50% công hãng s n xu t CPU chi m h u h t th ph n là AMD và Intel. Tuy các CPU c a 2 hãng này có nh ng ñ c tính và t c ñ g n vi c nhi u hơn Intel trong m t xung ñ ng h (clock tick). Do như nhau, nhưng không th cài ñ t m t AMD-CPU vào m t bo ñó m t AMD Athlon 64 ch y 2.0 GHz s tương ñương v i Intel P4 ch y 3.0 GHz. Chính vì CS c a AMD-CPU luôn th p m ch chính (Motherboard) dùng cho Intel-CPU và ngư c l i. hơn c a intel, nên AMD m i có các ký hi u model như 3000+ b) D ng Socket (Socket type) ñ ch ra r ng t c ñ c a nó tương ñương v i 3.0 GHz c a Intel. Tính ch t này xác ñ nh s lư ng, hình d ng, cũng như cách Kh năng CPU có th nâng s p x p các chân và như v y m i lo i CPU ph i ñư c g n vào Socket CPU g c nâng c p c p bo m ch chính có socket lo i ñó hay nói cách khác là lo i khe c m c a CPU. Trong b ng 2.1 cho th y các lo i CPU nào dùng Pentium II/III, Slot 1 không không có v i lo i Socket nào và lo i nào có th nâng c p (upgrade) ñư c, Celeron còn hình 2.3 cho th y m t s b vi x lý v i các d ng Socket Slot A không Athlon không có khác nhau. có, nhưng Celeron, Pentium 370 Celeron, Pentium III r t h n ch III, VIA 423 không Pentium 4 không có Athlon, Athlon XP, 462 có Sempron Sempron Celeron, Celeron D, Celeron D, Pentium 478 có Pentium 4 4 Socket 370 Socket 478 Socket 775 754 t t Sempron, Athlon 64 Sempron, Athlon 64 Hình 2.3. M t s lo i Socket Celeron D, Pentium Celeron D, Pentium 775 r tt t c) T c ñ ñ ng h xung (Clock Speed - CS) 4 4, Pentium D T c ñ ñ ng h xung c a CPU thư ng ñư c tính b ng Athlon 64, Athlon Athlon 64, Athlon 939 r tt t megahertz (MHz) ho c gigahertz (GHz). Chúng ta thư ng dùng 64/FX 64/FX, Athlon 64 X2 thông s này ñ nói ñ n t c ñ x lý c a CPU. Tuy nhiên, Athlon 64 FX, Athlon 64 FX, không ph i lúc nào CS c a CPU nào l n hơn thì CPU ñó cũng 940 r tt t Opteron Opteron m nh hơn. Ví d , m t 3.0 GHz Celeron CPU s ch m hơn 2.6 B ng 2.1. Các lo i socket và CPU tương ng 34 35
  20. 20. Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính d) T c ñ ñư ng truy n ch (host-bus speed) thu c cùng dòng. Con s này là m t quy ư c c a hãng Intel. S Hay còn g i là front-side bus (FSB) speed, hay FSB speed, càng cao ch ng t CPU càng t t. hay ch ñơn gi n là FSB ñ ch ra t c ñ truy n d li u gi a CPU và các vi m ch (chipset). T c ñ FSB giúp tăng hi u su t - Socket 775, ch lo i khe c m c a CPU. ðây là ñ c tính ñ c a CPU ngay c khi CPU có cùng m t CS. AMD và intel th c xét s tương h p gi a vi x lý và mainboard. Bo m ch ch ph i h hi n truy n d li u gi a b nh và cache khác nhau, nhưng b n tr lo i socket này thì vi x lý m i có th ho t ñ ng ñư c. ch t ñ u là s lư ng l n nh t c a m t gói d li u có th ñư c truy n trong m t giây. Theo cách tính này thì m t máy tính v i - Bus 533, ch t c ñ "lõi" c a ñư ng giao ti p gi a CPU và FSB là 100 MHz, nhưng trong m t chu kỳ xung ñ ng h l i mainboard. M t CPU ñư c ñánh giá nhanh hay ch m tuỳ thu c khá truy n ñư c 4 l n thì tương ñương v i m t máy tính cùng CPU l n vào giá tr này. Vi x lý ch y ñư c bus 533 thì ñương nhiên nhưng FSB h at ñ ng FSB là 400 MHz. hơn h n so v i vi x lý ch ch y ñư c bus 400 Mhz. e) Kính thư c b nh ñ m (Cache size) - 1024K, ch b nh ñ m c a vi x lý. ðây là vùng ch a thông tin trư c khi ñưa vào cho vi x lý trung tâm (CPU) thao tác. Cache là m t lo i b nh có t c ñ cao hơn r t nhi u so v i Thư ng thì t c ñ x lý c a CPU s r t nhanh so v i vi c cung c p b nh chính (main memory). Các CPU dùng hai lo i b nh thông tin cho nó x lý, cho nên, không gian b nh ñ m (cache) cache L1 (Level 1) và L2 (Level 2) ñ tăng hi u su t c a CPU càng l n càng t t vì CPU s l y d li u tr c ti p t vùng này. M t b ng cách t m th i lưu tr các d li u c n truy n gi a CPU và s Vi x lý còn làm b nh ñ m nhi u c p. S 1024 mà b n th y b nh chính vào trong cache. Cache L1 là cache n m trong ñó chính là dung lư ng b nh ñ m c p 2, 1024 KB = 1 MB. CPU và nó không th thay ñ i n u không thi t k l i CPU. Cache L2 là cache n m ngoài nhân CPU, có nghĩa là có th ch - Prescott chính là tên m t dòng vi x lý c a Intel. Dòng vi t o CPU v i kích thư c L2 khác nhau. Như v y cache càng l n x lý này có kh năng x lý video siêu vi t nh t trong các dòng vi thì càng t t, càng giúp cho t c ñ x lý chung c a máy tính x lý cùng công ngh c a Intel. Tuy nhiên, ñây là dòng CPU tương nhanh hơn. ñ i nóng, t c ñ xung ñ ng h t i ña ñ t 3.8 Ghz. Ví d : S khác bi t cơ b n gi a AMD và Intel P4 2.8Ghz (511)/Socket 775/ Bus 533/ 1024K/ Prescott CPU cónghĩa là: a) Cách ñ t tên - P4, vi t t c c a t Pentium 4, t c là tên c a lo i CPU. ðây AMDlà CPU c a hãng Intel. 2.8 Ghz, ch t c ñ xung ñ ng h c a vi x ðư c g i theo tên và không h xu t hi n xung nh p th clý. Con s này là m t trong nh ng thư c ño s c m nh c a vi x lý, c a CPU, thay vào ñó là các con s ñ so sánh nó tương ñương v ituy v y nó không ph i là t t c . ðôi lúc ch là m t con s nh m so th h Intel Pentium tương ng. Ví d trong tên g i c a CPU AMDsánh tương ñ i s c m nh c a CPU. Con s 511 phía sau con s th Athlon 64 3000+, không h xu t hi n xung nh p th c c a CPU.hi n ch t lư ng và v th c a con CPU trong toàn b các s n ph m ðây là ñi u hơi khác l ñ i v i ngư i Vi t Nam vì thư ng quen 36 37
  21. 21. Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tínhñánh giá kh năng c a CPU theo tên g i “có xung nh p kèm theo”, n a nhưng xung nh p cao luôn ñi ñôi v i v n ñ như lư ng ñi nví d như 1 m u ñ i tho i sau: năng tiêu th , hi u năng không t l thu n v i m c xung tăng thêm, và ñ c bi t là v n ñ t n nhi t.A: Máy nhà B dùng CPU gì v y ? Máy tôi dùng Pentium 4 2GHz.B: Máy c a tôi dùng CPU Pentium 4 3GHz. Khi tung ra dòng CPU Pentium 4 dùng ñ c m LGA 775,A: V y là máy b n nhanh hơn máy tôi r i. Intel ñã không còn kèm theo xung nh p trong tên g i CPU n a. H ñ t tên CPU theo t ng serie như hãng xe hơi BMW thư ng làm. Ví Cách nghĩ và g i tên như v y là do thói quen dùng CPU d như Pentium 4 630. 630 là tên 1 model CPU thu c serie 6xx.Intel . Cách so sánh hi u năng như trên s ñúng n u 2 CPU ñó ñư cs n xu t theo cùng 1 công ngh , vì khi ñó, CPU nào có xung nh p b)Các công ngh tiêu bi ucao hơn s có hi u năng t t hơn. Nhưng n u ta so sánh 2 CPU c a AMD2 hãng khác nhau, công ngh ch t o khác nhau thì hi u năng - Tích h p Memory Controller (Hình 2.4) : Trong h u h t các CPUkhông còn ñi ñôi v i xung nh p. m i, Memory Controller n m trong nhân CPU, có cùng xung nh p v i CPU (CPU có t c ñ 1,8GHz thì Memory Controller cũng cóVí d như khi so sánh 2 CPU AMD và Intel có cùng t c ñ t c ñ 1,8GHz). D li u t RAM s ñư c truy n tr c ti p vào1,8GHz, CPU AMD có hi u năng vư t tr i hoàn toàn so v i CPU CPU, ñ tr th p, không còn hi n tư ng th t c chai n a. Lúc nàyIntel. ngư i dùng càng s dùng RAM t c ñ cao thì càng có l i. Chính t ñi u trên mà hãng AMD ñã không còn ñ t tênCPU c a mình d a theo xung nh p n a. B t ñ u t dòng Athlon XPc a th h K7 tr ñi, AMD ñã ñ t tên s n ph m c a mình là tên s nph m c ng v i 1 con s phía sau . Vd: AMD Athlon XP 2500+ : con s 2500+ có ý nghĩa làCPU Athlon XP này có hi u năng tương ñương 1 CPU 2500MHzcùng c p c a Intel. Tương t như v y, CPU Athlon 64 3000+ 1800MHz ñư cAMD xác ñ nh là có hi u năng tương ñương CPU 3000MHz c aIntel. S tương ñương ñây ñư c ñánh giá trên nhi u m t và có giá Hình 2.4. B trí memory ki u AMDtr tương ñ i.Intel - Công ngh HyperTransport : ñây là công ngh k t n i tr c ti p Sau m t th i gian AMD ñưa ra cách ñ t tên m i cho dòng theo ki u ñi m-ñi m, k t n i v i RAM và chipset b ngCPU ñ bàn, Intel cũng ñã nh n ra khuy t ñi m v tên g i CPU có HyperTransport bus (HTT) có băng thông r t l n và ñư c m ñ ngkèm theo xung nh p. Khuy t ñi m ñó là h không th ñưa ra th th i 2 chi u (như hình minh h a 2.4).trư ng các CPU có t c ñ ngày càng cao ñư c. Vi ki n trúcNetBurst ñư c Intel áp d ng cho dòng CPU Pentium 4 có th ápd ng ñ s n xu t các CPU có xung nh p cao như 4-5GHz ho c hơn 38 39
  22. 22. Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tínhIntel Trong khi ñó do Intel chú tr ng vi c tăng xung t n ñã làm cho các CPU c a mình t a ra m t nhi t ñ không th ch p nh n- Intel v n s d ng ki u thi t k Memory Controller n m t i chipset ñư c. Trong th i gian g n ñây Intel cũng ñã nh n ra ñi u này và(Hình 2.5) , Memory Controller này có t c ñ nh t ñ nh ,có tên là ñang ñ u tư nhi u vào gi i quy t v n ñ này.Front Side Bus. D li u t RAM b t bu c ph i ñ n chipset r i m ivào ñư c CPU. ð tr c a thi t k này l n và luôn t n t i nút th t Trong ñi u ki n khí h u nhi t ñ i Vi t Nam, 360C c ac chai t i chipset. AMD là m t nhi t ñ r t lí tư ng, CPU t a nhi t ít, ngư i dùng không ph i lo l ng v ti ng n, v v n ñ qu t t n nhi t m t khi s d ng CPU AMD. Lúc nào h th ng dùng AMD cũng mát và tĩnh l ng. Còn ñ i v i Intel, nhi t ñ CPU cao góp ph n làm nhi t ñ thùng máy và môi trư ng tăng lên. Ngư i s d ng cũng ph i lưu ý ñ n v n ñ qu t t n nhi t vì qu t t n nhi t c a Intel quay v i t c ñ cao, ñ c bi t là khi ho t ñ ng vào ban ñêm, ti ng n do h th ng dùng Intel phát ra s gây khó ch u ñ i v i ngư i dùng. Hình 2.5. B trí memory ki u Intel Tóm l i khi mua CPU thì ngoài vi c c n chú ý các thông s v giá c , công ngh , t c ñ x lý thì còn c n lưu ý ñ n lo i socket- Công ngh Hyper Threading S d ng công ngh này giúp t n ñ ñ m b o s tương thích c a các thi t b khi l p ráp. V n ñd ng hi u qu hơn tài nguyên dư th a c a CPU, CPU Intel có t a nhi t Vi t Nam là quan tr ng cho nên cũng c n chú ý.Hyper Threading s ch y nhanh hơn CPU Intel không có HyperThreading kho ng t 10%-20%. CPU 1 nhân có Hyper Threading 2.2. B n m ch chính (Bo m ch ch , Mainboard)s ñư c h ñi u hành nh n di n thành 2 CPU (1 physical, 1 logical)nhưng ñó v n là 1 CPU ñơn lu ng, t i 1 th i ñi m thì CPU ch th c Mainboard là trung tâm ñi u khi n m i ho t ñ ng c a m t máyhi n ñư c duy nh t 1 tác v . tình và ñóng vai trò là trung gian giao ti p gi a CPU và các thi t b khác c a máy tính. B n m ch chính là nơi ñ ch a ñ ng (c m)c) T a nhi t nh ng linh ki n ñi n t và nh ng chi ti t quan tr ng nh t c a m t máy tính cá nhân như: b vi x lý CPU (central processing unit), ðây là m t thông s mà Vi t Nam ñáng ñư c quan tâm vì các thành ph n c a CPU, h th ng bus, b nh , các thi t b lưu trñi u ki n khí h u nư c ta r t nóng. Các b CPU c a AMD trư c (ñĩa c ng, CD,…), các card c m (card màn hình, card m ng, cardñây thư ng t a nhi t nhi u hơn và không thích h p cho khí h u âm thanh) và các vi m ch h tr . Do các vai trò c a nó như v y nênnóng như nư c ta. Có th chính vì di m này mà AMD không có b n m ch chính c n tho mãn nhi u ñi u ki n v c u trúc và ñ cñ u tư qu ng bá s n ph m Vi t Nam. Tuy nhiên t AMD K8 v i tính ñi n kh t khe như: g n, nh và n ñ nh v i nhi u t bên ngoài.công ngh 90nm hi n nay r t mát, không còn nóng như th h K6,K7. CPU Athlon 64 3000+ cũng không là ngo i l . 40 41
  23. 23. Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Cũng như nhi u lo i máy ñi n, ñi n t khác, mainboard và vmáy ph i tuân th theo các quy ñ nh chung v an toàn ñi n, an toànnhi u ñi n t (ñ c bi t do t n s làm vi c c a máy vi tính n mtrong gi i t n sóng viba nên r t d gây nhi u cho các máy móc khácxung quanh). Bo m ch ch ñư c s n xu t b ng công ngh m ch inPCB (Printed Circuit Board). Do s chân n i c a vi m ch ngàycàng nhi u (Core 2 Duo 775 chân) nên s lư ng dây d n trên b nm ch ngày càng nhi u khi n di n tích b n m ch cũng tăng theo n ukhông thay ñ i công ngh . S chân n i và ñ ph c t p gia tăngkhi n vi c thi t k b n m ch thêm r c r i. Ð gi i quy t v n ñnày, ngư i ta dùng m ch in nhi u l p (multi layer PCB) cho máy vitính hi n ñ i. B n m ch chính ñư c s n xu t theo l i x p ch ng(sandwich) tương t công ngh ch t o vi m ch và ngày nay có t 4 Hình 2.6. Mainboard microATX (bên trái) và ATX (bênñ n 8 l p. M t công ngh n a góp ph n thu nh kích thư c b n ph i)m ch chính là công ngh gián chi ti t SMT (surface mountedtechnology). Công ngh này cho phép dán tr c ti p vi m ch lên b n BTX – Vào năm 2004, Intel b t ñ u s n xu t lo i mainboardm ch chính, gi m b t công ngh khoan b n m ch và gi m ñáng k BTX (Balanced Technology eXtended). BTX và thùng máykích thư c v vi m ch. m i s s d ng ít qu t hơn nên máy tính ch y êm hơn và có kh năng nhi t ñ cũng th p hơn nh ng h th ng dùng chu n ATX (Advanced Technology Extended) hi n nay. Do Các ñ c tính quan tr ng trong mainboard: v y, bo m ch BTX có nhi u thay ñ i ñáng k trong cách b a)Form factor ð c tính này qui ñ nh kích thư c c a mainboard cũng như trí các thành ph n và thi t k t n nhi t. cách b trí nó trong thân máy tính (case). Chu n th ng tr hi n nay trên máy tính ñ bàn nói chung chính là ATX (Advanced b) Giao ti p v i CPU Technology Extended) 12V, ñư c thi t k b i Intel vào năm 1995 và ñã nhanh chóng thay th chu n AT cũ b i nhi u ưu ð g n CPU lên trên bo m ch ch ta dùng hai d ng cơ b n ñi m vư t tr i. N u như v i ngu n AT, vi c kích ho t ch ñ là d ng khe c m (slot) ho c chân c m (socket). D ng khe c m là b t ñư c th c hi n qua công t c có b n ñi m ti p xúc ñi n thì m t rãnh dài n m khu v c gi a mainboard dùng cho các máy tính v i b ngu n ATX b n có th b t t t b ng ph n m m hay ch ñ i cũ như PII, PIII. Hi n nay h u như ngư i ta không s d ng c n n i m ch hai chân c m kích ngu n (dây xanh lá cây và m t d ng khe c m này n a. trong các dây Ground ñen). Các ngu n ATX chu n luôn có công t c t ng ñ có th ng t hoàn toàn dòng ñi n ra kh i máy D ng chân c m (socket) là m t kh i hình vuông g m nhi u tính. Ngoài ra còn có microATX có kích thư c nh hơn ATX. chân (hình 2.7). Hiên nay ñang s d ng socket 478, 775 cho dòng Hình 2.6 cho th y m t d ng c a 2 lo i mainboard này. CPU Intel và 939, 940, AM2 cho dòng CPU c a hãng AMD. Con s ch ra trong socket tương ng v i s chân c a CPU. 42 43
  24. 24. Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Khe c m PCI Express x16, gi ng như khe PCI thông thư ng, có kh năng thay cho khe c m card ñ h a AGP có chi u dài 90 mm (kho ng 3,5"). M t khe PCI Express x16 có th truy n d li u nhanh hơn 16 l n so v i khe x1, kho ng 4 GBps d li u vào/ra cùng lúc. Trên hình 2.9 cho th y hai lo i khe c m PCI và PCI Express x16. Hình 2.7. CPU socketc) Khe c m card màn hình AGP (Array Graphic Adapter) Dùng ñ c m card ñ h a vào mainboard và có d ng nhưtrong hình 2.8. AGP l i chia làm nhi u lo i v i các t c ñ khácnhau như 1x, 2x, 4x và ñang th nh hành hi n nay là 8x. Gi a cáclo i AGP cũng có s khác nhau d ng khe c m, do ñó khi muacard ñ h a ta ph i chú ý ñ n ñi m này. Tuy nhiên các máy tính Hình 2.9. PCI (màu tr ng) và PCI Express x16 (màu ñen)hi n ñ i ngày nay có xu hư ng không dùng khe c m AGP cho cardñ h a n a mà thay vào ñó là lo i khe c m PCI Express 16x v i e) Giao di n c m c ngbăng thông l n hơn r t nhi u l n. ð n i c ng v i mainboard thư ng dùng các lo i chu n IDE, SCSI, ATA, SATA. M i lo i có giao di n riêng và không th c m c ng lo i dùng SATA vào mainboard ch có lo i IDE. ■ IDE (Intergrated Drive Electronics) ð u c m có 40 chân d ng ñinh trên mainboard ñ c m các Hình 2.8. AGP slot lo i c ng, CD, DVD (hình 2.10). M i mainboard thư ng có 2d) Khe c m PCI Express: IDE và thư ng dùng chân c m chính IDE1, ñ c m dây cáp n i v i H u h t các máy tính cao c p hi n nay ñ u ñư c trang b c ng chính, còn chân c m ph IDE2 ñ c m dây cáp n i v ikhe c m m r ng PCI Express (PCIe) cùng v i các khe c m PCI c ng th 2 ho c các CD, DVD...tiêu chu n. Khe c m chu n PCI Express h tr băng thông cao hơn ■ Serial ATA (SATA):30 l n so v i chu n PCI và th c s có kh năng thay th hoàn toàn Thay th cho chu n ATA song song có t c ñ ch m hơnkhe c m PCI l n AGP. (hay còn g i là PATA ho c EIDE), ñư c s d ng t trư c ñ n nay Khe c m PCI Express có nhi u ñ dài khác nhau, tùy thu c ñ n i ñĩa c ng và quang v i Mainboard. C ng SATA xu t hi nvào dung lư ng d li u có th h tr . Khe c m PCI Express x1 thay l n ñ u trên các Mainboard cách ñây vài năm và nhi u Mainboardcho khe PCI tiêu chu n, có chi u dài kho ng 1" (hay 26mm) và có hi n nay h tr ñ ng th i SATA và PATA.kh năng h tr ñ n 250 MBps d li u vào/ra t i cùng th i ñi m. 44 45
  25. 25. Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính ð u n i SATA có kích thư c nh hơn so v i ñ u n i PATA chia làm hai ph n nhưng không dùng ñư c lo i khe c m chovà ch h tr m t ñĩa. Do v y, ta không c n quan tâm ñ n các DDRAM. M t lo i RAM ñ i m i n a là RDRAM mà khe c m chojumper ñ thi t l p ñĩa master ho c slave như trong trư ng h p s nó cũng ñư c chia làm 3 ph n như SDRAM, nhưng cách chia khácd ng chu n PATA. Cáp SATA nh hơn nên ít gây l n x n bên nhau và chúng không dùng chung c a nhau ñư c.trong thùng máy như khi dùng cáp PATA và quan tr ng nh t là cápnh hơn gi m thi u nguy cơ gây ra tình tr ng "quá nóng" bên trong Ví d :thùng máy (cáp PATA to hơn nên có th c n tr dòng không khílưu thông trong thùng máy). Hơn th n a, ñ u n i SATA d dàng Mainboard :ASUS Intel 915GV P5GL-MX, Socket 775/ s/pkéo dài ra ngoài thùng máy ñ s d ng v i các ñĩa c ng và quang 3.8Ghz/ Bus 800/ Sound& Vga, Lan onboard/PCI Express 16X/g n ngoài. Dual 4DDR400/ 3 PCI/ 4 SATA/ 8 USB 2.0. có nghĩa là: ñĩa SATA yêu c u ph i có ñ u n i c p ñi n ñ c bi t thaycho ñ u n i 5V tiêu chu n v n dùng cho ñĩa IDE. Nhi u máy tính - ASUS Intel 915GV P5GL-MX, ñơn gi n, ñây ch là tên c a lo im i có kèm theo m t ñ u n i ñi n SATA nhưng thư ng không có bo m ch ch c a hãng Asus. nh ng máy ñ i cũ. - Socket 775 như ñã nói trên, là lo i khe c m cho CPU - s/p 3.8 Ghz ñó chính là t c ñ xung ñ ng h t i ña c a CPU mà bo m ch ch h tr . - Bus 800, ch t n s ho t ñ ng t i ña c a ñư ng giao ti p d li u c a CPU mà bo m ch ch h tr . Thư ng thì bus t c ñ cao s h tr luôn các CPU ch y bus th p hơn. Hình 2.10. Khe c m IDE và SATAf) Khe c m cho RAM (Ram slot) - PCI Express 16X là tên c a lo i khe c m card màn hình và bo Trên mainboard thư ng có hai ho c 4 khe ñ c m các thanh m ch ch . Khe PCI Express là lo i khe c m m i nh t, h tr t c ñRAM và mainboard. Trên m i khe c m RAM luôn có c n g t 2 giao ti p d li u nhanh nh t hi n nay gi a bo m ch ch và Cardñ u ñ k p ch t thanh RAM lên mainboard và gi cho các m i n i màn hình. Con s 16X th hi n m t cách tương ñ i băng thôngb n v ng hơn. Tùy vào lo i RAM (SDRAM, DDRAM, RDRAM) giao ti p qua khe c m, so v i AGP 8X, 4X mà b n có th th y trênmà giao di n khe c m s khác nhau, cho nên khi c n thay RAM m t s bo m ch ch cũ. Tuy băng thông giao ti p trên lý thuy t làho c g n thêm RAM m i c n ñ ý t i ñi m này. g p X l n, th nhưng t c ñ ho t ñ ng th c t không ph i như v y Các máy tính cũ thư ng dùng SDRAM có 168 chân và có mà còn ph thu c vào r t nhi u y u t khác như lư ng RAM trênhai khe c t ph n chân c m, do ñó khe c m RAM trên mainboard card, lo i GPU (CPU trung tâm c a card màn hình).s là m khe c m ñư c chia thành ba ph n. Trong khi DDRAM có184 chân và ch có m t khe c t gi a ph n chân c m, tương ngv i khe c m trên mainboard chia thành hai ph n. DDRAM2 cũng 46 47

×