Bài giảng kiến trúc máy tính chương 5 trường đại học công nghiệp tp hcm

Điện một chiều và xoay chiều tiếp Hình 3-1 Nguồn điện máy tính và các dây nối Các lỗ thông cho quạt Danh sách điện áp của các đầu nối trên bo mạch chủ Nguồn điện ngoài Đầu nối điện c

Chương 5:

Điện và nguồn điện

Mục tiêu

Trong chương này, bạn sẽ học:

• Các yếu tố tạo thành và các thùng máy

Các đơn vị đo và các đặc tính

của điện

Các đơn vị đo và các đặc tính của điện

• Các đặc tính của năng lượng điện được đo theo nhiều cách

– Vôn

– Ampe

– Ôm

– Wát

Các đơn vị đo và các đặc tính của điện (tiếp)

Nguồn điện ATX cung cấp những điện

áp như trên, ngoài ra còn có điện áp +3.3 V

Amp hoặc ampere (Vd: 1.5

A)

Dòng điện Một màn hình 17 in cần chưa đầy 2 A

để hoạt đọng Máy in laser cỡ nhỏ sử dụng khoảng 2 A Một ổ CD-ROM sử dụng khoảng 1 A

Ohm( Vd: 20) Điện trở Dòng điện chạy trong dây hoặc dây

cáp với điện trở gần bằng 0

Watt (Vd: 20W) Điện năng (watt được tính

bằng cách nhân hiệu điện thế với cường độ dòng điện)

Điện năng của một máy tính từ 200 đến 500 W)

Bảng 3-1 Các đơn vị đo điện

Điện một chiều và xoay chiều

Điện một chiều và xoay chiều

• Điện xoay chiều (AC) quay vòng tới lui

– Phương pháp hiệu quả để truyền điện

• Điện một chiều (DC) di chuyển theo một chiều

Điện một chiều và xoay chiều

• Hầu hết các thiết bị điện sử dụng điện

Điện một chiều và xoay chiều (tiếp)

Hình 3-1 Nguồn điện máy tính và các dây nối

Các lỗ thông cho quạt

Danh sách điện áp của các đầu nối trên bo mạch chủ

Nguồn điện ngoài

Đầu nối điện cho ổ cứng và các thiết bị khác

Đầu nối điện P1 tới bo mạch chủ Đầu nối cho ổ đĩa mềm

Dây lửa, dây mát và dây tiếp đất

• Dây lửa mang điện xoay chiều từ trạm điện

• Dây mát hoàn thành mạch điện

• Dây tiếp đất đề phòng các trường hợp điện

mất kiểm soát

Dây lửa, dây mát và dây tiếp đất

Dây lửa, dây mát và dây tiếp đất (tiếp)

Hình 3-2 Thông thường dây lửa kết hợp với dây mát để tạo thành một mạch kín trong môi trường

thiết bị điện được kiểm soát (như bóng đèn) Một tiếp xúc không kiểm soát được được coi

là ngắn mạch, và dòng điện sau đó được tiếp đất

Dây lửa, dây mát và dây tiếp đất (tiếp)

Hình 3-3 Một ổ 3 chạc có phần cắm dây lửa, mát và tiếp đất

Mát

Lửa Tiếp đất

Dây lửa, dây mát và dây tiếp đất (tiếp)

Hình 3-4 Sử dụng một bộ kiểm tra để xác định xem các dây lửa, dây mát và dây

tiếp đất được kết nối đúng hay không

Một số thành phần điện thông dụng

Một số thành phần điện thông dụng

• Transistor: cổng hoặc chuyển mạch đối

với tín hiệu điện, có thể khuếch đại dòng điện

• Tụ: có thể tích điện và điều hòa dòng điện

không ổn định

• Đi-ốt: cho phép dòng điện đi theo một

hướng, có thể được dùng để chuyển dòng xoay chiều thanh dòng một chiều

• Điện trở: giới hạn dòng điện có thể đi qua

Một số thành phần điện thông dụng (tiếp)

Hình 3-5 Những biểu tượng của các thành phần điện và sự tiếp đất

Sự tiếp đất Điện trở Tụ điện

Đi-ốt

Dụng cụ bán dẫn

Bảo vệ máy tính

Bảo vệ máy tính (tiếp)

Điện trở ngăn ngừa dòng điện

Đoạn alligator kết nối vòng tiếp đất với cây máy tính

Hình 3-6 Một vòng tiếp đất, bảo vệ các chi tiết máy đối với hiệu ứng tĩnh điện, có thể được kẹp

vào cạnh của thùng máy, loại bỏ hiệu ứng tĩnh điện giữa bạn và thùng máy

Bảo vệ máy tính (tiếp)

Hình 3-7 Một vòng tiếp đất có thể được kết nối với thảm đất, tấm thảm này được tiếp đất qua dây tiếp đất

Thảm nối đất

Vòng tiếp đất

Vòng tiếp đất được gắn vào thảm

Tiếp đất bằng dây tiếp đất

Lỗ để nối vòng tiếp đất

Bảo vệ máy tính (tiếp)

Hình 3-8 Túi bảo vệ tĩnh điện giúp bảo vệ các thành phần khỏi hiệu ứng tĩnh điện

Nhiễu điện từ (Electromagnetic

Interference - EMI)

Tránh sốc điện và nguồn điện dự phòng

• Bộ triệt tiêu sốc điện

• Bộ điều hòa điện

• Nguồn cấp điện liên tục (UPS)

• UPS thông minh

• Những điều lưu ý khi mua UPS

Bộ triệt tiêu sốc điện

• Có một hàng ổ cắm điện và công tắc bật/tắt

bảo vệ thiết bị khỏi sự tăng điện thế của dòng xoay chiều trong dây điện và dây điện thoại

• Kiểu chuyển hướng hấp thụ sốc điện

• Kiểu tuần tự ngăn chặn sốc điện lan truyền

• Được đo bằng điện thế kiểm soát, lượng năng lượng nó có thể hấp thụ

Bộ ổn áp

• Bảo vệ khỏi các xung điện

• Đồng thời điều chỉnh điện áp

• Cung cấp điện thế ổn định, liên tục khi sụt

áp

Nguồn cấp điện liên tục (Uninterruptible Power Supply - UPS)

• Cung cấp nguồn điện dự phòng khi mất điện xoay chiều

• Lọc điện xoay chiều

• Giữ ổn định cho cả sụt áp và xung điện

• Bảo vệ khỏi các xung điện rất cao có thể làm hỏng thiết bị

Nguồn cấp điện liên tục (tiếp)

Hình 3-9 Nguồn điện liên tục (Uninterruptible Power Supply – UPS)

Nguồn điện liên tục

UPS thông minh

• Được điều khiển bởi phần mềm qua cổng USB hoặc cổng kết nối song song với máy tính

• Cho phép chẩn đoán UPS

• Giám sát chất lượng dòng điện

UPS thông minh

• Giám sát % tải khi mất điện

• Gửi báo động tắt máy khi mất điện

• Khởi động hệ thống từ xa qua đường

điện thoại

Những điều cần lưu ý khi mua UPS

Những điều cần lưu ý khi mua UPS

• Chi phí

• Hoạt động của bộ nạp điện

• Đánh giá điện năng đầu ra của UPS

• Độ bình ổn dòng

• Chế độ bảo hành và các dịch vụ

• Độ đảm bảo

Những điều cần lưu ý khi mua UPS

(tiếp)

Bảng 3-2 Các nhà sản xuất UPS và trang Web của họ

Thùng máy và các định dạng (tiếp)

• Các định dạng phù hợp với nhau đảm bảo:

– Bo mạch chủ vừa với thùng máy – Nguồn điện cung cấp đúng hiệu điện thế và nối với bo mạch chủ

Thùng máy và các định dạng (tiếp)

• Các định dạng phù hợp với nhau đảm bảo:

– Các lỗ trên bo mạch chủ trùng khít với thùng máy

– Các lỗ trên thùng máy phù hợp với các cổng của bo mạch chủ

– Dây dẫn cho các công tắc và đèn phù hợp với các mấu nối trên bo mạch chủ

Các định dạng của thùng máy, nguồn

điện và bo mạch chủ (tiếp)

Hình 3-10 CPU trên bo mạch chủ AT đặt trước những khe cắm mở rộng

CPU và quạt

4 khe cắm mở rộng ISA 16-bít

3 khe cắm mở rộng PCI Cổng bàn phím

Kết nối tới nguồn điện Khe cắm RAM với hai SIMMS

Các định dạng của thùng máy, nguồn

Định dạng ATX

Định dạng ATX (tiếp)

Hình 3-12 CPU trên bo mạch chủ ATX đặt cạnh các khe cắm mở rộng và không

cản trở không gian cho card mở rộng dài

Bộ nối điện P1

Khe cắm mở rộng ISA 16 bít Khe cắm AGP

Năm khe cắm mở rộng PCI

Cổng song song Hai cổng nhóm Hai cổng USB Cổng bàn chuột

và bàn phím

Khe 1 cho Pentium III với những vật nối bổ trợ Bốn khe cắm RAM cài đặt sẵn một DIMM

Quy ước màu dây và cấp điện áp trong nguồn máy tính

hoặc COM Tất cả các mức điện áp khác đều so với dây này

• Màu cam: Dây có mức điện áp: +3,3 V

• Màu đỏ: Dây có mức điện áp +5V

• Màu vàng: Dây có mức điện áp +12V (thường quy ước đường +12V thứ nhất đối với các nguồn chỉ có một đường +12V)

• Màu xanh Blue: Dây có mức điện áp -12V

• Màu xanh Green: Dây kích hoạt sự hoạt động của nguồn Nếu nguồn ở trạng thái không hoạt động, hoặc không được nối với máy tính, ta có thể

kích hoạt nguồn làm việc bằng cách nối dây kích hoạt (xanh green) với dây 0V (Hay COM, GND - màu đen) Đây là thủ thuật để kiểm tra sự hoạt động của nguồn trước khi nguồn được lắp vào máy tính

46

Quy ước màu dây và cấp điện áp trong nguồn máy tính ( tt)

• Dây màu tím: Điện áp 5Vsb (5V standby): Dây này luôn luôn có điện ngay từ khi đầu vào của nguồn được nối với nguồn điện dân dụng cho

dù nguồn có được kích hoạt hay không (Đây cũng là một cách thử nguồn hoạt động: Đo điện áp giữa dây này với dây đen sẽ cho ra điện

áp 5V trước khi kích hoạt nguồn hoạt động) Dòng điện này được cung cấp cho việc khởi động máy tính ban đầu, cung cấp cho con chuột, bàn phím hoặc các cổng USB Việc dùng đường 5Vsb cho bàn phím và con chuột tuỳ theo thiết kế của bo mạch chủ - Có hãng hoặc model dùng điện 5Vsb, có hãng dùng 5V thường Nếu hãng hoặc model nào thiết

kế dùng đường 5Vsb cho bàn phím, chuột và các cổng USB thì có thể thực hiện khởi động máy tính từ bàn phím hoặc con chuột máy tính

Công suất và đường điện

1 Công suất

Công suất nguồn điện, giá trị được tính như sau:

Watt (W) = Voltage (V) x Ampere (A); với V là hiệu điện thế Và A là cường

độ dòng điện

2 Các đường điện

Bộ nguồn thường có nhiều đường điện khác nhau, gồm: +3,3V, +5V, +12V, 5V, -12V Ý nghĩa của chúng như sau:

12V: Được sử dụng chính cho các mạch điện cổng Serial và hầu như rất ít

được dùng trên các hệ thống mới Mặc dù các BN mới đều có tính tương thích ngược nhưng công suất các đường -12V chỉ chưa tới 1A

-5V: Chủ yếu sử dụng cho các bộ điều khiển ổ đĩa mềm và mạch cấp điện

cho các khe cắm ISA cũ Công suất đường -5V cũng chỉ dưới 1A

0V: Đây là đường "mát" (Ground) của các hệ thống máy tính cá nhân

• +3,3V: Là một trong những mức điện thế mới trên các bộ nguồn hiện đại, xuất

hiện lần đầu tiên khi chuẩn ATX ra đời và ban đầu được sử dụng chủ yếu cho bộ

vi xử lý Hiện nay, các bo mạch chủ (BMC) mới đều nắn dòng +3,3V để nuôi bộ nhớ chính

+5V: Nhiệm vụ chính là cấp điện cho BMC và những thành phần ngoại vi Ngoài

ra, các loại bộ vi xử lý như Pentium III hay AthlonXP cũng lấy điện từ đường 5V thông qua các bước nắn dòng Trên những hệ thống mới, đa số các thành phần linh kiện đều dần chuyển qua sử dụng đường 3,3V ngoại trừ CPU và BMC

+12V: Trong các hệ thống máy tính hiện đại, đây là đường điện đóng vai trò

quan trọng nhất, ban đầu nó được sử dụng để cấp nguồn cho mô tơ của đĩa cứng cũng như quạt nguồn và một số thiết bị làm mát khác Về sau, thiết kế mới cho phép các khe cắm hệ thống, card mở rộng và thậm chí là cả CPU cũng "ăn theo" dòng +12V

Chuẩn của bộ nguồn

• Chuẩn thống trị hiện nay trên máy tính để bàn nói chung chính

là ATX (Advanced Technology Extended) 12V có 5 nhánh

- ATX: jack chính 20 chân (thường dùng cho Pentium III hoặc Athlon XP)

- WTX: jack chính 24 chân, dùng cho Pentium II, III Xeon và Athlon MP

- ATX 12V: jack chính 20 chân, jack phụ 4 chân 12v (Pentium 4 hoặc Athlon 64)

- EPS12V: jack chính 24 chân, jack phụ 8 chân dùng cho các hệ thống Xeon hoặc

Opteron

- ATX12V 2.0: jack chính 24 chân, jack phụ 4 chân (Pentium 4 775 và các hệ thống

Athlon 64 PCI-Express)

Thử tính công suất thử nghiệm một hệ thống có cấu hình khá mạnh như sau:

+ AMD Opteron DualCore 165 @ 2,9GHz

+ DFI LanpartyUT nForce4 SLI-D

+ nVIDIA GeForce 6800Ultra

+ 4x512 Corsair XMS PC3200C2

+ 3x Maxtor Diamond Plus 9 120GB 7200rpm

+ DVD + DVD-RAM

+ Creative X-Fi Platinum

+ Card PCI Wifi

+ Đồ chơi: CoolerMaster Cooldrive6, Aerogate III, Aquamini/Hyper 6,

Musketeer II, đèn Cold Cathode, 2 quạt LED 120mm và 4 quạt LED 80mm + Thiết bị USB: Logitech G5 Mouse, G15 Keyboard, Momo Racing Wheels,

Dinovo Media Desktop, đầu đọc thẻ

Phát hiện và xử lý các vấn đề của nguồn điện

• Nâng cấp nguồn điện

– Có thể cần khi thêm thiết bị mới

– Kiểm tra nguồn điện sau khi lắp đặt thiết bị mới

• Chạy thiết bị mới cùng thời điểm

• Xem có lỗi không khi cả hai cùng làm việc

– Ước lượng tổng điện năng bằng cách thêm cho từng thiết bị

Giới thiệu cách khắc phục

Giới thiệu cách khắc phục

• Có hai nhóm

– Sự cố làm PC không khởi động được

– Sự cố xảy ra sau khi đã khởi động thành công

Giới thiệu cách khắc phục

• Xác định xem PC có khởi động đúng

• Xem các thông báo lỗi

• Bỏ những phần không cần thiết; sử dụng chế

độ Safe Mode hoặc đĩa cứu hộ

• Nếu khởi động tốt, bắt đầu khắc phục từ phần

đó

Giới thiệu cách khắc phục (tiếp)

Hình 3-17 Bắt đầu khắc phục sự cố máy tính với câu hỏi: “PC khởi động đúng chưa?”

PC khởi động đúng chưa?

Không cần khắc phục sự cố

Bạn có nghe thấy tiến bip đơn lẻ trong khi khởi động?

Bắt đầu khắc phục

sự cố bo mạch chủ

Bắt đầu khắc phục

sự cố màn hình

Khắc phục sự cố hệ thống điện (tiếp)

Hình 3-18 Với nguồn điện ATX, dây cắm từ xa phải được kết nối với bo mạch chủ

trước khi tiếp tục dòng điện

SW từ xa

Khắc phục sự cố quạt của nguồn điện

• Làm theo các bước khắc phục quạt không hoạt động

• Quạt có thể là dấu hiệu của một vấn đề

khác

Các vấn đề về điện của bo mạch chủ

• Bo mạch chủ cần được nối đất với vỏ máy

• Đoản mạch có thể gây ra vấn đề cho hệ

thống điện

– Thiết bị trên bo mạch chủ tiếp xúc không

đúng cách với vỏ máy

Các vấn đề về điện của bo mạch chủ (tiếp)

• Kiểm tra sự hỏng hóc ở mặt dưới của bo mạch chủ

• Các dây dẫn đã sờn có thể gây ra đoản

mạch

Nhiệt độ cao quá mức cho phép

• Nếu máy tính treo sau khi chạy một thời gian, vấn đề có thể là nhiệt độ quá cao

• Kiểm tra luồng khí trong thùng máy

• Kiểm tra các lỗ thông khí trên thùng máy

• Sử dụng CMOS để kiểm tra nhiệt độ

Nhiệt độ cao quá mức cho phép (tiếp)

Hình 3-19 Lắp một quạt ở mặt sau thùng máy tính để đẩy không khí thông qua thùng máy

Nhiệt độ cao quá mức cho phép (tiếp)

Hình 3-20 Quạt và lỗ thông hơi cần được sắp xếp cho thoáng khí

Sắp xếp tốt, thoáng khí Sắp xếp tồi, không thoáng khí

Quạt khí

Mặt sau thùng máy

Nguồn điện

Bộ vi xử lý

Mặt trước thùng máy

Lỗ thông trước

Mặt sau thùng máy

Lỗ thông

điện

Bộ vi xử lý

Mặt trước thùng máy

Nhiệt độ cao quá mức cho phép (tiếp)

Quạt khí

Lỗ thông ở mặt đáy của bộ nguồn

Hình 3-21 Bộ nguồn này có những lỗ thông ở mặt đáy để cung cấp các dòng không khí tốt hơn

bên trong thùng máy

Hệ thống Energy Star

Hệ thống Energy Star (The Green Star)

• Các đặc tính và phương pháp quản lý điện năng

– Quản lý điện năng nâng cao (Advanced Power

Management - APM), do Intel và Microsoft xây dựng

– AT Attachment (ATA) cho các thiết bị IDE

– Các tiêu chuẩn quản lý điện năng màn hình (Display Power Management Signaling - DPMS) dành cho màn hình và card màn hình

– Cấu hình và giao tiếp điện năng nâng cao (Advanced

Configuration and Power Interface - ACPI), Windows 98 và Windows 2000/XP; được hỗ trợ bởi BIOS hệ thống

Các đặc tính và phương pháp quản lý điện năng

Hình 3-22 Màn hình Power Managerment Setup hiển thị các đặc tính quản lý điện năng

Các màn hình Energy Star

• Được hiển thị khi khởi động

• Card màn hình hoặc máy tính phải hỗ trợ tính năng này

• Sử dụng hệ điều hành hoặc BIOS để quản lý

điện năng, KHÔNG SỬ DỤNG CẢ HAI CÙNG

LÚC

Các màn hình Energy Star (tiếp)

Hình 3-23 Thay đổi lựa chọn điện năng trong Windows 2000