giáo trình cấu trúc phần cứng máy tính

"Don't study, don't know - Studying you will know!" NGUYEN TRUNG HOA... CPU Socket, CPU, Qu t gió... B nh chínḣ Các module RAM... Các ki u module RAM... Disk Type và Descriptor Byte.

"Don't study, don't know - Studying you will know!"

NGUYEN TRUNG HOA

Ch ng 1

Gi i thi u v Ph n

c ng c a máy tính PC

Hardware C n Software

nh chi c xe c n tài x và th máy

Ch c n ng c b n c a Hardware: Nh p,

X lý, L u tr và Xu t d li u

Các y u t c n thi t đ cho Hardware

Các c ng đ n i các thi t b I/O

Thi t b Nh p d li u thông d ng nh t

Thi t b xu t d li u thông d ng nh t

Hardware bên trong

H p h th ng

̇ Bo m ch h th ng (CPU, B nh , …)

̇ B nh c đ nh (Các đ a m m, đ a c ng, đ aCD-ROM, …)

̇ B ngu n nuôi

̇ Các bo m ch m r ng

̇ Cáp n i

Bên trong h p h th ng

Bo m ch h th ng

Các c ng bên ngoài xu t phát t bo

m ch h th ng

CPU Socket, CPU, Qu t gió

Chip Set (h tr cho CPU đi u khi n các ho t

đ ng x y ra trên bo m ch h th ng)

B nh chính và B nh ph

B nh chính

̇ Các module RAM

C m RAM vào bo m ch h th ng

Các ki u module RAM

Máy b n có bao nhiêu RAM?

System Properties

Hard Drives ( a c ng)

a c ng

̇ a s là các đ a c ng s d ng công ngh EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics), công ngh này cho phép cài đ t đ n 4 thi t b EIDE trên m t PC

M t bo m ch h th ng th ng có 2 đ u

n i IDE

1 c ng và 1 CD dùng cáp riêng

1 c ng dùng cáp riêng, 1 CD và 1

Zip dùng chung cáp

Ngu n nuôi cho đ a c ng

đ a m m: Ch có 1 đ u n i trên bo

Có th có 2 đ a m m

H u h t các CD-ROM là theo chu n

EIDE

Ph ng ti n liên l c gi a các thi t b trên

bo m ch h th ng

̇ Bus

̇ ng h h th ng

̇ Các khe c m m r ng

Bus: Các đ ng m ch in k t thúc đ c m CPU

Bus d li u

ng h h th ng

̇ ng b các ho t đ ng trên bo m ch h th ng

̇ Phát ra các xung trên bus đ các thành ph n khác s d ng

ng h h th ng

Khe c m m r ng: N i c m bo m ch m r ng

Các bo m ch m r ng

̇ Cho phép CPU k t n i v i các thi t b bên

ngoài ho c m t m ng máy tính

̇ Nh n d ng ch c n ng c a bo m ch b ng cách nhìn vào ph n cu i c a nó (ph n th y đ c t phía sau h p h th ng)

Các bo m ch m r ng: Sound card

4 bo m ch m r ng

Nh n d ng card m r ng: nhìn vào cu i

H th ng đi n

̇ B ngu n nuôi (quan tr ng nh t)

• Nh n đi n áp110-120 V AC đ chuy n đ i thành các

m c đi n áp DC th p h n

h p h th ng

B ngu n nuôi

C p ngu n cho bo m ch h th ng

C p ngu n cho các card m r ng

̇ t các công t c v t lý trên bo (jumper và DIP)

̇ Chip CMOS-RAM đ c nuôi b ng pin

ROM BIOS

̇ Ph n m m đ c l u tr c đ nh trong các chip ROM

̇ c g i là ph n s n (firmware)

̇ C n phân bi t BIOS h th ng và BIOS m

r ng: chúng đ c l u tr trong ROM trên bo

m ch h th ng hay trong ROM trên các bo

m ch m r ng?

ROM BIOS m r ng

ROM BIOS h th ng

Chip CMOS-RAM l u tr thông tin c u hình

Jumpers

DIP Switches

Tóm t t ch ng 1

Ch ng 2

Gi i thi u Ph n m m

c a PC

N i dung chính c a ch ng

̇ Ph n m m và Ph n c ng t ng tác v i nhau

nh th nào?

̇ Tài nguyên h th ng là gì? Vai trò c a nó?

̇ Quan h gi a OS v i BIOS, các trình đi u khi n thi t b , các ch ng trình ng d ng

̇ OS ch y các ch ng trình ng d ng nh th nào?

Quan h gi a Ph n c ng và Ph n m m

Operating System (OS): H đi u hành

Các ki u ph n m m c a PC

̇ BIOS và các trình đi u khi n thi t b

̇ H đi u hành (OS)

̇ Ph n m m ng d ng

M i liên h c a các ki u ph n m m c a PC v i ph n c ng

Tài nguyên h th ng: 4 th

Bus h th ng

Khe c m ISA 8-Bit và 16-Bit

8-Bit ISA Bus

16-Bit ISA Bus

Yêu c u ng t (IRQ)

̇ ây là các đ ng d n tín hi u trên bus mà các thi t b dùng đ báo hi u cho CPU khi có yêu

c u đ c ph c v

̇ M t ví d v vi c chi m d ng tr c tài nguyên

h th ng là các yêu c u ng t dành cho COM vàLPT

Các yêu c u ng t IRQ trên 8-bit ISA bus

Các yêu c u ng t IRQ trên 16-bit ISA bus

Các IRQ đ c c p phát nh th nào?

Xem tài nguyên h th ng đ c c p phát

a ch b nh

̇ Các con s đ c gán cho các v trí nh

̇ Th ng đ c vi t d ng hexa g msegment:offset

̇ Ví d : C800:5000 f000:fff5

a ch b nh

CPU truy c p b nh dùng đ a ch b

nh nh th nào?

Phân chia b nh d i DOS

Vi c c p phát đ a ch b nh

T o bóng ROM

̇ Quá trình copy các ch ng trình t ROM vàoRAM đ th c hi n

̇ M c đích: T ng t c đ x lý

a ch I/O

̇ Các con s CPU dùng đ truy c p các thi t b

̇ Th ng đ c g i là a ch c ng ho c đ n

gi n là C ng

a ch I/O

IRQ và a ch I/O c a m t s thi t b

continued…

IRQ và a ch I/O c a m t s thi t b

(tt)

Các kênh DMA

̇ Cung c p ph ng ti n đ cho các thi t b g i

d li u đ n b nh mà không ph i qua CPU

̇ OS ph i s d ng cùng mode v i CPU

Real (16-Bit) and Protected (32-Bit) Operating Modes

Real Mode

Protected Mode

So sánh Real Mode và Protected Mode

à

OS s d ng các mode Real và Protected

Các ki u ph n m m ng d ng trên PC

• c thi t k đ ch y trong mode th c vì ch có m t

ch ng trình ch y và truy c p tr c ti p b nh

• c thi t k cho Windows 3.x đ ch y cùng lúc v i m t

s ch ng trình khác

• c thi t k đ ch y trong mode b o v v i các ph n m m khác và có th đ c n p vào b nh m r ng

Setup c a BIOS h th ng

Setup c a BIOS h th ng

Các trình đi u khi n thi t b

̇ Th ng đ c l u trên đ a c ng

̇ Th ng đ c vi t cho m t OS c th

Các trình đi u khi n thi t b (Device Drivers) t đâu đ n?

Các trình đi u khi n thi t b (Device Drivers) t đâu đ n?

Các trình đi u khi n c a Windows 9x

Các trình đi u khi n trong

Windows 2000

̇ Ch dùng các trình đi u khi n 32-bit

S d ng Shortcut Icon

S d ng h p tho i Run đ ch y ph n

m m ng d ng

khi n thi t b ; OS; Các ph n m m ng d ng

ph n c ng

Ch ng 3

Kh i đ ng PC v D u

nh c l nh

Kh i đ ng PC

̇ Máy tính t thân đ t đ n tr ng thái có th ho t

đ ng không có s can thi p c a ng i s d ng

̇ Kh i đ ng nóng: Soft (warm) boot

̇ Kh i đ ng ngu i: Hard (cold) boot

Kh i đ ng PC

̇ Chu n Plug and Play (PnP)

̇ H th ng File

̇ i u gì s x y ra khi b t ngu n PC: Startup

BIOS n m quy n đi u khi n và ti p t c n p OS

̇ i u gì s x y ra khi các thành ph n c b n

c a OS đ c n p t đ a c ng ho c đ a m m

Plug and Play (PnP)

̇ Chu n cho phép cài đ t các thi t b ph n c ng

̇ ESCD (extended system configuration data)

Plug and Play BIOS

H th ng File

̇ M t ph ng pháp có tính t ch c c a OS đ

l u tr các file và các folder trên b nh ph

̇ H th ng file FAT (File Allocation Table)

̇ File và Directory

̇ Qui t c đ t tên File

̇ T ch c File

̇ Ph n và đ a logic trên đ a c ng

H th ng file FAT

̇ H th ng file thông d ng trên đ a m m và đ a

c ng

̇ M i file đ c l u tr m t s cluster trên đ a

̇ M i Cluster bao g m m t vài sector

̇ M i Sector l u tr 512 byte d li u

Track và Sector

File và Directory

Qui t c đ t tên File

T ch c các File trên đ a

̇ T o ra các th m c khác nhau trên đ a

Partition (Ph n) và đ a logic (Logical

Drive) trên đ a c ng

Startup BIOS b t đ u quá trình kh i đ ng

̇ Startup BIOS n m quy n đi u khi n tr c tiên

r i sau đó trao quy n đi u khi n cho OS

Các b c c a quá trình kh i đ ng

̇ B c 1: POST (Power-on self test)

̇ B c 2: ROM BIOS startup tìm và n p OS

̇ B c 3: OS đ nh c u hình cho h th ng và hoàn t t vi c t n p

̇ B c 4: Ng i s d ng th c hi n các ph n

m m ng d ng

B c1: POST

B c 2: BIOS tìm và n p OS

B c 2: BIOS tìm và n p OS

B c 3: OS t thân kh i đ ng

N p lõi MS-DOS c a

Windows 9x

t o thành lõi MS-DOS c a Windows 9x mode th c

• 3 thành ph n c n thi t đ kh i đ ng đ n d u nh c l nh

Windows 9x

Emergency Startup Disk (ESD)

Windows 9x Startup Disk

Các File ch a trong File Cabinet: EBD.CAB

T o ra đ a kh i đ ng c u n n

choWindows 9x

T o ra đ a kh i đ ng c u n n

choWindows 9x

Các cách đ v d u nh c l nh

̇ Start, Programs, MS-DOS Prompt

̇ Start, Run, nh p Command.com vào h p tho iRun

̇ Kh i đ ng b ng đ a c u n n

C a s D u nh c l nh

File ch ng trình

Dùng l nh Path

Dùng các l nh qu n lý đ a m m và đ a c ng

̇ Copy

̇ Xcopy /C /S /Y /D:

̇ Deltree

̇ Mkdir [drive:]path or MD [drive:]path

̇ Chdir [drive:]path or CD [drive:]path or CD

̇ Rmdir [drive:]path or RD [drive:]path

continued…

L nh Mkdir

continued…

So n th o Autoexec.bat

continued…

Các tu ch n c a l nh Fdisk

continued…

Các tu ch n c a l nh Format

continued…

Các tu ch n c a l nh Format

Dùng các file Batch

̇ Th c hi n m t lo t l nh ch b ng m t l nh là tên c a file batch

Ch ng 4

T ch c b nh c a

PC

N i dung chính c a ch ng

̇ Các ki u b nh v t lý trong PC

̇ Nâng c p và Cài đ t b nh

̇ DOS và Windows 9x qu n lý b nh nh th nào?

ROM trên bo m ch h th ng

̇ Các chip nh ch a ch ng trình (ROM BIOS)

̇ Có th là EPROM (erasable programmable

ROM) ho c EEPROM (electrically erasable programmable ROM), đó là các chip có th

xoá đ n p l i

̇ EPROM xoá b ng tia c c tím

̇ EEPROM xoá b ng xung đi n

ROM trên bo m ch h th ng ch a BIOS h th ng

RAM trên bo m ch h th ng

• B nh chính:Dynamic RAM (DRAM): RAM đ ng

• C n ph i đ c làm t i th ng xuyên b i b đi u khi n

• Th ng đ c th c hi n b ng SIMM, DIMM ho c RIMM

• B nh cache: Static RAM (SRAM): RAM t nh

DRAM

SRAM

So sánh SRAM và DRAM

SRAM đ c s d ng đ làm Cache các ki u:

L1, L2, L3

Vai trò c a Cache

Nh n d ng RIMM, DIMM và SIMM

T ng k t v DRAM

continued…

T ng k t v DRAM

Công ngh SIMM

̇ ánh giá theo t c đ truy c p đo b ng nanô giây (ns)

̇ Công ngh EDO ho c FPM

Công ngh DIMM

̇ ánh giá theo t c đ và dung l ng

̇ Công ngh BEDO ho c synchronous DRAM (SDRAM)

̇ Các bi n th c a SDRAM

Công ngh DIMM

RIMM ph i đ c cài vào t t c các khe c m trên bo m ch h th ng

Dung l ng t i đa mà bo m ch h th ng h tr

Ví d dùng RIMM

Cài đ t SIMM

Cài đ t DIMM

Cài đ t DIMM

Các lo i b nh đ u đ c gán đ a ch

̇ C ROM và RAM đ u đ c OS gán đ a ch trong quá trình PC kh i đ ng

̇ Còn g i là ánh x b nh (L p b n đ b nh )

̇ Ví d v B n đ c a b nh c a m t PC nh sau:

B n đ

b nh

c a PC

B n đ b nh c a PC

B n đ b nh trên

Các ti n ích qu n lý b nh c a DOS

̇ Himem.sys

h n 1 MB

̇ Emm386.exe

S d ng Himem.sys trong Config.sys

S d ng Emm386.exe

T o và s d ng các kh i nh b nh trên

Ch ng 5

a và đ a m m

N i dung chính c a ch ng

̇ Ho t đ ng c a đ a m m

̇ C u t o v t lý c a đ a m m

̇ C u t o logic c a đ a m m

Các ki u đ a m m

ang còn s d ng hi n nay

đ a m m

Track và Sector

Bên trong đ a m m

u c/Ghi

Cluster là đ n v ghi/đ c file

nh d ng đ a m m

̇ T o ra các track và các sector:

̇ T o ra Boot Record (n i dung c a Bootsector)

̇ T o ra hai b n sao c a FAT (FAT#1 và

FAT#2)

̇ T o ra Root Directory (Th m c g c)

Boot Record: n i dung c a Boot Sector

̇ Thông tin đ c l u tr sector đ u tiên

(Bootsector):

Boot Record

File Allocation Table (FAT): B ng c p phát file

̇ c chia thành các entry, m i entry có kích

th c 12 bit (FAT12)

̇ Giá tr c a m i entry ph n ánh tình tr ng c acluster t ng ng vùng d li u

Gia tri cua cac entry cua FAT

000h Cluster k la cluster con trong (free)

FF0 den FF6 Cluster k la cluster danh rieng cho OS

FF8 den FFF Cluster k la cluster cuoi cung cua file

Cac gia tri l khac Cluster l la cluster tiep theo cluster k

Root Directory

̇ c t ch c thành các entry 32 byte

̇ M i entry l u tr thông tin đ ng ký c a cácfile, các th m c con, ho c nhãn đ a

Khuôn d ng c a byte thu c tính

OS c m t file nh th nào?

My Computer

S d ng phím ph i chu t

T o Folder m i

Xoá m t Folder

̇ Kích chu t ph i trên folder

̇ Ch n Delete

Thu c tính c a file

L p đ t đ a m m

L p đ t đ a m m

L p đ t đ a m m

Các thông báo l i hay g p v i đ a m m

̇ Non-system disk or disk error Replace and

strike any key when ready

̇ No operating system found

̇ Bad or missing COMMAND.COM

̇ Error in Config.sys line xx

̇ Himem.sys not loaded

̇ Missing or corrupt Himem.sys

continued…

Các thông báo l i hay g p v i đ a m m

̇ Incorrect DOS version

̇ Invalid Drive Specification

̇ Not ready reading drive A:, Abort, Retry, Fail?

̇ General failure reading drive A:, Abort, Retry, Fail?

̇ Track 0 bad, disk not usable

̇ Write-protect error writing drive A:

Ch ng 6

a c ng

Công ngh đ a c ng

̇ a c ng đ c/ghi d li u nh th nào?

̇ a c ng giao ti p v i h th ng nh th nào?

Các ki u giao ti p c a đ a c ng

̇ EIDE (Enhanced Integrated Device

Electronics) interface standard

Chu n EIDE

̇ Xác đ nh cách th c giao ti p gi a đ a c ng và

m t s thi t b khác v i h th ng

̇ Các thi t b khác có th s d ng EIDE n u

chúng tuân theo ATAPI (Advanced

Technology Attachment Packet Interface)

Chu n giao ti p ANSI

Chu n EIDE

̇ H tr 2 k t n i IDE: Primary và Secondary

• Primary IDE channel, master device

• Primary IDE channel, slave device

• Secondary IDE channel, master device

• Secondary IDE channel, slave device

Bo m ch h th ng có 2 k t n i IDE

Các chu n giao ti p khác

̇ SCSI

• Ph bi n th hai (sau EIDE)

• Hay dùng các Server (Máy ch trong m ng)

a c ng theo chu n IEEE 1394

M t c ng có 4 đ a

Công ngh IDE

̇ Nhi u đ a c ng s d ng công ngh này

̇ S l ng sector khác nhau v i các cylinder khác nhau: Các cylinder càng xa tâm có s

l ng sector càng l n (Ghi bit theo vùng)

M t PC v i 1 c ng IDE

Track (Cylinder) và Sector

trên c ng IDE

̇ Các công ngh c MFM và RLL s d ng

ph ng pháp ghi track và sector đ n gi n:

n ng c a track trong cùng

̇ Công ngh IDE s d ng k thu t Ghi bit theo vùng (Zone Bit Recording)

Track và Sector

Các nhà s n xu t đ a c ng

Thông tin v i BIOS c a đ a c ng

̇ V i đ a IDE, BIOS h th ng và OS thông tin

v i BIOS c a b đi u khi n đ a c ng; BIOS

c a b đi u khi n đ a c ng thao tác tr c ti p

v i d li u trên đ a c ng

Các công vi c c n thi t đ ghi file

̇ nh d ng c p th p

̇ Chia ph n đ a

̇ nh d ng c p cao

Ph n và đ a logic

MBR là n i dung c a MasterBoot

Sector

c ng có 3 đ a logic

Bao nhiêu đ a logic?

̇ Dùng nhi u đ a logic đ khai thác t i đa

Kích th c cluster c a đ a logic

Chia ph n đ a c ng khi nào?

̇ L n đ u tiên cài đ t đ a c ng

̇ đ a c ng hi n th i b l i

̇ N u nghi ng đ a c ng đã b nhi m virus mà không kh c ph c đ c b ng các ch ng trình quét và di t virus

̇ Cài đ t m t h đi u hành m i

Khuôn d ng c aBoot Record

Disk Type và Descriptor Byte

L p đ t đ a c ng

t jumper

t jumper

G n c ng

G n c ng

N i cáp d li u

G n c ng

N i cáp ngu n

N i cáp d li u phía bo m ch h th ng

Khai báo đ a c ng

Khai báo đ a c ng

Khai báo đ a c ng

Khai báo đ a c ng

Dùng FDISK đ chia ph n đ a c ng

Dùng FDISK đ chia ph n đ a c ng

Dùng FDISK đ chia ph n đ a c ng

Ch ng 7

Các thi t b I/O (Các thi t b ngo i vi)

N i dung chính c a ch ng

̇ Nguyên t c c b n c a vi c cài đ t và s d ng các thi t b ngo i vi

̇ S d ng các c ng và các khe c m m r ng đ cài đ t b sung các thi t b ngo i vi

̇ Bàn phím đ c t ch c và ho t đ ng nh th nào

̇ Các thi t b tr (Các lo i chu t)

̇ H th ng con video ho t đ ng nh th nào

ho t đ ng, m t thi t b m i có th c n:

̇ Trình đi u khi n thi t b ho c BIOS

̇ Tài nguyên h th ng ( IRQ, DMA, đ a ch I/O ,

đ a ch b nh )

̇ Ph n m m ng d ng đ khai thác ch c n ng

c a thi t b

̇ Có th có nhi u thi t b đòi h i cùng các tài

nguyên h th ng: c n ph i gi i quy t vi c xung

đ t tài nguyên n u nó x y ra

Th t c cài đ t thi t b ngo i vi

1. Cài đ t thi t b (trong ho c ngoài)

2. Cài đ t trình đi u khi n thi t b

3. Cài đ t ph n m m ng d ng s d ng đ c

ch c n ng c a thi t b

Cài đ t thi t b ngoài dùng các c ng

̇ T t PC, g n thi t b , kh i đ ng l i PC

̇ N u thi t b là PnP, thì Add New Hardware

ch d n đ cài đ t thi t b

Cài đ t thi t b trong

Cài đ t m t card m r ng

T c đ truy n d li u c a c ng

̇ Có th có COM1, COM2, COM3 và COM4

̇ Tuân theo chu n giao ti p RS-232c

Nh n d ng m t s c ng

Các c ng n i ti p và song song

Tài nguyên h th ng cho các c ng

Ki m tra c u hình c a c ng

Tín hi u c a c ng n i ti p

K t n i không modem

̇ M t cáp đ c bi t (null modem cable hay

modem eliminator) cho phép truy n d li u

gi a hai thi t b DTE không c n modem

̇ Cáp này có m t vài dây n i chéo nhau đ mô

ph ng modem

Cách n i dây

Cách n i dây

B thu phát h ng ngo i

̇ S d ng tài nguyên c a các c ng n i ti p và

song song đ truy n thông tin

̇ T o ra các c ng h ng ngo i o đ s d ng các thi t b h ng ngo i

̇ c đi m chung: LOS (Line of Sight)

I/O không dây