Tiểu luận môn CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA CHẨN ĐOÁN LỖI PHẦN CỨNG MÁY TÍNH

Đề tài gồm các phần như sau:  Chương 1 Tổng quan: Giới thiệu tổng quan về đặt vấn đề, mục tiêu  Chương 2 Cơ sở lý thuyết: thu thập tri thức, chuẩn bị xây dựng cơ sở luật, baogồm kiến t

Giáo viên hướng dẫn: GS.TSKH Hoàng Văn Kiếm

Học viên thực hiện: Vũ Xuân Vinh

TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA CHẨN ĐOÁN LỖI PHẦN CỨNG MÁY TÍNH

BÀI THU HOẠCH MÔN CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG

KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH

LỜI MỞ ĐẦU

Từ khi ra đời chiếc máy tính điện tử số đầu tiên (ENIAC – Electronic NumericalIntegrator And Computer) hoàn thành vào năm 1946 cho đến nay, ngành công nghiệpmáy tính đã có những bước phát triển nhảy vọt về công nghệ và kiểu dáng Mọi người đãtrở nên quen thuộc với việc máy vi tính xuất hiện trong từng hộ gia đình như một thiết bịđiện tử gia dụng Tuy nhiên, máy tính cá nhân vẫn là một thiết bị phức tạp và không dễnắm bắt, nhất là ở phần cứng bên trong Khi những hỏng hóc hay trục trặc dù rất nhỏ liênquan đến phần cứng, cũng có thể làm người sử dụng trở nên bối rối và không hiểu rõnguyên nhân và cách sửa chữa Với nhu cầu đó, xây dựng hệ chuyên gia chẩn đoán hỏnghóc của phần cứng máy tính là một việc cần thiết để giải quyết vấn đề một cách nhanhchóng Đề tài gồm các phần như sau:

 Chương 1 Tổng quan: Giới thiệu tổng quan về đặt vấn đề, mục tiêu

 Chương 2 Cơ sở lý thuyết: thu thập tri thức, chuẩn bị xây dựng cơ sở luật, baogồm kiến thức về phần cứng máy tính và các triệu chứng hỏng hóc thông thường

 Chương 3 Phân tích thiết kế, cài đặt và thử nghiệm: tiến hành phân tích thiết kế càiđặt chương trình dựa trên các cơ sở lý thuyết đã trình bày ở chương 2

 Chương 4 Kết quả và hướng phát triển: trình bày các kết quả đạt được và đề xuấthướng phát triển

Qua đây, em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến Giáo sư Tiến sĩ Khoa

học Hoàng Văn Kiếm, người không những tận tâm truyền đạt những kiến thức nền tảng

cơ bản về môn học mà còn giúp em có được cơ sở vững chắc để phục vụ cho việc nghiêncứu sau này

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: Mô hình hoạt động hệ chuyên gia

Hình 2: Cấu trúc thư mục codeHình 3: Giao diện chương trình

Hình 4: Màn hình các lỗi thông thường

Hình 5: Màn hình hỏi đáp

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

MỤC LỤC HÌNH ẢNH 2

MỤC LỤC 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 5

1.1 Giới thiệu 5

1.2 Mục tiêu đề tài 5

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

2.1 Cơ sở tri thức 6

2.1.1 Giới thiệu 6

2.1.2 Phân loại hệ cơ sở tri thức 7

2.1.3 Hệ chuyên gia 8

2.1.4 Các phương pháp biểu diễn cơ sở tri thức 9

2.2 Một số kiến thức cơ bản về phần cứng máy tính 10

2.2.1 Nhóm thiết bị xử lý 10

2.2.2 Nhóm thiết bị hiển thị 11

2.2.3 Nhóm thiết bị lưu trữ 11

2.3 Một số hỏng hóc thường gặp của phần cứng máy tính 11

2.3.1 Các hỏng hóc từ nguồn điện 11

2.3.2 Các hỏng hóc từ đĩa cứng và hệ điều hành 12

2.3.3 Các hỏng hóc từ thiết bị xử lý 12

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT 14

3.1 Phân loại tri thức cho lỗi phần cứng máy tính 14

3.1.1 Nhóm hỏng hóc từ nguồn điện 14

3.1.2 Nhóm hỏng hóc từ các thiết bị xử lý 14

3.1.3 Nhóm hỏng hóc từ các thiết bị xử lý 14

3.1.4 Nhóm hỏng hóc do dữ liệu 14

3.2 Cài đặt và thử nghiệm 15

3.2.1 Mô hình hóa tri thức 15

3.2.2 Tập các luật (Rules) 18

3.2.3 Lưu trữ tri thức 19

3.2.4 Phương pháp suy diễn 21

3.2.5 Thiết kế và cài đặt 21

3.2.6 Một số hình ảnh minh họa 23

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 25

4.1 Kết quả đạt được 25

4.2 Hạn chế 25

4.3 Hướng phát triển 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 26

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu

Khi xây dựng một phần mềm hướng dẫn người dùng tìm ra nguyên nhân hỏng hóccủa phần cứng máy tính, có 2 giải pháp giải quyết được vấn đề trên Một là tổng hợp, xâydựng cơ sở dữ liệu về kiến thức phần cứng máy tính, những sự cố thông thường và cáchkhắc phục Hai là xây dựng một hệ chuyên gia chẩn đoán sự cố máy tính dựa trên nhữngtriệu chứng mà người dùng cung cấp Trong bài thu hoạch này, em sẽ sử dụng phương ánthứ hai Một chuyên gia “thực thụ” sẽ tiết kiệm được nhiều thời gian, công sức cho người

sử dụng Hơn nữa, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học máy tính, mà cụ thể làlĩnh vực công nghệ tri thức, đã làm công cụ mạnh mẽ cho việc thiết kế các hệ chuyên gia

ở từng lĩnh vực cụ thể như chuẩn đoán y khoa, hệ dự báo thời tiết, hệ chẩn đoán hỏng hócphần cứng máy tính…

Chính vì những lý do trên, cộng với mong muốn áp dụng những kiến thức đã học từ

môn Công nghệ tri thức và ứng dụng, em đã chọn đề tài “Xây dựng hệ chuyên gia chẩn

đoán lỗi phần cứng máy tính” Do thời gian có hạn, bài thu hoạch không xây dựng một

phần mềm hoàn chỉnh và chính xác, mà chỉ cố gắng áp dụng quy trình từ thu thập tri thứcđến xây dựng cơ sở luật và thử nghiệm cài đặt một hệ chuyên gia thu nhỏ

đã xây dựng các kỹ thuật biểu diễn các dạng tri thức khác nhau trong máy tính

Trong các hệ cơ sở tri thức, có hai thành phần quan trọng nhất: cơ sở tri thức và động

cơ suy diễn Với các hệ thống phức tạp, bản thân động cơ suy diễn cũng có thể là một hệ

cơ sở tri thức chứa các siêu tri thức (tri thức về cách sử dụng các tri thức khác)

Việc tách biệt giữa tri thức khỏi các cơ chế điều khiển giúp ta dễ dàng thêm vào cáctri thức mới trong tiến trình phát triển một chương trình Đây là điểm tương tự của động

cơ suy diễn trong một hệ CSTT và não bộ con người (điều khiển xử lý), là không đổi cho

dù hành vi của cá nhân có thay đổi theo kinh nghiệm và kiến thức mới nhận được

Chúng ta xét ví dụ sau để làm rõ tính ‘xơ cứng’ của chương trình truyền thống Giả sửmột chuyên gia dùng các chương trình truyền thống để hỗ trợ công việc hàng ngày, sựthay đổi hành vi của chương trình yêu cầu họ phải biết cách cài đặt chương trình Nóicách khác, chuyên gia phải là một lập trình viên chuyên nghiệp Hạn chế này được giảiquyết khi các chuyên gia tiếp cận sử dụng các hệ CSTT Trong các hệ CSTT, tri thứcđược biểu diễn tường minh chứ không nằm ở dạng ẩn như trong các chương trình truyềnthống Do vậy có thể thay đổi các CSTT, sau đó các động cơ suy diễn sẽ làm việc trêncác tri thức mới được cập nhật nhằm thực hiện yêu cầu mới của chuyên gia

2.1.2 Phân loại hệ cơ sở tri thức

Trong thực tế các ứng dụng có các yêu cầu phức tạp khác nhau Không có một kỹthuật nào có thể giải quyết đầy đủ cơ chế tổ chức tri thức trong ứng dụng Sau đây là các

dạng tri thức thường gặp, mà tùy vào bài toán con người có thể lựa chọn dạng biểu diễnthích hợp nhất.

giải pháp để thực hiện một công việc nào đó Các dạng tri thức thủ tục tiêu biểuthường là các luật, chiến lược, lịch trình, và thủ tục

bao gồm các phát biểu đơn giản, dưới dạng các khẳng định logic đúng hoặc sai.Tri thức khai báo cũng có thể là một danh sách các khẳng định nhằm mô tả đầy đủhơn về đối tượng hay một khái niệm nào đó

thích hợp nhất trong số các tri thức khi giải quyết một vấn đề Các chuyên gia sửdụng tri thức này để điều chỉnh hiệu quả giải quyết vấn đề bằng cách hướng cáclập luận về miền tri thức có khả năng hơn cả

heuristic còn được gọi là tri thức nông cạn do không bảm đảm hoàn toàn chính xác

về kết quả giải quyết vấn đề Các chuyên gia thường dùng các tri thức khoa họcnhư sự kiện, luật, … sau đó chuyển chúng thành các tri thức heuristic để thuận tiệnhơn trong việc giải quyết một số bài toán

tổng quan hệ thống theo quan điểm của chuyên gia, bao gồm khái niệm, khái niệmcon, và các đối tượng; diễn tả chức năng và mối liên hệ giữa các tri thức dựa theocấu trúc xác định

2.1.3 Hệ chuyên gia

Khái niệm

Hệ chuyên gia là một loại hệ CSTT được thiết kế cho một lĩnh vực ứng dụng cụ thể.Chẳng hạn hệ chuyên gia dùng trong các ứng dụng chẩn đoán bệnh cho người và hệ

thống Ngoài ra, chúng còn có thể chơi cờ, tạo những dự án tài chính, quản lý hệ thốngthời gian thực và những kiến thức có thể liên quan đến các lĩnh vực chuyên môn.

Hoạt động của một hệ chuyên gia

Một hệ chuyên gia bao gồm ba thành phần chính là cơ sở tri thức (knowledge base),máy suy diễn hay mô tơ suy diễn (inference engine), và hệ thống giao tiếp với người sửdụng (user interface) Cơ sở tri thức chứa các tri thức để từ đó, máy suy diễn tạo ra câutrả lời cho người sử dụng thông qua hệ thống giao tiếp

Người sử dụng cung cấp sự kiện (fact) là những gì đã biết, đã có thật hay những thôngtin có ích cho hệ chuyên gia, và nhận được những câu trả lời là những lời khuyên haynhững gợi ý đúng đắn (expertise)

Hoạt động của hệ chuyên gia dựa trên tri thức được minh họa như sau:

Hình 1 Mô hình hoạt động hệ chuyên gia

Các thành phần cơ bản của hệ chuyên gia

 Giao diện người sử dụng: là nơi người sử dụng và hệ chuyên gia trao đổi với nhau

 Động cơ suy diễn: tạo ra sự suy lụân bằng cách sẽ quyết định xem những luật nào

sẽ làm thỏa mãn các sự kiện, các đối tượng, chọn ưu tiên các luật có tính ưu tiêncao nhất

 Cơ sở tri thức: gồm các phần tử (hay đơn vị) tri thức thông thường được gọi làluật, được tổ chức như một cơ sở dữ liệu

 Cơ chế giải thích: giải nghĩa cách lập luận của hệ thống cho người sử dụng

 Bộ nhớ làm việc: cấu trúc dữ liệu và cơ sở dữ liệu toàn cục chứa các sự kiện phục

vụ cho các luật

 Tiếp nhận tri thức: cho phép người sử dụng bổ sung các tri thức vào hệ thống mộtcách tự động thay vì tiếp nhận tri thức vào hệ thống bằng cách mã hóa tri thức mộtcách tường minh

2.1.4 Các phương pháp biểu diễn cơ sở tri thức

Có nhiều cách biểu diễn tri thức:

đó Bo mạch chính cùng với các thành phần gắn trên nó quyết định tốc độ xử lý chungcủa hệ thống

 Bộ vi xử lý (CPU – Central Processor Unit)

Là một mạch tích hợp rất phức tạp, đảm nhận việc xử lý các thông tin của máy tính Hơn bất kỳ yếu tố nào, công năng của một loại máy tính phụ thuộc chủ yếu vào các đặctrưng kỹ thuật và nhãn hiệu của bộ vi xử lý (VXL)

 Hệ vào/ ra cơ sở (BIOS)

BIOS (Basic Input/Output System) là một tập hợp chương trình sơ cấp để hướng dẫncác hoạt động cơ bản của máy tính, bao gồm cả thủ tục khởi động và việc quản lý các tínhiệu nhập vào từ bàn phím BIOS được nạp cố định trong một chip nhớ chỉ đọc (ROM)lắp trên board mẹ Một chức năng khác của BIOS là cung cấp chương trình cài đặt, đó làmột chương trình dựa vào trình đơn để ta tự chọn các thông số cấu hình hệ thống cơ bảnnhư ngày giờ hệt hống, cấu hình ổ đĩa, kích cỡ bộ nhớ, thông số cache, shadow ROM,trình tự khởi động, và kể cả mật khẩu Các thông số quan trọng này sẽ được giữ lại trongchip CMOS thuộc BIOS và được nuôi bằng pin

 Bộ nhớ chính (main memory)

Được lắp trên mainboard, bộ nhớ chính có nhiệm vụ chứa tạm dữ liệu và các lệnh chương trình để lấy dùng trực tiếp và nhanh chóng cho bộ VXL trong phiên công tác, vìkhi tắt máy nội dung nhớ sẽ bị mất hết Bộ nhớ chính còn gọi là bộ nhớ truy cập ngẫunhiên (Random Access Memory - RAM)

2.2.2 Nhóm thiết bị hiển thị

 Card video

Card video (hay bộ điều hợp hiển thị) làm nhiệm vụ nhận lệnh từ CPU để điều khiểnnội dung sẽ hiển thị trên màn hình Card video còn kiểm tra độ phân giải, tốc độ quét, dải

màu có sẵn của một màn hình cụ thể Card video cũng như màn hình có nhiều loại, nhiềuchuẩn do đó giữa card màn hình và màn hình phải tương thích với nhau

 Màn hình (monitor)

Là thiết bị dùng để theo dõi, giám sát và giao tiếp với máy tính thông qua những ký tự

và hình ảnh được biểu hiện trên một màn hiển thị

2.2.3 Nhóm thiết bị lưu trữ

Các thiết bị lưu trữ thông tin dùng phổ biến trong máy tính cá nhân là ổ đĩa mềm (FDD), ổ điã cứng (HDD), ổ đĩa CD-ROM và ổ băng ghi lưu Ngoài ra còn một sốphương tiện lưu trữ khác như đĩa flash (còn gọi là đĩa USB), ổ đĩa zip

2.3 Một số hỏng hóc thường gặp của phần cứng máy tính

2.3.1 Các hỏng hóc từ nguồn điện

Bộ nguồn đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống máy tính Nếu bản thân bộ nguồn

bị cháy, hệ thống sẽ không hoạt động Mặt khác, nếu bộ nguồn hoạt động không ổn định

có thể là nguyên nhân của hàng loạt hỏng hóc từ mainboard, RAM, hoặc CPU và đĩacứng cũng không phải là ngoại lệ

Khi một máy tính bị “chết”, không có biểu hiện gì khi nhấn nút power, thì hư hỏngnày có thể rất nặng mà có thể lại là chẳng có gì Có thể nguyên nhân xuất phát từ các đầunối cấp điện, các cầu chì Hãy kiểm tra lại dây cắm điện và ấn lại tất cả các đầu nối Nếumọi chuyện vẫn không có gì thay đổi, rất có thể bộ nguồn đã bị hỏng Trong một số trường hợp, bộ nguồn vẫn cung cấp điện nhưng điện áp lại không ổn định Sau đó, kéo theo hàng loạt các vấn đề khác như hỏng ổ đĩa cứng Triệu chứng của hưhỏng này là đĩa khởi động chính xác sau đó bị chết trong khi máy nóng lên Thông báoxuất hiện trên màn hình đại khái là "Seek error, Abort, Retry, Fail" Có thể quá trình xảy

ra là, thay vì cung cấp đúng 5 volt cho động cơ, thì bộ nguồn nuôi lại đưa ra 8 hay 10

volt Động cơ chạy rất nhanh và nóng lên, cho nên biểu hiện trục trặc là không có khảnăng đọc hay ghi một cách chính xác

2.3.2 Các hỏng hóc từ đĩa cứng và hệ điều hành

Nếu đĩa cứng bị hỏng khi khởi động thì nguyên nhân chủ yếu là lỏng đầu cáp hoặccard bị lỏng chân cắm Hãy tắt máy, rút phích điện, mở nắp máy và ấn card cho cắm chắcvào khe rồi ấn chặt lại đầu cáp Nếu không có tác dụng gì, có thể là ổ cứng đã bị hỏnghoàn toàn (do nguồn điện không ổn định hoặc bị “sốc” do chấn động) Trường hợp đĩacứng hoạt động tốt (không có thông báo lỗi từ BIOS) nhưng không vào được hệ điềuhành thì nguyên nhân có thể thuộc về phần mềm Bao gồm hỏng master-boot-record,bảng FAT, hoặc hệ điều hành bị lỗi

2.3.3 Các hỏng hóc từ thiết bị xử lý

Loại trừ các trường hợp hỏng hóc ở trên, các nguyên nhân còn lại có thể xuất phát từ các thiết bị tham gia vào quá trình xử lý thông tin như CPU, RAM, mainboard, hoặcvideo card Cách chẩn đoán hỏng hóc tốt nhất trong trường hợp này là lắng nghe tiếng bipphát ra từ chiếc loa nhỏ gắn trong thùng máy Số lượng tiếng bip, loại tiếng bip vàkhoảng cách giữa chúng cho ta biết được thiết bị nào đang bị hỏng Tuy nhiên, giải phápnày không bao giờ hoàn toàn chính xác vì những qui ước này tùy thuộc vào nhà sản xuấtBIOS

Qua việc nghiên cứu và tham khảo, dưới đây là danh sách lỗi thường gặp của phần cứng:

[Err1] Lỗi không thể đọc được thông tin cấu hình lưu trong CMOS

[Err2] BIOS cần phải thay thế

[Err3] Lỗi chip đồng hồ trên MAINBOARD bị hỏng

[Err4] MAINBOARD có thể bị hỏng

[Err5] RAM có thể bị lỏng

[Err6] Chip kiểm tra bàn phím có thể bị hỏng

[Err7] Card màn hình có thể bị lỏng

[Err8] Card màn hình có thể bị hỏng

[Err9] Một trong những card bổ sung gắn trên MAINBOARAD có thể bị hỏng

[Err10] Pin CMOS có thể bị hỏng

[Err11] Cổng nối tiếp có thể bị hỏng

[Err12] Cổng song song có thể bị hỏng

[Err13] Bộ vi xử lý có thể bị hỏng

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT

3.1 Phân loại tri thức cho lỗi phần cứng máy tính

3.1.1 Nhóm hỏng hóc từ nguồn điện

Dấu hiệu: đèn led nguồn tắt, quạt nguồn không chạy, màn hình không hiển thị Cácthiết bị có khả năng gây ra lỗi: cáp nguồn bị lỏng, bộ nguồn bị cháy Chẩn đoán: Kiểm tralại cáp nguồn Nếu như cáp nguồn của máy tính bị lỏng thì chính là nguyên nhân Ngượclại, nếu như cáp nguồn không bị lỏng mà máy vẫn không hoạt động thì có thể lỗi về bộnguồn

3.1.2 Nhóm hỏng hóc từ các thiết bị xử lý

Dấu hiệu: đèn led nguồn sáng, có một tiếng bíp ngắn chứng tỏ máy tính khởi độngđược, nhưng màn hình lại không hiển thị.Các thiết bị có thể gây ra lỗi: do cáp tín hiệuhay màn hình Chẩn đoán: Kiểm tra lại cáp tín hiệu màn hình, nếu lỏng thì đây là nguyên

nhân Nếu như cáp tín hiệu màn hình không lỏng và nút trên màn hình cũng không chỉnhsai thì có thể nguyên nhân chính là do màn hình bị hỏng.

3.1.3 Nhóm hỏng hóc từ các thiết bị xử lý

Dấu hiệu: đèn led nguồn sáng, nhưng màn hình không hiển thị thông tin, kèm theomột dãy các tiếng bip phát ra từ loa hệ thống gắn trong case Các thiết bị có thể gây ra lỗi:CMOS, BIOS, mainboard, RAM, CPU Chẩn đoán: Số lượng tiếng pip và khoảng thờigian giữa chúng cho biết một thiết bị cụ thể nào đó là nguyên nhân gây ra lỗi

3.1.4 Nhóm hỏng hóc do dữ liệu

Dấu hiệu: màn hình có hiển thị, loa máy tính phát ra tiếng píp ngắn chứng tỏ quátrình kiểm tra phần cứng thành công, tuy nhiên máy tính không vào được hệ điều hành.Các thiết bị có thể gây ra lỗi: ổ cứng, cáp dữ liệu ổ cứng, hệ điều hành bị hỏng Chẩnđoán: Nếu màn hình xuất hiện thông báo: “Hard Disk Failure” thì nguyên nhân có thể là

do lỏng cáp dữ liệu hoặc cáp nguồn đĩa cứng Nếu cắm lại cáp mà kết quả vẫn không thayđổi, thì nguyên nhân là do ổ đĩa cứng có vấn đề Nếu không có thông báo “Hard DiskFailure” thì nguyên nhân xuất phát từ phần mềm như hệ điều hành bị lỗi, hoặc masterboot_record, boot sector bị hỏng…

3.2 Cài đặt và thử nghiệm

3.2.1 Mô hình hóa tri thức

Tri thức được mô hình hóa gồm tập các sự kiện Facts và tập các luật Rules Trong đó,mỗi sự kiện f trong Facts là một bộ gồm: (FC, Q, Y, N)

Với:

 FC là tập các tên sự kiện

 Q là tập các câu hỏi dựa trên tập sự kiện

 Y là tập các câu khẳng định trên tập sự kiện

 N là tập các câu phủ định trên tập sự kiện