Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 5: Vi mạch điều khiển và cấu trúc bus trong máy tính

Nội dung text: Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 5: Vi mạch điều khiển và cấu trúc bus trong máy tính

1. Chương 05 VI MẠCH ĐiỀU KHIỂN VÀ CẤU TRÚC BUS TRONG MÁY TÍNH
2. Nội dung A. Vi mạch điều khiển (Chipset) B. Cấu trúc bus trong máy tính C. Các chipset và bus hiện đại Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
3. A. Vi mạch điều khiển (Chipset) 1. Đặc điểm và nhiệm vụ 2. Cấu trúc của chipset Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
4. 1. Đặc điểm và nhiệm vụ Là nơi trung chuyển để các thành phần trong máy tính trao đổi thông tin với nhau Điều khiển bộ nhớ, bus, nhập xuất Quyết định tốc độ xung: Hệ thống Bộ nhớ Bộ xử lý Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
5. 2. Cấu trúc của chipset a. Chip cầu bắc (Northbridge) b. Chip cầu nam (Southbridge) Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
6. a. Chip cầu bắc (Northbridge) Còn gọi là Memory Controller Hub (MCH) Điều khiển luồng dữ liệu giữa CPU, RAM và card màn hình (AGP hoặc PCI Express X16) Quyết định số lượng, tốc độ và loại CPU Quyết định dung lượng, tốc độ và loại RAM có thể được sử dụng Tích hợp card màn hình Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
7. b. Chip cầu nam (Southbridge) Còn gọi là I/O Controller Hub (ICH) Nối với Chip cầu bắc thông qua PCI bus Kết nối với các thiết bị có tốc độ chậm hơn thông qua cổng giao tiếp PCI, USB, IDE, Trong các thế hệ trước, nhiệm vụ của chipset cầu nam là khá nhẹ nhàng nên không cần trang bị tấm tản nhiệt Tích hợp card âm thanh, modem, card mạng Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
8. B. Cấu trúc bus trong máy tính 1. Đặc điểm và nhiệm vụ 2. Các thành phần của bus 3. Các loại bus Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
9. 1. Đặc điểm và nhiệm vụ Bus là tập hợp các đường kết nối dùng để vận chuyển thông tin giữa các thành phần của máy tính với nhau Độ rộng bus là số đường dây của bus có thể truyền các bit thông tin đồng thời Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
10. 2. Các thành phần của bus a. Bus địa chỉ b. Bus dữ liệu c. Bus điều khiển Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
11. a. Bus địa chỉ Vận chuyển địa chỉ để xác định ngăn nhớ hay cổng nhập xuất Độ rộng bus địa chỉ xác định dung lượng bộ nhớ cực đại của hệ thống Ví dụ: Bộ xử lý Intel Pentium có bus địa chỉ 32 bit → không gian địa chỉ là 232 byte = 4 GB Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
12. b. Bus dữ liệu Vận chuyển dữ liệu Từ bộ nhớ đến bộ xử lý Từ bộ xử lý đến các thiết bị khác Độ rộng bus dữ liệu: xác định số bit dữ liệu có thể được trao đổi đồng thời Ví dụ: Các bộ xử lý Pentium có bus dữ liệu là 64 bit Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
13. c. Bus điều khiển Vận chuyển các tín hiệu điều khiển Các loại tín hiệu điều khiển: Tín hiệu điều khiển đọc ghi (bộ nhớ, cổng nhập xuất) Tín hiệu điều khiển ngắt Tín hiệu điều khiển bus Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
14. 3. Các loại bus a. Internal bus b. External bus Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
15. a. Internal bus Kết nối các thành phần bên trong vi xử lý: Đơn vị điều khiển (CU) Đơn vị số học và logic (ALU) Các thanh ghi (Registers) Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
16. b. External bus System bus AGP bus ISA bus PCI bus Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
17. System bus FSB (Front side bus): nối bộ xử lý với bộ nhớ chính BSB (Back side bus): chuyền tải dữ liệu giữa bộ xử lý với bộ nhớ đệm thứ cấp (Cache L2, L3) Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
18. AGP bus (Accelerated Graphics Port) Nối ghép card màn hình Thiết kế ở dạng 32 bit, sử dụng tần số thấp nhất là 66 MHz Băng thông AGP 1X: 266 MBps AGP 2X: 533 MBps AGP 4X: 1066 MBps AGP 8X: 2133 MBps Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
19. ISA bus (Industry Standard Architecture) Đầu tiên được thiết kế ở dạng 8 bit, sử dụng tần số 4.77MHz Sau được nâng lên 16bit và đạt được tần số bus 8MHz Tốc độ truyền dữ liệu lý thuyết là 16MBps Tốc độ thực tế bị giảm một nửa do cần dành một đường bus cho địa chỉ và một đường bus khác cho dữ liệu 16bit Sử dụng phổ biến trên các máy Pentium II, Pentium III Hiện nay Bus ISA đã bị thay thế hoàn toàn Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
20. PCI bus (Peripheral Component Interconnect) Đang được sử dụng rộng rãi để kết nối với thiết bị ngoại vi Thiết kế ban đầu Truyền dữ liệu 32 bit Tần số 33 MHz → Băng thông 132MBps Từ phiên bản PCI 2.1 Truyền dữ liệu 64 bit Tần số 66MHZ → Băng thông 533MBps Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
21. PCI-X (PCI eXtended) Được thế kế để dùng cho server Truyền dữ liệu 64 bit PCI-X 1.0: tần số 133MHz → băng thông 1066MBps PCI-X 2.0 Tần số 266MHz → băng thông 2133 MBps Tần số 533MHz → băng thông 4266 MBps Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
22. C. Các chipset và bus hiện đại I. PCIe bus (PCI Express x1) II. PCIe x16 bus (PCI Express x16) Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
23. I. PCIe bus (PCI Express) Được sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi thay thế cho PCI Cho phép truyền dữ liệu 2 chiều một lúc Tốc độ truyền dữ liệu 250 MBps mỗi chiều Băng thông PCIe x1: 500 MBps PCIe x2: 1 GBps Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
24. II. PCIe x16 bus (PCI Express x16) Nối ghép card màn hình thay thế cho AGP Băng thông tối đa 8GBps (mỗi chiều 4GBps) Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính
25. Tài liệu tham khảo Lê Hải Sâm – Phạm Thanh Liêm, 2009, Giáo trình cấu trúc máy tính và vi xử lý, NXB Giáo Dục Nguyễn Kim Khánh, 2007, Bài giảng kiến trúc máy tính, Trường ĐHBKHN Website de=threaded Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn Bộ môn: Kiến Trúc Máy Tính