Bài giảng Tin học đại cương - Chương 3: Tổ chức hệ thống máy tính

Nội dung text: Bài giảng Tin học đại cương - Chương 3: Tổ chức hệ thống máy tính

1. Tổ chức hệ thống máy tính
2. Nội dung ◼ Tổ chức luận lý ◼ Tổ chức vật lý ◼ Một số thành phần cơ bản của máy tính ◼ Quá trình khởi động máy tính PTIT, 2011 Tin học đại cương 2
3. Tổ chức luận lý Chứa dữ liệu và chương Giao tiếp với trình Xử lý người dùng Input Memory CPU Output Gồm 3 thành phần: -Bộ xử lý trung tâm (CPU) -Bộ nhớ (Memory) -Thiết bị xuất nhập (I/O devices) PTIT, 2011 Tin học đại cương 3
4. Bộ xử lý trung tâm -Control Unit (đơn vị điều khiển): điều khiển Arithmetic- họat động của CPU. Control Logic Unit Unit (CU) (ALU) -Arithmetic-Logic Unit (đơn vị xử lý số học và Registers luận lý): thực hiện các phép tóan số học và luận lý. CPU là thành phần quan trọng -Registers (tập thanh nhất quyết định năng lực xử lý ghi): chứ dữ liệu tạm của một hệ thống máy tính cho các thao tác xử lý của CPU PTIT, 2011 Tin học đại cương 4
5. Chu kỳ máy Giải mã Lưu Lấy lệnh Thực thi lệnh kết quả Chu kỳ xử lý (chu kỳ lệnh): trình tự xử lý lệnh của CPU. Một chu kỳ máy gồm nhiều chu kỳ xung (clock cycle) PTIT, 2011 Tin học đại cương 5
6. Kỹ thuật đường ống (pipelining)  CPU bắt đầu thực thi lệnh thứ hai khi chưa kết thúc lệnh thứ nhất Chu kỳ máy (không pipelining) Chu kỳ máy (có pipelining) Lệnh 1 Lệnh 2 Lệnh 3 Lệnh 4 PTIT, 2011 Tin học đại cương 6
7. Bộ nhớ ◼ Bộ nhớ trong (internal memory) Bộ nhớ chỉ đọc (Read Only Memory_ROM) Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên (Random Access Memory_RAM) ◼ Bộ nhớ ngòai (external memory) Đĩa cứng (hard disk) Đĩa quang (optical disk) Đĩa flash PTIT, 2011 Tin học đại cương 7
8. Thiết bị xuất nhập ◼ Thiết bị nhập (Input devices): Đưa dữ liệu vào máy tính. Bàn phím Chuột  ◼ Thiết bị xuất: Hiển thị kết quả xử lý ra ngòai. Màn hình Máy in  PTIT, 2011 Tin học đại cương 8
9. Tổ chức vật lý của máy tính PC camera system unit speaker printer speaker monitor keyboard modem scanner mouse microphone PTIT, 2011 Tin học đại cương digital camera 9
10. Khối hệ thống (System Unit) -Thường được gọi là CPU -Gồm vỏ máy (case) và phần lớn các thành phần quan trọng của máy tính: ❖Bảng mạch chính (main board) ❖Bộ xử lý (Processor) ❖Bộ nhớ (RAM) ❖Đĩa cứng (HDD) ❖Ổ đĩa quang (CD, DVD) ❖Nguồn điện (power supply) ❖Hệ thống cáp nối (cable) ❖Hệ thống giải nhiệt (fan) ❖ PTIT, 2011 Tin học đại cương 10
11. Main board HDD connector Chipset Memory slot PCI slot CPU Socket PTIT, 2011 Tin học đại cương 11
12. Main board Main board là bảng mạch kết nối các thành phần của máy tính. Trên main board có: Chipset: hệ thống các vi mạch xử lý phụ trợ ROM BIOS: Bộ nhớ chứa cấu hình máy. Socket/slot: đế gắn processor, RAM, card mở rộng, Connector: đầu nối để cắm cáp đến các thiết bị (HDD, Floppy, front panel, ) PTIT, 2011 Tin học đại cương 12
13. Bộ xử lý (processor) Hãng sản xuất: Intel, AMD, Motorola, Chủng lọai : Pentium, Celeron, Duo Core, Tốc độ làm việc: 2.4Ghz, 3.0 Ghz, Socket: Socket 478, Socket 775, Dung lượng cache: 512KB, 1MB, 2MB, Tốc độ bus: 533Mhz, 800Mhz, 1333Mhz, Hệ số nhân CPU (multiplier): CPU luôn có tốc độ họat động cao hơn các thành phần khác, nên tốc độ CPU bằng n lần tốc độ bus, khi đó n là hệ số nhân CPU. PTIT, 2011 Tin học đại cương 13
14. Một số lọai bộ xử lý Intel Lọai CPU Năm Bus Clock Cache Socket Pentium 1990 50-66 Mhz 60-200 Mhz 16K L1 Socket 5 Pentium Pro 1995 60-66 Mhz 166-200 Mhz 16KB, 256KB Socket 8 Pentium II 1997 66-100 Mhz 233-450 Mhz 32KB, 512KB Slot 1 Pentium III 1999 100-133 Mhz 450-1.260 Mhz 32KB, 512KB Socket 370 Pentium IV 2000 400 Mhz 1.3-2.0 Ghz 128KB, 256MB Socket 478 Pentium IV 2004 533 Mhz 2.26-3.06 Ghz 128KB, 512MB Socket 775 Pentium D 2005 166-200 Mhz 2.6-3.6 Ghz 256KB, 2MB Socket 775 Duo Core 2006 133-166 Mhz 1.06-2.33 Ghz 32KB, 2MB Socket 775 Core 2 Duo 2006 266 Mhz 1.8-3.2 Ghz 64KB, 2MB Socket 775 PTIT, 2011 Tin học đại cương 14
15. Bộ nhớ chính ◼ RAM tĩnh (static RAM _SRAM) ◼ RAM động (dynamic RAM_DRAM): SDRAM (Synchronous DRAM) SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM) DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) DDRII SDRAM ( Thông số RAM: chủng lọai RAM, dung lượng, tốc độ bus. PTIT, 2011 Tin học đại cương 15
16. SDR SDRAM ➢Single Data Rate SDRAM: mỗi chu kỳ đồng hồ truy xuất được 1 từ dữ liệu (1 word). ➢Cấu trúc dạng thẻ DIMM (Dual Inline Memory Module) 168 chân. ➢Tốc độ bus: 66Mhz, 100Mhz, 133Mhz PTIT, 2011 Tin học đại cương 16
17. DDR SDRAM ➢Double Data Rate SDRAM: mỗi chu kỳ đồng hồ truy xuất được 2 từ dữ liệu. ➢Cấu trúc dạng thẻ DIMM 184 chân. ➢Tốc độ bus: 133Mhz, 166Mhz, 200Mhz PTIT, 2011 Tin học đại cương 17
18. DDR2 SDRAM ➢Double Data Rate 2 SDRAM: truy xuất 4 từ dữ liệu trong mỗi chu kỳ đồng hồ (tốc độ bus gấp đôi tốc độ chip nhớ) ➢Cấu trúc dạng thẻ DIMM 240 chân ➢Tốc độ bus: 200Mhz, 266Mhz, 333Mhz, 400Mhz PTIT, 2011 Tin học đại cương 18
19. Bộ nhớ cache ◼ Bộ nhớ có tốc độ truy xuất rất cao (SRAM) nằm giữa CPU và bộ nhớ chính. ◼ Một hệ thống có nhiều bộ nhớ cache: Cache Level 1 (L1 cache): nằm trong CPU Cache Level 2 (L2 cache): nằm trên mainboard hoặc trên board của CPU Cache Level 3 (L3 cache) PTIT, 2011 Tin học đại cương 19
20. Hệ thống bus Là kênh trao đổi dữ liệu giữa các thành phần trong hệ thống máy tính PTIT, 2011 Tin học đại cương 20
21. Bus hệ thống (system bus) Thành phần chuyển dữ liệu giữa các bộ phận trong máy tính (bộ xử lý, bộ nhớ, thiết bị ngọai vi) PTIT, 2011 Tin học đại cương 21
22. Đĩa cứng (Hard Disk) Thiết bị chứa dữ liệu chủ yếu trên máy tính. Các thông số đĩa cứng: ➢Dung lượng đĩa: vài chục GB đến vài trăm GB. ➢Tốc độ quay: 5400, 7200 rpm ➢Tốc độ truy xuất dữ liệu: 33-300MB/s ➢Lọai giao tiếp: ATA/SATA/SCSI ➢Khả năng thay thế nóng (hot swap) PTIT, 2011 Tin học đại cương 22
23. Đĩa cứng ATA Cáp ATA Cống ATA trên mainboard ATA (AT attachment), hay còn gọi đĩa IDE . Chuẩn giao tiếp đĩa cứng dùng cáp song song (40 chân), tốc độ chuyển dữ liệu thấp. PTIT, 2011 Tin học đại cương 23
24. Đĩa cứng SATA Cáp SATA Cổng nối SATA trên main board Serial ATA: chuẩn giao tiếp đĩa cứng dùng cáp nối tiếp, tốc độ chuyển dữ liệu cao hơn ATA. PTIT, 2011 Tin học đại cương 24
25. Ổ đĩa quang (optical drive) ◼ Sử dụng chung giao tiếp với đĩa cứng. ◼ Các lọai đĩa quang: CD (Compact Disk): dung lượng 700MB DVD (Digital Versatile Disk): dung lượng 4GB ◼ Các lọai ổ đĩa quang: CD-ROM, CD-RW DVD-ROM, DVD-RW ◼ Tốc độ truy xuất đĩa quang: 8x, 16x, 52x với x tương đương 150MB/s PTIT, 2011 Tin học đại cương 25
26. Các thiết bị nhập (input devices) microphone PC camera keyboard scanner mouse digital camera PTIT, 2011 Tin học đại cương 26
27. Các thiết bị xuất (output devices) Máy in (printer) Loa (speaker) Màn hình (monitor) PTIT, 2011 Tin học đại cương 27
28. Màn hình ◼ Màn hình CRT (Cathod Ray Tube) ◼ Màn hình LCD (Lyquid Crystal Display) Các thông số của màn hình:  Dot pitch – Kích thước điểm ảnh, ví dụ 0.22mm  Resolution – Độ phân giải, ví dụ 1024 x 768 pixels  Monitor screen size – Kích thước màn hình, ví dụ 17” PTIT, 2011 Tin học đại cương 28
29. Máy in Các loại máy in: ◼ In kim – Dot-matrix printer ◼ In phun – InkJet ◼ In laser – Laser printer Thông số chính: ◼ Độ phân giải – dots per inch (dpi) ◼ Tốc độ in – pages per minute (ppm) PTIT, 2011 Tin học đại cương 29
30. Hệ thống cổng nối trên máy tính PTIT, 2011 Tin học đại cương 30
31. Cổng nối tiếp (serial port) Dữ liệu được truyền theo từng bit nối tiếp nhau. Dùng kết nối các thiết bị có tốc độ thấp như bàn phím, chuột, modem, PTIT, 2011 Tin học đại cương 31
32. Cổng song song (parallel port) Dữ liệu được truyền theo từng nhóm nhiều bit đồng thời. Dùng kết nối các thiết bị có tốc độ cao như máy in, ổ đĩa gắn ngòai, PTIT, 2011 Tin học đại cương 32
33. Cổng đa dụng (USB) Cổng nối tiếp tốc độ cao, dùng để kết nối nhiều lọai thiết bị khác nhau. 2 lọai cổng nối đa dụng là USB và 1394 USB 1.0: 12Mb/s USB 2.0: 450 Mb/s PTIT, 2011 Tin học đại cương 33
34. Quá trình khởi động máy tính ◼ Cấp nguồn cho hệ thống ◼ Chương trình chứa trong ROM BIOS thực hiện thủ tục kiểm tra POST. ◼ Tìm vị trí của Hệ điều hành trên đĩa khởi động ◼ Nạp hệ điều hành và các trình điều khiển. PTIT, 2011 Tin học đại cương 34