Bài giảng cấu trúc, lắp ráp và bảo trì máy tính Trang 1
Bài 1: Cấu trúc cơ bản của máy tính
Bài 2: Nguyên lý hoạt động cơ bản của máy tính
Bài 3: Tổng quan về phần cứng máy tính
Bài 4: Mainboard và các thành phần trên mainboard
Bài 5: Lắp ráp và cài đặt phần mềm máy tính
Bài 6: Thiết bị ngoại cơ bản máy tính
Bài 7: Kiểm tra, chẩn đoán, sửa chữa máy tính
Bài 8: Bảo trì hệ thống
GV: Đinh Đồng Lưỡng – Bộ môn: Công nghệ Tri thức – Khoa: Công nghệ Thông tin
Bài giảng cấu trúc, lắp ráp và bảo trì máy tính Trang 2
Bài
Bài 1
1
CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA MÁY TÍNH
1. Khái niệm
Máy tính là gì?
Máy tính(computer) là thiết bị điện tử có khả năng thực hiện các công việc sau:
Nhận thông tin
Xử lý thông tin theo chương trình được nhớ sẵn trong bộ nhớ máy tính
Xuất thông tin
Chương trình là gì?
Chương trình(program) là dãy các lệnh được sắp xếp trong bộ nhớ, máy tính có
thể dựa vào các lệnh này để thực hiện chức năng nào đó.
Phần mềm là gì ?
Phần mềm(software) là bao gồm các chương trình và dữ liệu liên quan, đáp ứng
lĩnh vực hay ứng dụng thực tế.
Phần cứng là gì?
Phần cứng(hardware) là bao gồm các thiết bị vật lý cấu thành hệ thống máy tính.
Cấu trúc máy tính
Cấu trúc máy tính (computer structure) là đề cập các thành phần cấu thành máy
tính và những liên kết giữa các thành phần này.
Ở mức cao nhất máy tính bao gồm 4 thành phần:
♦Bộ xử lý trung tâm (CPU : Central Processing Unit)
♦Hệ thống nhớ (Memery System)
♦Hệ thống vào/ra (I/O : Input/ Output System)
♦Liên kết hệ thống (Interconnection, Bus)
Chức năng máy tính
Chức năng máy tính (computer function) là mô tả hoạt động của hệ thống máy tính
hay từng thành phần của hệ thống.
Chức năng cơ bản của hệ thống máy tính:
♦Xử lý dữ liệu
♦Lưu trữ dữ liệu
♦Vận chuyển dữ liệu
♦Điều khiển dữ liệu
2. Qúa trình phát triển của máy tính
a. Sơ lược lịch sử máy tính
Lịch sử phát triển máy tính chia ra 4 mốc lớn:
♦Năm 1946 máy tính đầu tiên ra đời có tên gọi ENIAC (Electric Numberial
Integrated And Computer) chúng thiết kế nhờ đèn điện tử, là kết quả của một dự
án do bộ quốc phòng Mỹ đề xuất 1943.
GV: Đinh Đồng Lưỡng – Bộ môn: Công nghệ Tri thức – Khoa: Công nghệ Thông tin
Bài giảng cấu trúc, lắp ráp và bảo trì máy tính Trang 3
♦Năm 1956 máy tính điện tử đầu tiên sử dụng transistor có tên gọi TX-0
(Transistoried eXperiment computer) ra đời.
♦Khoảng năm 1966 sự khám phá ra mạch tích hợp IC (Integerted Circuit). Bắt đầu từ
đây máy tính trở nên gọn, nhẹ và chạy nhanh hơn so với máy tính thế hệ trước.
♦Khoảng cuối những năm 70 và đầu năm 80 thế hệ máy tính dùng vi mạch tích hợp
rất lớn VLSI (Very Large Scale Integrated) ra đời. Chấm dứt việc chế tạo thiết bị
mạch tích hợp thấp (SSI: Small Scale Integrated). Đây là cuộc cách mạng lớn trong
lịch sử phát triển máy tính.
Sau đây là bảng thông tin tóm tắt về các bộ vi xử của Intel đã đưa ra thị trường trong
giai đoạn này:
Năm BXL Reg Data Addr Cache L1 L2
1978 8086 16 16 20
1979 8088 16 8 20
1982 80286 16 16 24
1985 80386SX 32 16 24
1990 80386DX 32 32 32
1991 80486 32 32 32 8KB
1995 P. Pro 32 64 36 16KB 256KB
1997 P MMX 32 64 32 32KB
1998 P II 32 64 36 32KB 128KB
1998 Celeron 32 64 64 32KB
1999 P III 32 64 64 64KB 256KB
2003 P4 32 64 64 128KB 512KB
Giải nghĩa: MMX: (MultiMedia eXtented) hỗ trợ thêm các lệnh xử lý dữ liệu đa
phương tiện như hình ảnh và âm thanh.
Ngoài ra còn có các bộ vi xử lý khác Pentium tương thích với Pentium như AMD,
Cyrix,…
Ví dụ: Pentium K5 (AMD)
Pentium II K6-1(2) (AMD) Cyrix (1997)
b. Phân loại máy tính.
Phân loại theo phương pháp truyền thống:
- Máy tính nhỏ (Microcomputer) hay máy vi tính
- Máy tính tầm trung (Minicomputer) hay máy tính mini
- Máy tính lớn (Large computer) hay siêu máy tính
+ Mainframe computer
+ Super computer
Phân loại theo phương pháp hiện đại :
- Máy tính cá nhân (Desktop, Laptop, Palm, Pocket,…) hay máy PC
- Máy tính trạm (Workstation)
- Máy chủ (Server)
- Các hệ vi điều khiển (micro controller) được đặt trong thiết bị chuyên dụng khác
có chức năng như máy tính gọi là thiết bị nhúng hay máy tính nhúng (Embeded
system ).
c. Quan hệ giữa phần cứng và phần mềm.
Phần cứng của máy tính bao gồm: CPU, bộ nhớ, mainbroad, card,….
Phần mềm của máy tính bào gồm: Chương trình và dữ liệu
GV: Đinh Đồng Lưỡng – Bộ môn: Công nghệ Tri thức – Khoa: Công nghệ Thông tin
Bài giảng cấu trúc, lắp ráp và bảo trì máy tính Trang 4
Ý nghĩa lớn nhất của máy tính là khả năng làm việc đa chức năng, mỗi ứng dụng
(phần mềm) được thực hiện trên máy là kết quả của sự làm việc hết sức nghiêm túc
của các lập trình viên và các nhà làm ứng dụng tin học. Các phần mềm này sẽ
được cài đặt trên một hệ thống máy, với cấu hình tối thiểu cần có khi cài đặt và có
thể tự chọn tùy ý các chức năng sẽ được cài đặt thông qua tập tin Setup.exe hay
Install.exe. Sau khi cài đặt phần mềm sẽ giúp hỗ trợ con trong xử lý công việc.
Phần mềm máy tính chia ra 2 nhóm:
-Phần mềm hệ thống : DOS, Windows, Unix, Linux,…
-Phần mềm ứng dụng:Microsoft offices, phần mềm học tập, phần mềm gõ tiếng
việt, phần mềm xử lý ảnh, âm thanh,…
Ví dụ: Mỗi phần mềm được cài đặt lên một hệ thống phần cứng nhất định:
Họ Intel Bộ nhớ Đĩa cứng HĐH
286 1MB 40MB DOS
386 4MB 270MB DOS,Win3.11
486 8MB 840MB …,WIN95
Pentium 16MB 2GB …,WIN 2000
Giữa phần mềm và phần cứng có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Một số phần mềm
chỉ hoạt động tốt trên cấu hình phần cứng này nhưng lại không hoạt động tốt trên cấu
hình phần cứng khác.
3. Các thành phần cơ bản của máy tính.
3.1Mô hình cơ bản của máy tính.
Mô hình máy tính hiện nay được thiết kế dựa trên kiến trúc Von Neumann.
Các đặc trưng cơ bản của kiến trúc Von Neumann:
Dữ liệu và chương trình chứa trong cùng bộ nhớ đọc ghi
Bộ nhớ được đánh địa chỉ cho từng ngăn nhớ không phụ thuộc vào nội dung chứa gì
Máy tính thực hiện lệnh một cách tuần tự.
3.2Bộ xử lý trung tâm CPU (Central Processing Unit)
a. Chức năng: Điều khiển toàn bộ hoạt động hệ thống máy tính.
Thực các phép toán số học và logic
b. Nguyên tắc hoạt động: CPU hoạt động theo chương trình nằm trong bộ nhớ chính
máy tính. CPU thực hiện lệnh bằng cách nhận từng lệnh từ bộ nhớ, giải mã lệnh và
phát ra tín hiệu điều khiển thực thi lệnh yêu cầu. Trong quá trình đó CPU có thể
trao đổi thông tin với bộ nhớ hay thiết bị vào ra.
c. Các thành phần cơ bản của CPU:
Đơn vị số học và logic( ALU: Arithmetic Logical Unit) thực hiện các phép toán
số học và logic.
GV: Đinh Đồng Lưỡng – Bộ môn: Công nghệ Tri thức – Khoa: Công nghệ Thông tin
CPU
Liên kết hệ thống (Interconnection)
Memory
I/O
Bài giảng cấu trúc, lắp ráp và bảo trì máy tính Trang 5
Đơn vị điều khiển (CU: Control Unit) giải mã lệnh và điều khiển toàn bộ hệ
thống.
Tập thanh ghi (RF: Rigister Files) dùng để lưu trữ các thông tin tạm thời phục vụ
cho hoạt động của CPU.
d. Sơ đồ chân bộ vi xử lý (Processor):
CPU được chế tạo trên một chip vi mạch => bộ vi xử lý. Nó bao gồm những nhóm tín
hiệu sau:
3.3 Hệ thống nhớ
a. Chức năng: chứa chương trình và dữ liệu máy tính.
b. Các thao tác bộ nhớ:
Đọc dữ liệu (read)
Ghi dữ liệu (write)
c. Các thành phần của bộ nhớ:
Bộ nhớ trong (Internal Memory)
Bộ nhớ ngoài (External Memory)
3.3.1 Bộ nhớ trong
Là loại bộ nhớ bán dẫn, là thành phần nhớ mà CPU có khả năng trao đổi thông tin
trực tiếp. Bộ nhớ bán dẫn bao gồm hai loại nhớ chính RAM và ROM
Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên ( RAM: Random Access Memory)
Là bộ nhớ có khả năng đọc/ghi
Là bộ nhớ khả biến
Chứa thông tin tạm thời
RAM có hai loại chính SRAM (Static RAM) và DRAM (Dynamic RAM)
Đặc điểm của DRAM (SDRAM, RDRAM, EDO,..)
⇒Thông tin ghi trong DRAM thường phải làm tươi trong quá trình lưu trữ.
⇒Dung lượng lớn.
⇒Giá thành hạ, tốc độ truy xuất chậm ( 60ns – 70ns).
DRAM này được thiết kế làm bộ nhớ chính có kích thước 128, 256, 512MB hay
1GB.
Đặc điểm của SRAM
⇒Thông tin được ghi trong SRAM là ổ định (không phải làm tươi).
⇒Dung lượng nhỏ.
⇒Giá thành cao, tốc độ rất nhanh (6ns-10ns).
SRAM thường được thiết kế làm bộ Cache trong máy tính, dung lượng phổ biến
128, 256, 512, 1024KB
Bộ nhớ chỉ đọc ROM(Read Only Memory)
GV: Đinh Đồng Lưỡng – Bộ môn: Công nghệ Tri thức – Khoa: Công nghệ Thông tin
Các chân địa chỉ
Các chân dữ liệu
Các chân điều khiển
µP
Các chân
nguồn nuôi
Xung clock