Bài giảng Phần cứng và lắp ráp máy tính

Nội dung text: Bài giảng Phần cứng và lắp ráp máy tính

1. Lịch sử phát triển máy tính Thế hệ thứ tư (Từ 1972 đến nay): Mạch IC có mật độ tích hợp cao (LSI: Large Scale Integration) Các IC mật độ tích hợp rất cao (VLSI: Very Large Scale Integration) Xuất hiện bộ vi xử lý (microprocessor) Các bộ nhớ bán dẫn, bộ nhớ cache, bộ nhớ ảo được dùng rộng rãi. Các kỹ thuật cải tiến : kỹ thuật ống dẫn, xử lý song song mức độ cao,
2. Lịch sử phát triển máy tính Khuynh hướng hiện tại: Thu nhỏ Transitor Gia tăng số lượng Lõi xử lý Gia tăng bộ đệm Cảm biến thông minh Giảm tiêu hao năng lượng Gia tăng tốc độ kết nối
3. Phân loại máy tính Microcomputer: Còn gọi là PC (personal computer), Minicomputer: Là những máy tính cỡ trung bình, kích thước thường lớn hơn PC. Supermini: Máy chủ dịch vụ cở nhỏ Mainframe: Là những máy tính cỡ lớn Supercomputer: Đây là những siêu máy tính
4. Phân loại máy tính theo mục đích sử dụng Máy tính cho cá nhân Máy tính cho tổ chức  Các máy trạm chuyên dụng  Máy siêu điện toán (workstation) (Supper Computer)  Máy tính cá nhân (PC)  Máy tính lớn  Máy tính để bàn (Mainframe) (Desktop PC)  Máy tính nhỏ  Máy tính notebook (Mini Computer)  Thiết bị trợ giúp cá nhân  Các máy chủ/phục vụ kỹ thuật số (PDA) (servers)
5. Giới thiệu một số loại máy tính Máy tính cá nhân (Personal Computer) Máy tính cá nhân (Personal Computer) Các loại PC: Desktop, Laptop, Notebook, Máy tính cầm tay (Palm )
6. Giới thiệu một số loại máy tính Các máy trạm chuyên dụng (Workstation) Có tốc độ xử lý cao cho những tính toán khoa học và công nghệ phức tạp. Được sử dụng như máy khách hoặc máy phục vụ trong những hệ thống xử lý phân tán.
7. Giới thiệu một số loại máy tính Server Có cấu hình mạnh hơn PC rất Hoạt động liên tục trong thời gian rất dài.
8. Giới thiệu một số loại máy tính Mainframe Máy tính vạn năng Điều khiển hệ thống xử lý trung tâm.
9. Giới thiệu một số loại máy tính Siêu máy tính (Supper Computer) Máy tính cực lớn Xử lý phép toán lớn, dự báo thời tiết, mô phỏng hạt nhân, thiên văn. Siêu máy tính Cray của hãng US Cray là loại máy rất nổi tiếng. Tại Nhật bản, máy SX của NEC và FACOM VP của Fujitssu
10. Phần cứng máy tính cá nhân (PC)
11. Các thiết bị chính của PC Mainboard CPU Bộ nhớ trong (Bộ nhớ chính): RAM, ROM Bộ nhớ ngoài: Băng từ, đĩa từ, đĩa quang, đĩa bán dẫn Thiết bị nhập (đầu vào): Keyboard, Mouse Thiết bị xuất (đầu ra): Monitor, printer Các loại card mở rộng: VGA, Sound, NIC Bộ nguồn (PSU) & Vỏ máy (Case)
12. Định nghĩa thiết bị nhập – Xuất Thiết bị nhập: Đưa dữ liệu hoặc nhập lệnh  Keyboard  Mouse  Webcam Thiết bị xuất: Xuất liệu hoặc hình ảnh  Printer  Monitor  Projector
13. Các thiết bị nhập Keyboard Màn hình cảm ứng Mouse Bàn số hoá Scanner Bút sáng Thiết bị đọc mã Joystick vạch Máy ảnh số Thiết bị đọc thẻ Microphone từ
14. Thiết bị nhập Bàn phím (KeyBoard) Là thiết bị nhập trực tiếp dữ liệu vào máy tính Bàn phím ra đời năm 1870 và được đặt tên là QWERTY Bàn phím Dvorak do ông August Dvorak và ông William Deay thiết kế vào những năm 1930.
15. Bàn phím (KeyBoard) Cấu tạo bàn phím Bàn phím được thiết kế thành nhiều lớp thiết bị: Trên cùng là các phím nhấn. Lớp thứ hai là ma trận điểm than chì dẫn điện. Lớp thứ ba là board mạch ma trận điểm tiếp xúc Lớp thứ tư là lớp đỡ bảo vệ cho board mạch của bàn phím.
16. Bàn phím (KeyBoard) Hoạt động của bàn phím Khi ta nhấn lên một phím thì phím này sẽ đè lên điểm than chì dẫn điện ngay phía dưới phím, điểm than chì này gây tiếp điện tại điểm tiếp xúc tương ứng trên bo mạch tạo ra một tín hiệu .
17. Phần cứng máy tính Chuột máy tính (Mouse) Chuột máy tính ra đời Năm 1963 Chuột hỗ trợ môi trường GUI (graphical user interface - giao diện người dùng bằng đồ hoạ). Dùng thao tác trong nhập lệnh là chính.
18. Chuột máy tính (Mouse) Sự ra đời của chuột máy tính Năm 1963 , Douglas Engelbart thuộc viện nghiên cứu Stanford đã phát minh ra chuột máy tính , một thiết bị định vị cầm tay cho máy tính .
19. Chuột máy tính (Mouse) Chuột cơ học (mechanical mouse) Hoạt động dựa trên nguyên lý cơ học. Dùng bi lăn (còn gọi là chuột bi) Dựa vào các cảm biến để xác định tọa độ con trỏ.
20. Chuột máy tính (Mouse) Cấu tạo và hoạt động của chuột cơ Một trái banh bên trong chuột chạm mặt để chuột (desktop) và xoay khi chuột di chuyển.
21. Chuột máy tính (Mouse) Cấu tạo và hoạt động của chuột cơ (tt) Cảm biến trục xoay dùng hồng ngoại. Có hai bộ cảm biến Được đặt vuông góc 90 độ.
22. Chuột máy tính (Mouse) Hoạt động chuột quang đèn Led Tương tự chuột bi Dùng cảm biến ánh sáng Đèn Led đỏ Bề mặt rê phải đồng màu, và có màu tối
23. Chuột máy tính (Mouse) Hoạt động chuột quang Laser Tương tự chuột quang Dùng tia laser thay led Ít hao năng lượng hơn Led Định vị chính xác hơn Có thể dùng trên nhiều bề mặt
24. Phần cứng máy tính Chuột & bàn phím không dây Chuột dùng sóng radio:  Khoảng cách bắt sóng dưới 10m theo lý thuyết và trên thực tế khoảng 3m tới 5m  sóng radio dễ bị nhiễu nếu có vật chắn ngang. Chuột Bluetooth/Wifi: Sử dụng công nghệ Bluetooth hoặc wifi thay cho dây dẫn
25. Phần cứng máy tính Một số loại chuột đặc biệt Trackball Chuột lòng bàn tay (Palm Mouse) Chuột dạng cần điều khiển (Joy-Mouse) Chuột Camera
26. Phần cứng máy tính Các thiết bị nhập liệu khác Máy quét ảnh - scanner: hoạt động tương tự máy photocopy Máy quét cố định Máy quét cầm tay Máy quét chuyên dụng  Quét vân tay  Quét khuôn mặt  Quét mã vạch  Quét name card
27. Phần cứng máy tính Các thiết bị số hóa thế giới thực Máy ảnh số – digital camera : Dùng cảm biến ảnh để thu lại ảnh. Máy quay phim số – digital video camera : Có khả năng thu ảnh theo thời gian thực Thông tin lưu trử ở dạng số Có thể chỉnh sửa bằng phần mềm
28. Phần cứng máy tính Các thiết bị nhập dạng chỉ điểm Màn hình cảm ứng - Touch Screen : Dùng tay hoặc bút Bàn vẽ - Graphic table: Thay thế bàn vẽ truyền thống
29. Chuột máy tính (Mouse) Các thiết bị nhập dạng chỉ điểm Phiến nhấn - touch pad: Dạng chuột cảm ứng, điều khiển bằng ngón tay Cần điền khiển - Joystick : Thiết bị điều khiển
30. Phần cứng máy tính Thiết bị xuất Màn hình  Màn hình CRT  Màn hình LCD Projector Máy in  Máy in kim  Máy in phun màu  Máy in Laser Loa
31. Thiết bị xuất Màn hình Nhiệm vụ của màn hình là tái tạo lại hình ảnh. Điểm ảnh (Pixel) Độ phân giải (Pixels ngang và Pixels dọc) Độ sâu màu (khả năng tái tạo màu) Các dạng màn hình thường gặp:  Màn hình tia âm cực (Cathode Ray Tube)  Màn hình tinh thể lỏng (Liquid Crystal Display)  Màn hình plasma (Plasma Display)
32. Thiết bị xuất Nguyên tắc phối màu phát xạ Pha trộn ba màu: Xanh lá, Xanh đậm, Đỏ (RBG) Thay đổi độ sáng từng điểm để tạo nhiều sắc độ.
33. Thiết bị xuất Nguyên tắc hiện thị hình ảnh của màn hình Điểm ảnh: Pixel Một màn hình thường có rất nhiều Pixels Độ nét màn hình dựa vào mật độ Pixels
34. Thiết bị xuất Nguyên tắc hiện thị hình ảnh của màn hình Màu sắc được biểu diễn bằng các con số :  255: Màu trắng  0 : Màu đen Như vậy hình ảnh kỹ thuật số thực chất là 1 ma trận số.
35. Thiết bị xuất Khái niệm độ phân giải (resolution) Kích thước của ảnh:  Kích thước hiển thị: kích thước màn hình, giấy in. Đơn vị là inches  Kích thước đo bằng pixel: số pixel (dài x rộng) dùng để hiện thị hình ảnh. Độ phân giải được cho bởi số lượng điểm ảnh hiển thị trên diện tích một inch vuông. Độ phân giải càng cao, hình ảnh được hiển thị sẽ càng nét. Kích thước pixel Độ phân giải = Kích thước hiển thị
36. Thiết bị xuất Màn hình CRT Màn hình ống tia âm cực CRT (cathodic ray tube) là màn hình cổ điển và thông dụng nhất hiện nay. Thiết bị hiển thị này có cấu trúc giống như máy thu hình và sử dụng ống tia điện tử. Sử dụng đầu nối VGA (VGA-connector): Các chân này dùng để truyền nhận các tín hiệu tương tự Red, Green, Blue, từ VGA card lên màn hình. Màn hình chuẩn VGA không hỗ trợ nhận tín hiệu số từ card màn hình.
37. Màn hình CRT Cấu tạo màn hình CRT Màn hình CRT có một (nếu là màn hình đen trắng) hay ba (nếu là màn hình màu) nguồn điện tử âm cực còn gọi là súng điện tử. Ðiện tử được hội tụ thành tia điện tử. Tia điện tử va đập vào màn hình hiện sáng và tạo nên một điểm sáng.
38. Phần cứng máy tính Màn hình CRT-Các thông số cần quan tâm Kích cỡ: của màn hình được biểu diễn bởi độ dài đường chéo của màn hình. Tương ứng với điều này, có các màn hình 15 inch, 17 inch và 21 inch v.v Kích thước điểm ảnh (0.20mm – 0.28mm ) Độ phân giải (resolution ) Tần số làm tươi (refresh rate) Độ sâu màu
39. Màn hình CRT Kích thước điểm ảnh Kích thước điểm ảnh gần bằng kích thước của 3 điểm màu: đỏ, xanh lục, xanh nước biển. Các điểm ảnh có dạng hình vuông, có kích thước rất nhỏ. 0.01x0.01 (cm). Kích thước điểm ảnh phụ thuộc vào:  Kích thước chùm tia điện tử  Kích thước hạt phốt pho  Chiều dày lớp phốt pho
40. Thiết bị xuất Độ phân giải màn hình CRT Độ phân giải màn hình được biểu diễn bằng giá trị số pixel được biểu diễn trong một màn hình (rộng cao), và độ phân giải là 640 480, 800 600, 1024 768, 1280 1024, v.v (kích thước theo pixle) Phân biệt với độ phân giải của máy in. Độ phân giải của máy in tính được tính theo số điểm ảnh trên một inch, viết tắt là dpi (dot per inch)
41. Màn hình CRT Độ sâu màu Tuỳ theo số bit được dùng để hiển thị màu ta phân loại màn hình theo mầu như sau:  Ðen trắng 1 bit (2 màu)  Màu CGA 4 bit (16 màu)  Màu giả (pseudo color) 8 bit (256 màu)  Màu (high color) 16 bit  Màu thật (true color) 24 bit
42. Màn hình CRT Tần số làm tươi (refresh rate) Tần số làm tươi tối thiểu là 30lần/giây (30hz) Màn hình CRT thường có tần số làm tươi từ 60hz đến 120hz Màn hình LCD có tần số làm tươi phụ thuộc vào thời gian thay đổi trạng thái của điểm ảnh (tính bằng ms), càng thấp càng tốt.
43. Thiết bị xuất Màn hình tinh thể lỏng (LCD) Màn hình tinh thể lỏng (Liquid Crystal Display)  Mỏng nhẹ  Ứng dụng rộng  Ít tia bức xạ hại mắt  Tiết kiệm năng lượng  Bị giới hạn góc nhìn Sử dụng DVI-connector (Digital Visual Interface) 24 chân kết nối.
44. LCD Nguyên tắc hiển thị của tinh thể lỏng Tinh thể lỏng phát sáng nhờ nguồn sáng phụ phía sau. Nếu đặt một điện áp giữa hai đầu lớp tinh thể lỏng, các phân tử sẽ liên kết và xoắn lại với nhau. Cường độ sáng của điểm ảnh phụ thuộc vào lượng ánh sáng truyền qua kính lọc phân cực. Như vậy, có thể điều chỉnh cường độ sáng tại một điểm ảnh bằng cách điều chỉnh điện áp đặt vào hai đầu lớp tinh thể lỏng. Trước mỗi điểm ảnh con có một kính lọc màu, cho ánh sáng ra màu đỏ, xanh lá và xanh lam.
45. LCD Các thông số Kích thước màn hình (screen size) Độ phân giải (resolution):  15”: 1024x768 (khoảng 786.000 điểm ảnh)  17”: 1280x1024 (khoảng 1.310.000 điểm ảnh).  19”: 1280x1024 hoặc 1600x1200  20”: 1600x1200 (khoảng 1.920.000 điểm ảnh). Góc nhìn (viewing angles) Độ sáng (brightness) Điểm ảnh chết Tần số đáp ứng (response rate)
46. Màn hình Plasma Cấu tạo màn hình Plasma
47. Thiết bị xuất Máy in (Printer) Máy in là thiết bị xuất lâu đời nhất của máy tính, ngày nay máy in được sử dụng rất rộng rãi. Một số loại máy tính thông dụng  Máy in kim  Máy in laser  Máy in phun  Máy in Offset
48. Thiết bị xuất Các loại máy in – Máy in kim Dùng ma trận kim để tạo ký tự Không dùng mực Dùng ruybăng (giấy than) Tuổi thọ cao Chi phí in thấp In chậm Độ ồn cao Dùng để in đơn giản
49. Thiết bị xuất Các loại máy in – Máy in kim
50. Thiết bị xuất Máy in phun mực (Inkjet ) Dùng đầu phun mực Có thể in màu Mực dạng lỏng Tốc độ in nhanh Tuổi thọ thấp Chi phí in cao Dùng để in ảnh, bản mẫu
51. Thiết bị xuất Nguyên tắc hoạt động của máy in phun mực Nguyên tắc hoạt động
52. Thiết bị xuất Những lưu ý về máy in phun mực Một số chú ý khi sử dụng máy in phun  Cần chú ý lượng mực tiêu thụ cho bản in  In định kì theo khuyến cáo của nhà sản xuất để tránh tình trạng khô đầu phun Một số chú ý khi lựa chọn máy in phun  Độ phân giải  Tốc độ in  Số hộp mực – giá tiền mực
53. Thiết bị xuất Máy in laser Dùng tia laser định vị Sử dụng mực khô (bột) Cần có Trống in (Drump) Tốc độ in nhanh Có thể in màu Tuổi thọ cao Chi phí in rẻ
54. Thiết bị xuất Nguyên tắc hoạt động của máy in laser Nguyên tắc hoạt động
55. Thiết bị xuất Những trục trặc hay thường gặp Cách giải quyết một số trực phổ biến: Sự cố Nguyên nhân Cách giải quyết Màu in nhạt hoặc không Mực in thiếu Tháo Cartrigde ra và lắc nhẹ để đều trên khắp trang trộn đều hạt mực Có những vết trắng nhỏ Mực không dính lên giấy Thử thay giấy khác cũng có thể giấy quá dày hoặc ẩm Có một vạch thẳng đứng Cartrigde rỗng hoặc Thay Cartrigde khác ở mép trang hỏng, hoặc mực có thể đổ trong máy Trang hoàn toàn màu Dây Corona chuyển đổi Kiểm tra mức mực. Dây Corona đen bị hỏng chuyển đổi hỏng phải nhờ dịch vụ sửa chữa
56. Thiết bị xuất Những trục trặc hay thường gặp Cách giải quyết một số trực phổ biến: Sự cố Nguyên nhân Cách giải quyết Trang hoàn toàn màu Cạn mực hoặc dây Kiểm tra mức mực. Dây trắng Corona chuyển đổi hỏng Corona chuyển đổi hỏng phải nhờ dịch vụ sửa chữa Lề chừa rộng, bước Tài liệu hoặc hình ảnh Kiển tra lại các thông số cách lạ hoặc gióng quá lớn so với khổ in cho Unprintable Area ở mục hàng văn bản không phép Paper của trình điều kiển in bình thường Chỉ in một phần hình Máy in hết bộ nhớ Gắn thêm bộ nhớ hoặc giảm ảnh độ phân giải cho máy in
57. Phần cứng máy tính CPU CPU (CENTRAL PROCESSING UNIT) là một chip, tức là mạch tích hợp điện tử thu nhỏ, chịu trách nhiệm trực tiếp hay gián tiếp về mọi hoạt động của máy tính. CPU là đầu não điều khiển máy tính từ lúc khởi động cho đến khi tắt máy. CPU liên hệ với các thiết bị khác qua mainboard và hệ thống cáp của thiết bị. CPU giao tiếp trực tiếp với bộ nhớ RAM và ROM, còn các thiết bị khác được liên hệ thông qua một vùng nhớ (địa chỉ vào ra) và một ngắt thường gọi chung là cổng. Hai nhà sản xuất CPU lớn hiện nay là Intel và AMD.
58. CPU Các thông số cần quan tâm Tốc độ BUS Hệ số nhân Cache: L1, L2, L3 Data Width Mức điện áp tiêu thụ (Vcore) Tập lệnh Khe cắm: Slot, Socket
59. CPU Tốc độ Thông số quan trọng nhất của CPU là tốc độ xung nhịp đo bằng Hz. Ví dụ: CPU có tốc độ 2,4GHz tức là trong một giây nó có tới 2,4 tỉ xung nhịp. Con số này là một trong những thước đo sức mạnh của vi xử lý, tuy vậy nó không phải là tất cả. Đôi lúc chỉ là một con số nhằm so sánh tương đối sức mạnh của vi xử lí. Một thông số đánh giá sức mạnh của bộ xử lý hiệu quả hơn là MIPS (Million Instruction Per Second- triệu lệnh trên một giây)
60. CPU BUS Tốc độ bus thể hiện khả năng giao tiếp nhanh hay chậm với các thành phần khác của máy tính. Front Side Bus: là đường truyền dữ liệu từ CPU đến bộ nhớ chính (RAM và ROM). Vì thế khi tăng FSB không những chỉ tăng tốc độ của CPU mà còn tăng tốc độ cả hệ thống (Khi overclock CPU thì một trong những việc cần làm là tăng FSB) Back Side Bus (BSB): là đường truyền dữ liệu từ CPU đến Cache L2.
61. CPU Hệ số nhân (Frequency Multiple) Đối với bộ xử lý P4 3.06Ghz, Bus 533 Mhz, Hệ số nhân (HSN) =23 Cách tìm HSN như sau 3.06Ghz = 3060Mhz FSB (thực) : 533 / 4 =133Mhz như vậy HSN = 3060 / 133 = 23.
62. CPU Bộ nhớ Cache Cache: Bộ đệm CPU. RAM sơ cấp. Dung lượng cache trên CPU góp phần rất lớn đến việc tăng tốc độ xử lý Bộ nhớ cache gồm: Cache level 1, 2 và 3,4,5 . Cache Level càng thấp tốc độ càng nhanh.
63. CPU Cache Level 1 Cache L1: là một khu vực bộ nhớ được tạo bằng bộ nhớ tĩnh (SRAM) có tốc độ cao nhưng đắt tiền và khó chế tạo. Cache L1 được đặt ngay trên CPU nên tốc độ rất nhanh Đây là vùng chứa thông tin trước khi đưa vào cho vi xử lý trung tâm (CPU) thao tác. Cache L1 thường rất nhỏ, chỉ trong khoảng 8 – 64 kB
64. CPU Cache Level 2, 3 Cache L2: Chậm hơn cache L1, nhưng giá thành rẻ hơn nên được thiết kế có kích thước lớn hơn cache L1 Cache L2 nằm giữa CPU và bộ nhớ hệ thống DRAM làm vùng đệm cho cache L1
65. CPU Điện áp, tập lệnh Mức điện áp tiêu thụ: là mức điện áp cần thiết cho CPU làm việc, nó thường được ghi trực tiếp trên mặt CPU. Nếu thiết lập mức điện áp dưới mức này CPU không làm việc, nếu trên sẽ làm cháy CPU. Hiện nay mức này cho các CPU thường là 2,8V - 3,3V. Tập lệnh: CPU dùng các lệnh trong tập lệnh được thực hiện các xử lý, các phép tính. Tập lệnh sẽ giúp CPU thực hiện các xử lý phức tạp.  PentiumIII: SSE (Streaming Single Instruction, Multiple Data [SIMD] Extension) hỗ trợ xử lý đồ họa 3D  Pentium D 800 được trang bị tập lệnh mở rộng EMT64 hỗ trợ đánh địa chỉ nhớ 64bit
66. CPU Các loại khe cắm Slot:  Intel: Slot1  AMD: Slot A Socket  Intel: Socket 7 321 pin 370 478 775  AMD Socket 7 454 574 939 940
67. CPU Các loại khe cắm
68. CPU Các loại khe cắm - Slot Slot 1 Slot A
69. CPU Các loại khe cắm - Socket Socket 370 Socket 7
70. CPU Các loại khe cắm – Socket 370 Socket 370
71. CPU Các loại khe cắm – Socket 478 Socket 478
72. CPU Các loại khe cắm – Socket 775 Socket LGA 775
73. CPU Các loại khe cắm – So sánh các loại Socket
74. CPU Bộ tản nhiệt
75. CPU Các loại tản nhiệt
76. CPU Cách đọc các thông số CPU Pentium II Theo hình trên ta có: Internal clock speed = 350 Size of L2 cache = 512KB Frequency of the Front Side Bus = 100 Core voltage = 2.2V
77. CPU Cách đọc các thông số CPU Pentium III Theo hình trên ta có: Internal clock speed = 500 Size of L2 cache = 512KB Frequency of the Front Side Bus = 100 Core voltage = 2.0V
78. CPU Định luật Moore “Cứ sau chu kỳ 18 tháng số lượng transistor tích hợp trên 1 bộ xử lý sẽ tăng gấp đôi”
79. CPU Giới hạn của sự gia tăng tốc độ Việc tăng tốc CPU đã đạt đến ngưỡng giới hạn vào năm 2003. Chỉ đến gần đây nhiều người mới nhận thức được điều này. Theo chiều hướng tăng tốc của chip Intel trước năm 2003 thì đến năm 2005 này chúng ta đã có chip Pentium 10GHz. Thế nhưng hiện nay thậm chí chúng ta chẳng nghe nói đến kế hoạch sản xuất chúng.
80. CPU Công nghệ Siêu phân luồng (Hyper Threarding) Được giới thiệu vào năm 2002. Tạo ra nhiều luồng xử lý “ảo” Mỗi nhân (core) CPU thường được tăng thêm một luồng ảo Siêu phân luồng giúp ổn định xử lý.
81. CPU Công nghệ lõi kép (Dual Core) Bước tiến tiếp theo của CPU Gia tăng số lượng lõi trên một đế Giúp tăng tốc xử lý tín hiệu Giảm số lượng CPU trên một Main Giảm điện năng tiêu thụ