Giáo trình kien trucmaytinh vd-lung[bookbooming.com]

ð I H C QU C GIA THÀNH PH H CHÍ MINH L I NÓI ð U
TRƯ NG ð I H C CÔNG NGH THÔNG TIN
----------o0o----------
V i m c tiêu ñưa các môn h c chuyên ngành công ngh
thông tin vào h c ngay t nh ng h c kỳ ñ u trong trư ng ð i h c
Công ngh thông tin, giáo trình Ki n trúc máy tính ñư c biên
so n ñ c bi t cho m c ñích này và ñư c ñ nh hư ng cho sinh viên
nghành công ngh thông tin năm th nh t.
Giáo trình Ki n trúc máy tính này trình bày các v n ñ
chung nh t, các thành ph n cơ b n nh t c u thành nên máy tính
Giáo trình hi n ñ i nh m trang b cho sinh viên các n i dung ch y u trong 8
chương sau:
Chương I: Trình bày l ch s phát tri n c a máy tính cũng
như các tích năng m i c a máy tính trong t ng giai ño n, các th
KI N TRÚC MÁY TÍNH h máy tính, ñ nh hư ng phát tri n c a máy tính và cách phân lo i
máy tính.
Chương II: Gi i thi u các nguyên lý ho t ñ ng chung và
các tính ch t cơ b n c a các b ph n chính y u trong máy tính
như: b x lý (CPU), b n m ch chính (Mainboard), các thi t b
lưu tr d li u, các lo i b nh RAM, Card ñ h a, màn hình.
Ngoài ra còn cho th y ñư c nh ng hình dáng và s tích h p c a
các b ph n v i nhau nh m giúp sinh viên có th t mua s m, l p
ráp m t máy tính cho mình.
Biên so n: TS. Vũ ð c Lung
Chương III: Trình bày cách bi n ñ i cơ b n c a h th ng
s (như h th p phân, h nh phân, h bát phân, h th p l c phân),
các cách cơ b n ñ bi u di n d li u, cách th c hi n các phép tính
s h c cho h nh phân.
Chương IV: Các c ng và ñ i s Boolean, các ñ nh lý trong
ñ i s Boolean, cách ñơn gi n các hàm Boolean cũng như các
m ch s , cách bi u di n các m ch s qua các hàm Boolean và
ngư c l i, các m ch t h p cơ b n, cách thi t k các m ch ñơn
gi n.
Chương V: Trình bày nguyên lý h at ñ ng c a các m ch
l t, các flip-flop, qui trình thi t k m t m ch tu n t và ñưa ra ví
2009 d c th cho vi c thi t k này.

1

Chương VI: Phân lo i ki n trúc b l nh, cách b trí ñ a
ch b nh , các cách mã hóa t p l nh, các l nh cơ b n c a máy
tính qua các l nh h p ng assembler
Chương VII: Gi i thi u c u trúc c a b x lý trung tâm:
t ch c, ch c năng và nguyên lý ho t ñ ng c a các b ph n bên
trong b x lý như b tính toán logic s h c, b ñi u khi n, t p
các thanh ghi. Ngoài ra còn trình bày cách t ch c ñư ng ñi d
li u, di n bi n quá trình thi hành l nh và k thu t ng d n.
Chương VIII: Trình bày các c p b nh , thi t k và
nguyên lý ho t ñ ng c a các lo i b nh . Phương pháp ñánh giá
hi u năng c a các c p b nh . Các chi n thu t thay th kh i nh ,
trang nh cũng như các chi n thu t ghi vào b nh .
Như ñã nói trên, giáo trình nh m gi ng d y cho sinh viên
năm th nh t do ñó nh ng ki n th c ñưa ra ch là cơ b n. ð hi u
sâu hơn m i v n ñ nên xem thêm trong các sách tham kh o
cu i quy n giáo trình này.
M c dù ñã c g ng biên so n r t công phu và k lư ng,
tuy nhiên cũng khó tránh kh i nh ng thi u sót. Chúng tôi mong
ñư c ñón nh n các ñóng góp ý ki n c a các Th y, các b n ñ ng
nghi p, các b n sinh viên và các b n ñ c nh m ch nh s a giáo
trình ñư c hoàn thi n hơn.
Cu i cùng xin chân thành c m ơn nh ng góp ý quí giá c a
các ñ ng nghi p khi biên so n giáo trình này.

Vũ ð c Lung.

2

Chương I: Gi i thi u Chương I: Gi i thi u

Chương I: Gi i thi u phân ñư c dùng ngày nay trong máy tính ñi n t .
Năm 1834 giáo sư toán h c trư ng ðH Cambridge (Anh),
Charles Babbage (ngư i phát minh ra ñ ng h công tơ mét) ñã thi t
1.1. L ch s phát tri n c a máy tính k ra máy tính v i ch 2 phép tính + và – nhưng có m t c u trúc
ñáng ñ ý th i b y gi – máy tính có 4 b ph n:
Trong quá trình phát tri n c a công ngh máy tính, con
- b nh ,
ngư i ñã ch t o ra hàng ngàn lo i máy tính khác nhau. R t nhi u
- b tính toán,
trong s nh ng máy tính này ñã b quên lãng ñi, ch m t s ít còn
- thi t b nh p ñ ñ c các phi u ñ c l ,
ñư c nh c l i cho ñ n ngày nay. ðó là các máy tính v i nh ng ý
- thi t b xu t ñ khoan l lên các t m ñ ng.
tư ng thi t k và nguyên lý ho t ñ ng ñ c ñáo t o nên m t t m nh
Chính ý tư ng c a ông là ti n ñ cho các máy tính hi n ñ i
hư ng l n ñ n các máy tính th h sau nó. ð giúp sinh viên có
sau này.
ñư c nh ng khái ni m cơ b n v máy tính và hi u rõ hơn b ng
ð máy tính ho t ñ ng nó c n ph i có chương trình, và ông
cách nào mà con ngư i ñã phát minh ra nh ng máy tính hi n ñ i,
ñã thuê cô Ada làm chương trình cho máy tính này. Cô Ada chính
d s d ng như ngày nay, trong ph n này s trình bày nh ng chi
là l p trình viên ñ u tiên và ñ tư ng nh t i cô ta sau này Ada
ti t quan tr ng v l ch s quá trình phát tri n c a máy tính.
ñư c ñ t tên cho 1 ngôn ng l p trình. Tuy nhiên máy tính ñã
không ho t ñ ng ñư c vì ñòi h i quá ph c t p và th i b y gi con
Máy tính thư ng ñư c phân lo i thành các th h d a trên
ngư i và k thu t chưa cho phép.
n n t ng công ngh ph n c ng ñư c s d ng trong quá trình ch
t o. L ch s phát tri n máy tính có th ñư c chia thành các th h Năm 1936 К. Zus (ngư i ð c) ñã thi t k m t vài máy ñ m
máy tính sau: t ñ ng trên cơ s rơle (relay). Tuy nhiên ông không bi t gì v máy
tính c a Babbage và máy tính c a ông ñã b phá h y trong m t tr n
1.1.1. Th h zero –máy tính cơ h c (1642-1945) bom vào Berlin khi chi n tranh th gi i l n th 2 - 1944. Vì v y
nh ng phát minh c a ông ta ñã không nh hư ng ñ n s phát tri n
M c l ch s máy tính ph i nh c ñ n ñ u tiên là khi nhà bác c a k thu t máy tính sau này.
h c ngư i Pháp Blez Pascal (1626-1662) vào năm 1642 ñã phát
minh ra máy tính toán ñ u tiên – máy tính cơ h c v i 6 bánh quay Năm 1944 G. Iken (thu c ðH Havard M ) ñã ñ c v công
và b d n ñ ng b ng tay. Máy c a ông ch cho phép th c hi n các trình c a Babbage và ông ñã cho ra ñ i Mark I sau ñó là Mark II.
phép tính c ng và tr . Máy Mark I ra ñ i v i m c ñích chính là ph c v chi n tranh. Nó
Sau 30 năm, vào năm 1672 m t nhà bác h c khác, Gotfrid n ng 5 t n, cao 2.4 m, dài 15 m, ch a 800 km dây ñi n. Tuy nhiên
Vilgelm Leibnits ñã ch t o ra máy tính v i 4 phép tính cơ b n (+ - vào th i ñi m ñó máy tính relay ñã qua th i và ñã b t ñ u k
* /) s d ng 12 bánh quay. T khi nguyên c a máy tính ñi n t .
còn là sinh viên cho ñ n h t cu c
ñ i, ông ñã nghiên c u các tính 1.1.2. Th h I – bóng ñèn ñi n (1945-1955)
ch t c a h nh phân và là ngư i Chi n tranh th gi i th 2 b t ñ u và vào ñ u th i kỳ chi n
ñã ñưa ra các nguyên lý cũng như tranh tàu ng m c a ð c ñã phá h y nhi u tàu c a Anh, nh nh ng
khái ni m cơ b n nh t cho h nh
3 4


tín hi u mã hóa ñư c chuy n ñi b i thi t b ENIGMA mà quân ñ i Máy ENIAC (Electronic Numerical Integrator And
Anh ñã không th gi i mã ñư c. ð gi i mã ñòi h i m t s lư ng Computer), do John Mauchly và John Presper Eckert (ñ i h c
tính toán r t l n và m t nhi u th i gian, trong khi chi n tranh thì Pensylvania, M ) thi t k và ch t o, là chi c máy s hoá ñi n t
không cho phép ch ñ i. Vì v y chính ph Anh ñã cho thành l p ña năng ñ u tiên trên th gi i (hình 1.2).
m t phòng thí nghi m bí m t nh m ch t o ra m t máy tính ñi n
ph c v cho vi c gi i mã nh ng thông tin này. Năm 1943 máy tính S li u k thu t: ENIAC là m t chi c máy kh ng l
COLOSSUS ra ñ i v i 2000 ñèn chân không và ñư c gi bí m t v i hơn 18000 bóng ñèn chân không, n ng hơn 30 t n,
su t 30 năm và nó ñã không th tr thành cơ s cho s phát tri n tiêu th m t lư ng ñi n năng vào kho ng 140kW và
c a máy tính. M t trong nh ng ngư i sáng l p ra COLOSSUS là chi m m t di n tích x p x 1393 m2. M c dù v y, nó
nhà toán h c n i ti ng Alain Turing. Trong hình 1.1 là b c chân làm vi c nhanh hơn nhi u so v i các lo i máy tính ñi n
dung c a Alain Turing và m t bóng ñèn chân không. cơ cùng th i v i kh năng th c hi n 5000 phép c ng
trong m t giây ñ ng h .

Bóng ñèn chân không
Hình 1.1. Alain Turing v i bóng ñèn chân không

Chi n tranh th gi i ñã có nh hư ng l n ñ n phát tri n k
thu t máy tính M . Quân ñ i M c n các b ng tính toán cho pháo
binh và hàng trăm ph n ñã ñư c thuê cho vi c tính toán này trên
các máy tính tay (ngư i ta cho r ng ph n trong tính toán c n th n
hơn nam gi i). Tuy nhiên quá trình tính toán này v n ñòi h i th i
gian khá lâu và nh m ñáp ng yêu c u c a BRL (Ballistics Hình 1.2. Máy tính ENIAC
Research Laboratory – Phòng nghiên c u ñ n ñ o quân ñ i M )
trong vi c tính toán chính xác và nhanh chóng các b ng s li u ñ n ði m khác bi t gi a ENIAC & các máy tính khác:
ñ o cho t ng lo i vũ khí m i, d án ch t o máy ENIAC ñã ñư c ENIAC s d ng h ñ m th p phân ch không ph i nh
b t ñ u vào năm 1943. phân như t t c các máy tính khác. V i ENIAC, các
con s ñư c bi u di n dư i d ng th p phân và vi c tính

5 6


toán cũng ñư c th c hi n trên h th p phân. B nh c a 1.3), m t c v n c a d án ENIAC, ñưa ra ngày 8/11/1945, trong
máy g m 20 "b tích lũy", m i b có kh năng lưu gi m t b n ñ xu t v m t lo i máy tính m i có tên g i EDVAC
m t s th p phân có 10 ch s . M i ch s ñư c th (Electronic Discrete Variable Computer – do Ekert và Moyshly ñã
hi n b ng m t vòng g m 10 ñèn chân không, trong ñó b t ñ u làm r i ng ng l i ñi thành l p công ty, sau này là Unisys
t i m i th i ñi m, ch có m t ñèn tr ng thái b t ñ th Corporation). Máy tính này cho phép nhi u thu t toán khác nhau
hi n m t trong mư i ch s t 0 ñ n 9 c a h th p phân. có th ñư c ti n hành trong máy tính mà không c n ph i n i dây l i
Vi c l p trình trên ENIAC là m t công vi c v t v vì như máy ENIAC nh vào khái ni m chương trình lưu tr .
ph i th c hi n n i dây b ng tay qua vi c ñóng/m các
công t c cũng như c m vào ho c rút ra các dây cáp ñi n.
Ho t ñ ng th c t : Máy ENIAC b t ñ u ho t ñ ng vào
tháng 11/1945 v i nhi m v ñ u tiên không ph i là tính
toán ñ n ñ o (vì chi n tranh th gi i l n th hai ñã k t
thúc) mà ñ th c hi n các tính toán ph c t p dùng trong
vi c xác ñ nh tính kh thi c a bom H. Vi c có th s
d ng máy vào m c ñích khác v i m c ñích ch t o ban
ñ u cho th y tính ña năng c a ENIAC. Máy ti p t c
ho t ñ ng dư i s qu n lý c a BRL cho ñ n khi ñư c
tháo r i ra vào năm 1955.

V i s ra ñ i và thành công c a máy ENIAC, năm 1946
ñư c xem như năm m ñ u cho k nguyên máy tính ñi n
t , k t thúc s n l c nghiên c u c a các nhà khoa h c ñã
kéo dài trong nhi u năm li n trư c ñó John von Neumann
Hình 1.3. Von Neumann v i máy tính EDVAC
Máy tính Von Neumann
Máy IAS
Như ñã ñ c p trên, vi c l p trình trên máy ENIAC là m t
Ti p t c v i ý tư ng c a mình, vào năm 1946, von Neuman
công vi c r t t nh t và t n kém nhi u th i gian. Công vi c này có
cùng các ñ ng nghi p b t tay vào thi t k m t máy tính m i có
l s ñơn gi n hơn n u chương trình có th ñư c bi u di n dư i
chương trình ñư c lưu tr v i tên g i IAS (Institute for Advanced
d ng thích h p cho vi c lưu tr trong b nh cùng v i d li u c n
Studies) t i h c vi n nghiên c u cao c p Princeton, M . M c dù
x lý. Khi ñó máy tính ch c n l y ch th b ng cách ñ c t b nh ,
mãi ñ n năm 1952 máy IAS m i ñư c hoàn t t, nó v n là mô hình
ngoài ra chương trình có th ñư c thi t l p hay thay ñ i thông qua
cho t t c các máy tính ña năng sau này.
s ch nh s a các giá tr lưu trong m t ph n nào ñó c a b nh .
Ý tư ng này, ñư c bi t ñ n v i tên g i "khái ni m chương C u trúc t ng quát c a máy IAS, như ñư c minh h a trên
trình ñư c lưu tr ", do nhà toán h c John von Neumann (Hình hình 1.4, g m có:
7 8


M t b nh chính ñ lưu tr d li u và chương trình. 20. Dù v y, mãi ñ n cu i nh ng năm 50, các máy tính bán d n hóa
M t b logic-s h c (ALU – Arithmetic and Logic Unit) hoàn toàn m i b t ñ u xu t hi n trên th trư ng máy tính.
có kh năng thao tác trên d li u nh phân. Vi c s d ng ñèn bán d n trong ch t o máy tính ñã xác
M t b ñi u khi n chương trình có nhi m v thông d ch ñ nh th h máy tính th hai, v i ñ i di n tiêu bi u là máy PDP-1
các ch th trong b nh và làm cho chúng ñư c th c thi. c a công ty DEC (Digital Equipment Corporation) và IBM 7094
Thi t b nh p/xu t ñư c v n hành b i ñơn v ñi u khi n. c a IBM. DEC ñư c thành l p vào năm 1957 và sau ñó 4 năm cho
H u h t các máy tính hi n nay ñ u có chung c u ra ñ i s n ph m ñ u tiên c a mình là máy PDP-1 như ñã ñ c p
trúc và ch c năng t ng quát như trên. Do v y chúng còn có trên. ðây là chi c máy m ñ u cho dòng máy tính mini c a DEC,
tên g i chung là các máy von Neumann. v n r t ph bi n trong các máy tính th h th ba.
Các máy IBM-709,7090,7094 có chu kỳ th i gian là 2
B microsecond, b nh 32 K word 16 bit. Hình 1.5 mô t m t c u
Logic-s h c hình v i nhi u thi t b ngo i vi c a máy IBM 7094.
ALU Thi t
B b
nh nh p
Băng t
chính xu t
B CPU
Kênh d li u Phi u ñ c l
ñi u khi n
CU
Máy in dòng

Hình 1.4. C u trúc c a máy IAS Kênh d li u B ñ c th
1.1.3. Th h II – transistor (1955-1965)
B
S thay ñ i ñ u tiên trong lĩnh v c máy tính ñi n t xu t d n Tr ng t
hi n khi có s thay th ñèn chân không b ng ñèn bán d n. ðèn bán kênh
d n nh hơn, r hơn, t a nhi t ít hơn trong khi v n có th ñư c s
d ng theo cùng cách th c c a ñèn chân không ñ t o nên máy tính. Kênh d li u ðĩa
Không như ñèn chân không v n ñòi h i ph i có dây, có b ng kim
lo i, có bao th y tinh và chân không, ñèn bán d n là m t thi t b Hypertape
tr ng thái r n ñư c ch t o t silicon có nhi u trong cát trong t
nhiên. Memory
ðèn bán d n là phát minh l n c a phòng thí nghi m Bell
Labs trong năm 1947 b i Bardeen, Brattain và Shockley. Nó ñã
t o ra m t cu c cách m ng ñi n t trong nh ng năm 50 c a th k
Hình 1.5 M t c u trúc máy IBM 7094

9 10

Omnibus
ñây có nhi u ñi m khác bi t so v i máy IAS mà chúng ta tính l n v i giá ch có 16000 ñô la M , so v i s ti n lên
c n lưu ý. ði m quan tr ng nh t trong s ñó là vi c s d ng các ñ n hàng trăm ngàn ñô la ñ mua ñư c m t chi c máy System/360
kênh d li u. M t kênh d li u là m t module nh p/xu t ñ c l p c a IBM. Tương ph n v i ki n trúc chuy n trung tâm ñư c IBM s
có b x lý và t p l nh riêng. Trên m t h th ng máy tính v i các d ng cho các h th ng 709, các ki u sau này c a máy PDP-8 ñã s
thi t b như th , CPU s không th c thi các ch th nh p/xu t chi d ng m t c u trúc r t ph d ng hi n nay cho các máy mini và vi
ti t. Nh ng ch th ñó ñư c lưu trong b nh chính và ñư c th c thi tính: c u trúc ñư ng truy n. Hình 1.6 minh h a c u trúc này.
b i m t b x lý chuyên d ng trong chính kênh d li u. CPU ch
kh i ñ ng m t s ki n truy n nh p/xu t b ng cách g i tín hi u ñi u ðư ng truy n PDP-8, ñư c g i là Omnibus, g m 96 ñư ng
khi n ñ n kênh d li u, ra l nh cho nó th c thi m t dãy các ch th tín hi u riêng bi t, ñư c s d ng ñ mang chuy n tín hi u ñi u
trong máy tính. Kênh d li u th c hi n nhi m v c a nó ñ c l p khi n, ñ a ch và d li u. Do t t c các thành ph n h th ng ñ u
v i CPU và ch c n g i tín hi u báo cho CPU khi thao tác ñã hoàn dùng chung m t t p h p các ñư ng tín hi u, vi c s d ng chúng
t t. Cách s p x p này làm gi m nh công vi c cho CPU r t nhi u. ph i ñư c CPU ñi u khi n. Ki n trúc này có ñ linh ho t cao, cho
phép các module ñư c g n vào ñư ng truy n ñ t o ra r t nhi u c u
M t ñ c trưng khác n a là b ña công, ñi m k t thúc trung hình khác nhau. C u trúc ki u này c a DEC ñã ñư c s d ng trong
tâm cho các kênh d li u, CPU và b nh . B ña công l p l ch các t t c các máy tính ngày nay. DEC ñã bán ñư c 50000 chi c PDP-8
truy c p ñ n b nh t CPU và các kênh d li u, cho phép nh ng và tr thành nhà cung c p máy tính mini ñ ng ñ u th gi i lúc b y
thi t b này ho t ñ ng ñ c l p v i nhau. gi .

Máy PDP-1

Máy PDP-1 có g n 4 K word, 1 (word=18 bit) và th i gian B ñi u khi n CPU B nh chính I/O I/O
cho 1 chu kỳ là 5 microsecond. Thông s này l n hơn g n g p 2 l n •••
console
so v i máy cùng dòng v i nó IBM-709, nhưng PDP-1 là máy tính
nh g n nhanh nh t th i b y gi và có giá bán 120000$, còn IBM-
7090- có giá bán t i 1 tri u USD. Máy PDP-1 v i màn hình kính Omnibus
c 512 ñi m ñư c cho ñ n ðH công ngh Massachuset và t ñây
các sinh viên ñã vi t trò chơi máy tính ñ u tiên – chò trơi chi n
tranh gi a các vì sao . Hình 1.6 C u trúc ñư ng truy n PDP-8

Sau m t vài năm DEC cho ra ñ i m t hi n tư ng khác trong M t máy tính cũng ñáng chú ý n a trong giai ño n này là
ngành công nghi p máy tính. ðó là máy PDP-8, máy tính 12 bít. vào năm 1964, khi công ty CDC (Control Data Corporation) cho ra
Vào lúc m t máy tính c trung cũng ñòi h i m t phòng có ñi u hòa ñ i máy tính 6600. Máy này có t c ñ cao hơn g p nhi u l n IBM-
không khí, máy PDP-8 ñ nh ñ có th ñ t trên m t chi c gh dài 7094 và ñi m ñ c bi t c a máy tính này là s lý song song mà sau
v n thư ng g p trong phòng thí nghi m ho c ñ k t h p vào trong này trong các siêu máy tính hay s d ng.
các thi t b khác. Nó có th th c hi n m i công vi c c a m t máy
11 12


1.1.4. Th h III – m ch tích h p (1965-1980) chip. ði u này có nghĩa là giá c cho các m ch nh và
lu n lý gi m m t cách ñáng k .
M t ñèn bán d n ñơn l thư ng ñư c g i là m t thành - Vì nh ng thành ph n lu n lý và ô nh ñư c ñ t g n
ph n r i r c. Trong su t nh ng năm 50 và ñ u nh ng năm 60 c a nhau hơn trên các chip nên kho ng cách gi a các
th k 20, các thi t b ñi n t ph n l n ñư c k t h p t nh ng nguyên t ng n hơn d n ñ n vi c gia tăng t c ñ chung
thành ph n r i r c – ñèn bán d n, ñi n tr , t ñi n, v.v... Các thành cho toàn b .
ph n r i r c ñư c s n xu t riêng bi t, ñóng gói trong các b ch a - Máy tính s tr nên nh hơn, ti n l i hơn ñ b trí vào
riêng, sau ñó ñư c dùng ñ n i l i v i nhau trên nh ng b ng m ch. các lo i môi trư ng khác nhau.
Các b ng này l i ñư c g n vào trong máy tính, máy ki m tra dao - Có s gi m thi u trong nh ng yêu c u v b ngu n và
ñ ng, và các thi t b ñi n t khác n a. thi t b làm mát h th ng.
- S liên k t trên m ch tích h p ñáng tin c y hơn trên các
B t c khi nào m t thi t b ñi n t c n ñ n m t ñèn bán n i k t hàn. V i nhi u m ch trên m i chip, s có ít s
d n, m t ng kim lo i nh ch a m t m u silicon s ph i ñư c hàn n i k t liên chip hơn.
vào m t b ng m ch. Toàn b quá trình s n xu t, ñi t ñèn bán d n
ñ n b ng m ch, là m t quá trình t n kém và không hi u qu . Các Máy IBM System/360
máy tính th h th hai ban ñ u ch a kho ng 10000 ñèn bán d n.
Con s này sau ñó ñã tăng lên nhanh chóng ñ n hàng trăm ngàn, Máy IBM System/360 ñư c IBM ñưa ra vào năm 1964 là h
làm cho vi c s n xu t các máy m nh hơn, m i hơn g p r t nhi u máy tính công nghi p ñ u tiên ñư c s n xu t m t cách có k ho ch.
khó khăn. ð gi i quy t nh ng v n ñ khó khăn này, năm 1958 Khái ni m h máy tính bao g m các máy tính tương thích nhau là
Jack Kilby và Robert Noyce ñã cho ra ñ i m t công ngh m i, m t khái ni m m i và h t s c thành công. ðó là chu i các máy tính
công ngh m ch tích h p (Integrated circuit - IC hay vi m ch - v i cùng m t ngôn ng Assembler. Chương trình vi t cho máy này
CHIP). có th ñư c dùng cho máy khác mà không ph i vi t l i, ñây chính
là ưu ñi m n i b t c a nó. Ý tư ng thành l p h máy tính tr thành
S phát minh ra m ch tích h p vào năm 1958 ñã cách m ng r t ph bi n trong r t nhi u năm sau ñó. Trong b ng 1.1 cho ta th y
hóa ñi n t và b t ñ u cho k nguyên vi ñi n t v i nhi u thành t u nh ng thông s chính c a m t trong nh ng ñ i ñ u tiên c a h
r c r . M ch tích h p chính là y u t xác ñ nh th h th ba c a IBM-360.
máy tính. V i công ngh này nhi u transitor ñư c cho vào trong
m t chip nh . H máy IBM System/360 không nh ng ñã quy t ñ nh
tương lai v sau c a IBM mà còn có m t nh hư ng sâu s c ñ n
ð i v i nhà s n xu t máy tính, vi c s d ng nhi u IC ñư c toàn b ngành công nghi p máy tính. Nhi u ñ c trưng c a h máy
ñóng gói mang l i nhi u ñi m có ích như sau: này ñã tr thành tiêu chu n cho các máy tính l n khác.

- Giá chip g n như không thay ñ i trong quá trình phát
tri n nhanh chóng v m t ñ c a các thành ph n trên

13 14


Thông s Model Model Model 50 Model
30 40 60
T c ñ so sánh 1 3.5 10 21
gi a chúng
Th i gian 1 chu kỳ, 1000 625 500 250
nano giây
Dung lư ng b nh 64 256 256 512
t i ña, Kbyte
S byte l y t b 1 2 4 16 Hình 1.7. Máy tính IBM 5100
nh m i chu kỳ
S kênh d li u t i 3 3 4 6 1.1.5. Th h IV – máy tính cá nhân (1980-ñ n nay)
ña
B ng 1.1. Các thông s h IBM - 360 S xu t hi n c a m ch tích h p t l cao Very Large Scale
Integrated (VLSI) circuit vào nh ng năm 80 cho phép ghép hàng
M t s c t m c ñáng chú ý n a trong giai ño n này là: tri u transistor trên m t b n m ch. ði u ñó d n ñ n kh năng thi t
k nh ng máy tính c nh , nhưng v i t c ñ cao.
1975 máy tính cá nhân ñ u tiên (Portable computer) Trong ph n ti p theo, hai thành t u tiêu bi u v công ngh
IBM 5100 (hình 1.7) ra ñ i, tuy nhiên máy tính này ñã c a máy tính th h th tư s ñư c gi i thi u m t cách tóm lư c.
không g t hái ñư c thành công nào. Nh ng thông s
chính c a nó như sau: B nh bán d n

- B nh dùng băng t Vào kho ng nh ng năm 50 ñ n 60 c a th k này, h u h t b
- N ng 23 Kg nh máy tính ñ u ñư c ch t o t nh ng vòng nh làm b ng v t
- Có giá 10000$ li u s t t , m i vòng có ñư ng kính kho ng 1/16 inch. Các vòng
- Kh năng l p trình trên Basic này ñư c treo trên các lư i trên nh ng màn nh bên trong máy
- Màn hình 16 dòng, 64 ký t tính. Khi ñư c t hóa theo m t chi u, m t vòng (g i là m t lõi)
- B nh <=64Kbyte bi u th giá tr 1, còn khi ñư c t hóa theo chi u ngư c l i, lõi s
ñ i di n cho giá tr 0. B nh lõi t ki u này làm vi c khá nhanh.
1979 chương trình Sendmail ra ñ i b i 1 sinh viên Nó ch c n m t ph n tri u giây ñ ñ c m t bit lưu trong b nh .
ðHTH California, Berkely university cho ra ñ i BSD Nhưng nó r t ñ t ti n, c ng k nh, và s d ng cơ ch ho t ñ ng lo i
UNIX (Berkely Software Distribution). tr : m t thao tác ñơn gi n như ñ c m t lõi s xóa d li u lưu trong
lõi ñó. Do v y c n ph i cài ñ t các m ch ph c h i d li u ngay khi
nó ñư c l y ra ngoài.

15 16


Năm 1970, Fairchild ch t o ra b nh bán d n có dung vi x lý ñơn chip 32 bit. Trong khi ñó, Intel gi i thi u b vi x lý
lư ng tương ñ i ñ u tiên. Chip này có kích thư c b ng m t lõi ñơn, 32 bit c a riêng mình là chip 80386 vào năm 1985.
có th lưu 256 bit nh , ho t ñ ng không theo cơ ch lo i tr và
nhanh hơn b nh lõi t . Nó ch c n 70 ph n t giây ñ ñ c ra m t ði m ñáng lưu ý nh t trong giai ño n này là vào năm 1981
bit d li u trong b nh . Tuy nhiên giá thành cho m i bit cao hơn ra ñ i máy IBM PC trên cơ s CPU Intel 8088 và dùng h
so v i lõi t . ñi u hành MS-DOS c a Microsoft (hình 1.8).

K t năm 1970, b nh bán d n ñã ñi qua 11 th h : 1K, 4K,
16K, 64K, 256K, 1M, 4M, 16M, 64M, 256M và gi ñây là 1G bit
trên m t chip ñơn (1K = 210, 1M = 220). M i th h cung c p kh
năng lưu tr nhi u g p b n l n so v i th h trư c, cùng v i s
gi m thi u giá thành trên m i bit và th i gian truy c p.

B vi x lý

Vào năm 1971, hãng Intel cho ra ñ i chip 4004, chip ñ u tiên
có ch a t t c m i thành ph n c a m t CPU trên m t chip ñơn. K
nguyên b vi x lý ñã ñư c khai sinh t ñó. Chip 4004 có th c ng
hai s 4 bit và nhân b ng cách l p l i phép c ng. Theo tiêu chu n
ngày nay, chip 4004 rõ ràng quá ñơn gi n, nhưng nó ñã ñánh d u
s b t ñ u c a m t quá trình ti n hóa liên t c v dung lư ng và s c Hình 1.8. Máy tính IBM PC ñ u tiên
m nh c a các b vi x lý. Bư c chuy n bi n k ti p trong quá trình
ti n hóa nói trên là s gi i thi u chip Intel 8008 vào năm 1972. ðây 1.2. Kh i các nư c XHCN và Vi t Nam
là b vi x lý 8 bit ñ u tiên và có ñ ph c t p g p ñôi chip 4004.
Nh c ñ n l ch s phát tri n c a máy tính, chúng ta cũng c n
ð n năm 1974, Intel ñưa ra chip 8080, b vi x lý ña d ng hư ng t m nhìn ñ n các máy tính c a kh i XHCN phát minh mà
ñ u tiên ñư c thi t k ñ tr thành CPU c a m t máy vi tính ña h u như trong các tài li u ít khi ñ c p ñ n. Vào kho ng gi a th k
d ng. So v i chip 8008, chip 8080 nhanh hơn, có t p ch th phong 20, các nư c XHCN cũng ñã cho ra ñ i hàng lo t các máy tính v i
phú hơn và có kh năng ñ nh ñ a ch l n hơn. các tính năng tương ñương v i các lo i máy tính c a kh i Tư b n.
Chi c máy tính ñ u tiên b t ñ u ñư c xây d ng có th k ñ n ñó là
Cũng trong cùng th i gian ñó, các b vi x lý 16 bit ñã b t
vào năm 1950 t i trư ng Cơ khí chính xác và quang h c ( Nay là
ñ u ñư c phát tri n. M c dù v y, mãi ñ n cu i nh ng năm 70, các
trư ng ð i h c Công ngh thông tin và quang h c). M t năm sau
b vi x lý 16 bit ña d ng m i xu t hi n trên th trư ng. Sau ñó ñ n
ñó t i ñây ñã cho ra ñ i máy tính toán ñi n c l n ñ u tiên ra ñ i
năm 1981, c Bell Lab và Hewlett-packard ñ u ñã phát tri n các b
v i m c ñích gi i quy t các bài toán khoa h c và k thu t ph c t p.

17 18


Trong kho ng t năm 1959 ñ n 1966 ñã cho ra ñ i 4 th h ti p L ch s phát tri n máy tính c a Vi t Nam có th k ñ n b t
theo c a máy này v i kh năng tính toán lên ñ n 10000 phép ñ u t năm 1968 khi chi c máy tính ñi n t do Liên Xô t ng v ñ n
tính/giây. Cũng trong kho ng th i gian này t i m t trư ng khác là Vi t Nam và ñư c ñ t t i U Ban Khoa h c và K thu t Nhà nư c,
Trư ng ð i h c Toán thu c Vi n Hàn lâm Khoa H c Liên Xô cũng 39 Tr n Hưng ð o, Hà N i.
ti n hành xây d ng m t máy tính khác g i là Strela (Mũi tên) và
cu i năm 1953 ñã cho ra ñ i máy này. Sau ñó các dòng h c a máy Máy tính ñi n t Minsk-22 là lo i máy tính thu c th h th
này cũng ñã ñư c s n xu t hàng lo t. hai, ñư c ch t o t các linh ki n bán d n (chưa ph i là m ch t
h p), k t h p k thu t cơ khí chính xác, nhưng vào th i ñi m ñó
M t s các máy tính c a kh i XHCN th i b y gi có t m Minsk-22 là m t trong nh ng máy tính hi n ñ i nh t c a Liên Xô
nh hư ng l n ñư c li t kê trong b ng 1.2. Trong ñó máy EC-1840, và các nư c ðông Âu, Vì v y c n ph i có m t di n tích kho ng
1841 tương ñương v i máy 8086, còn máy EC-1842, 1843 tương 100m² ñ ñ t máy. H th ng máy tính ñi n t Minsk-22 g m m t
ñương v i 80286. Các th h sau ñó s d ng b vi x lý c a Intel. thi t b trung tâm có b nh kho ng 68K bites v i lõi Ferit t , t c
ñ tính toán 5000 phép tính/giây. B nh ngoài b ng băng t , thi t
PC Năm b t ñ u SX Năm k t thúc SX S lư ng b vào s li u dùng bìa và băng gi y. Ngôn ng s d ng là ngôn
ng máy (n u so sánh ch c năng máy tính ñi n t Minsk-22 ch
ЕС-1840 1986 1989 7461
tương ñương m t ph n nh c a m t dàn máy vi tính hi n ñ i).
ЕС-1841 1987 1995 83937
ЕС-1842 1988 1996 10193 Nh c ñ n vi c khai thác Minsk-22 không th nào quên các
nhóm cán b nghiên c u c a các Vi n, Trư ng, B , ngành mà tên
ЕС-1843 1990 1993 3012
c a h g n bó thân thi t v i Minsk-22 như Tr n Bình, L i Huy
ЕС-1849 1990 1997 4966 Phương, Nguy n Tri Niên, Nguy n ð c Hi u, Hoàng Ki m,
ЕС-1851 1991 1997 3142 Nguy n Bá Hào, Tr nh Văn Thư, Mai Anh, Bùi Khương…
ЕС-1863 1991 1997 3069
Máy tính Minsk-22 ñã ñư c dùng ñ tính toán phương án
ВМ2001 1994 - 1074 s a c u Long Biên sau khi m y nh p c u b bom M ñánh s p,
ñư c dùng trong bài toán d báo th i ti t ng n h n, gi i h phương
B ng 1.2. Các máy tính tiêu bi u c a Liên Xô trình khí nhi t ñ ng h c ñ y ñ b ng phương pháp h th c tích
phân; gi i các bài toán tính toán d báo thu tri u; phân tích ñánh
M t trong nh ng máy tính có nh hư ng l n ñ n Vi t Nam giá quan h gi a phân b mưa v i các ñi u ki n hoàn lưu khí
là máy MINSK-22 cũng ñư c ra ñ i trong kho ng th i gian này. quy n; tính hàm phân b gió bão… V sau, d báo th i ti t ti p t c
Máy Minsk có nhi u th h như Minsk-1, Minsk-11, Minsk-12, ñư c x lý trên máy tính Minsk-32 c a quân ñ i và ñ t k t qu
Minsk-14, Minsk-22,... v i kh năng tính toán lên ñ n 6000 phép ngày càng t t hơn.
tính/giây.

19 20


1.3. Khuynh hư ng hi n t i các b x lý ña lõi ñã ra ñ i và các siêu máy tính v i t c ñ không
tư ng ñã cũng ñã ñư c các công ty ñua nhau gi i thi u.
Vi c chuy n t th h th tư sang th h th 5 còn chưa rõ
ràng. Ngư i Nh t ñã và ñang ñi tiên phong trong các chương trình M t s c t m c ñáng chú ý trong quá trình chuy n sang
nghiên c u ñ cho ra ñ i th h th 5 c a máy tính, th h c a CPU ña lõi như sau:
nh ng máy tính thông minh, d a trên các ngôn ng trí tu nhân t o
như LISP và PROLOG,... và nh ng giao di n ngư i - máy thông – 1999 – CPU 2 lõi kép ñ u tiên ra ñ i (IBM Power4 cho máy
minh. ð n th i ñi m này, các nghiên c u ñã cho ra các s n ph m ch )
bư c ñ u và g n ñây nh t (2004) là s ra m t s n ph m ngư i máy – 2001 – b t ñ u bán ra th trư ng Power4
thông minh g n gi ng v i con ngư i nh t: ASIMO (Advanced Step – 2002 – AMD và Intel cùng thông báo v vi c thành l p
Innovative Mobility: Bư c chân tiên ti n c a ñ i m i và chuy n CPU ña lõi c a mình.
ñ ng). V i hàng trăm nghìn máy móc ñi n t t i tân ñ t trong cơ – 2004 – CPU lõi kép c a Sun ra ñ i UltraSPARS IV
th , ASIMO có th lên/xu ng c u thang m t cách uy n chuy n, – 2005 – Power5
nh n di n ngư i, các c ch hành ñ ng, gi ng nói và ñáp ng m t – 03/2005 – CPU Intel lõi kép x86 ra ñ i, AMD – Opteron,
s m nh l nh c a con ngư i. Th m chí, nó có th b t chư c c Athlon 64X2
ñ ng, g i tên ngư i và cung c p thông tin ngay sau khi b n h i, r t – 20-25/05/2005 – AMD b t ñ u bán Opteron 2xx, 26/05
g n gũi và thân thi n. Hi n nay có nhi u công ty, vi n nghiên c u Intel Pentium D, 31/05 AMD – bán Athlon 64X2
c a Nh t thuê Asimo ti p khách và hư ng d n khách tham quan
như: Vi n B o tàng Khoa h c năng lư ng và ð i m i qu c gia, T các c t m c ñó cho th y s c nh tranh gay g t gi a hai
hãng IBM Nh t B n, Công ty ñi n l c Tokyo. Hãng Honda b t ñ u công ty s n xu t CPU hàng ñ u.
nghiên c u ASIMO t năm 1986 d a vào nguyên lý chuy n ñ ng
M t thành qu ngày nay n a s ñư c ng d ng trong tương
b ng hai chân. Cho t i nay, hãng ñã ch t o ñư c 50 robot ASIMO.
lai g n là vi c cho ra ñ i các siêu máy tính. M t trong nh ng siêu
Các ti n b liên t c v m t ñ tích h p trong VLSI ñã cho máy tính hàng ñ u c a th gi i ngày nay là máy tính Blue Gene c a
phép th c hi n các m ch vi x lý ngày càng m nh (8 bit, 16 bit, 32 IBM v i 8192 CPU và cho t c ñ tình toán lên ñ n 7,3 Tfops. Tuy
bit và 64 bit v i vi c xu t hi n các b x lý RISC năm 1986 và các nhiên ch ng bao lâu sau nó cũng ch là chú rùa khi mà k ho ch
b x lý siêu vô hư ng năm 1990). Chính các b x lý này giúp c a IBM s n xu t supercomputer Blue Gene/L v i 128 dãy, 130
th c hi n các máy tính song song v i t vài b x lý ñ n vài ngàn ngàn CPU, 360 Tfops, v i giá d ñ nh 267 tri u USD ñã thành
b x lý. ði u này làm các chuyên gia v ki n trúc máy tính tiên công vào 26/06/2007.
ñoán th h th 5 là th h các máy tính x lý song song. Tuy nhiên siêu máy tính c a IBM v n chưa ñư c g i là
nhanh nh t th gi i vì vào 06/2006 vi n nghiên c u c a Nh t
ðó là vi c c a tương lai xa, còn hi n t i thì các công ty s n RIKEN thông báo cho ra ñ i máy tính MDGRAPE-3 v i t c ñ lên
xu t máy tính ñang ñ nh hư ng phát tri n các máy tính v i nhi u ñ n 1 Petaflop, t c nhanh hơn t i 3 l n máy Blue Gene/L nhưng
b x lý nh m gi i quy t các bài toán song song ñ tăng cư ng t c ch dùng 40.314 CPU. Máy tính này không ñư c s p vào TOP500
ñ x lý chung c a máy tính. Thành qu c a vi c này là hàng lo t vì nó không ñư c dùng cho m c ñích chung mà ph c v cho vi c
21 22


nghiên c u và mô ph ng các h th ng ph c t p trong m t chương
trình chung c a các công ty Riken, Hitachi, Intel, and NEC 1.4. Các dòng Intel
subsidiary SGI Japan.
Do th trư ng Vi t Nam ch y u s d ng b vi x lý c a
1.3. Phân lo i máy tính hãng này, nên ph n này s trình bày k hơn v quá trình phát
D a vào kích thư c v t lý, hi u su t, giá ti n và lĩnh v c s tri n các b x lý c a Intel.
d ng, thông thư ng máy tính ñư c phân thành b n lo i chính như
sau: Intel là nhà tiên phong trong vi c s n xu t b vi x lý
(BVXL) khi tung ra Intel 4004 vào năm 1971. Kh năng tính toán
a) Các siêu máy tính (Super Computer): là các máy tính c a Intel 4004 ch d ng l i hai phép toán: c ng ho c tr và nó ch
ñ t ti n nh t và tính năng k thu t cao nh t. Giá bán m t có th tính toán ñư c 4 bits t i m t th i ñi m. ði u ñáng kinh ng c
siêu máy tính t vài tri u USD. Các siêu máy tính thư ng là ñây là toàn b "c máy" tính toán ñư c tích h p "n m" g n trên
các máy tính vectơ hay các máy tính dùng k thu t vô m t chip ñơn duy nh t (hình 1.9). Trư c khi cho ra ñ i Intel 4004,
hư ng và ñư c thi t k ñ tính toán khoa h c, mô ph ng các k sư ñã ch t o ra máy tính ho c là t m t t h p nhi u chip
các hi n tư ng. Các siêu máy tính ñư c thi t k v i k thu t ho c là t các thành ph n linh ki n r i r c.
x lý song song v i r t nhi u b x lý (hàng ngàn ñ n hàng
trăm ngàn b x lý trong m t siêu máy tính). Th nhưng BVXL ñ u tiên "ñ t chân" vào ngôi nhà s c a
chúng ta hi n nay l i không ph i là Intel 4004 mà là BVXL th h
b) Các máy tính l n (Mainframe) là lo i máy tính ña d ng. k ti p c a nó - Intel 8080, m t máy tính 8-bit hoàn h o trên m t
Nó có th dùng cho các ng d ng qu n lý cũng như các tính chip duy nh t, ñư c gi i thi u vào năm1974. Trong khi ñó, Intel
toán khoa h c. Dùng k thu t x lý song song và có h 8088 m i là th h BVXL ñ u tiên "loé sáng" th c s trên th
th ng vào ra m nh. Giá m t máy tính l n có th t vài trăm trư ng. ðư c gi i thi u năm 1979 và sau ñó ñư c tích h p vào các
ngàn USD ñ n hàng tri u USD. máy tính cá nhân IBM xu t hi n trên th trư ng vào năm 1982,
Intel 8088 có th ñư c xem như "ngư i ti n nhi m chính" c a các
c) Máy tính mini (Minicomputer) là lo i máy c trung, giá b x lý th h ti p theo: Intel 80286, 80386, 80486 r i ñ n Intel
m t máy tính mini có th t vài ch c USD ñ n vài trăm Pentium, Pentium Pro, Pentium II, III và IV. Do t t c ñ u ñư c c i
ngàn USD. ti n d a trên thi t k cơ b n c a Intel 8088. Ngày nay, BVXL Intel
Pentium 4 có th th c hi n b t kỳ ño n mã nào ñã ch y trên BVXL
d) Máy vi tính (Microcomputer) là lo i máy tính dùng b vi Intel 8088 nguyên thu nhưng v i t c ñ nhanh hơn g p nhi u
x lý, giá m t máy vi tính có th t vài trăm USD ñ n vài nghìn l n.
ngàn USD.

23 24


S lư ng bóng bán d n: 6.000
T c ñ : 2MHz

Năm 1978: B vi x lý 8086-8088
M t h p ñ ng cung c p s n ph m quan tr ng cho b ph n
máy tính cá nhân m i thành l p c a IBM ñã bi n b vi x lý 8088
tr thành b não c a s n ph m ch ñ o m i c a IBM—máy tính
IBM PC.
Hình 1.9. B vi x lý 4004 ñ u tiên c a Intel S lư ng bóng bán d n: 29.000
T c ñ : 5MHz, 8MHz, 10MHz
ð có cái nhìn bao quát hơn, chúng ta xem Quá trình phát
tri n c a CPU Intel trong cac th i kỳ như sau: Năm 1982: B vi x lý 286
B vi x lý 286, còn ñư c bi t ñ n v i cái tên là 80286, là
Năm 1971: B vi x lý 4004 b vi x lý Intel ñ u tiên có th ch y t t c các ph n m m ñư c vi t
cho nh ng b vi x lý trư c ñó. Tính tương thích v ph n m m này
4004 là b vi x lý ñ u tiên c a Intel. Phát minh ñ t phá
v n luôn là m t tiêu chu n b t bu c trong h các b vi x lý c a
này nh m tăng s c m nh cho máy tính Busicom và d n ñư ng cho
Intel
kh năng nhúng trí thông minh c a con ngư i vào trong các thi t b
vô tri cũng như các h th ng máy tính cá nhân.
T c ñ : 6MHz, 8MHz, 10MHz, 12,5MHz
T c ñ : 108KHz
Năm 1985: B vi x lý Intel 386
B vi x lý Intel 386 có 275.000 bóng bán d n – nhi u hơn
Năm 1972: B vi x lý 8008
100 l n so v i b vi x lý 4004 ban ñ u. ðây là m t chip 32 bit và
B vi x lý 8008 m nh g p ñôi b vi x lý 4004. Thi t b
có kh năng x lý “ña tác v ”, nghĩa là nó có th ch y nhi u các
Mark-8 ñư c bi t ñ n như là m t trong nh ng h th ng máy tính
chương trình khác nhau cùng m t lúc.
ñ u tiên dành cho ngư i s d ng gia ñình – m t h th ng mà theo
các tiêu chu n ngày nay thì r t khó ñ xây d ng, b o trì và v n
T c ñ : 16MHz, 20MHz, 25MHz, 33MHz
hành.
Năm 1989: B vi x lý CPU Intel 486 DX
T c ñ : 200KHz
Th h b vi x lý 486 th c s có ý nghĩa khi giúp chúng ta
thoát kh i m t máy tính ph i gõ l nh th c thi và chuy n sang ñi n
Năm 1974: B vi x lý 8080
toán ch và nh n (point-and-click).
B vi x lý 8080 ñã tr thành b não c a h th ng máy tính
S lư ng bóng bán d n: 1,2 tri u
cá nhân ñ u tiên – Altair.
T c ñ : 25MHz, 33MHz, 50MHz

25 26


Năm 1993: B vi x lý Pentium® Tháng 11 năm 2002: B vi x lý Intel Pentium 4 h tr Công ngh
B vi x lý Pentium® cho phép các máy tính d dàng hơn Siêu phân lu ng
trong vi c tích h p nh ng d li u ‘th gi i th c” như gi ng nói, âm Intel gi i thi u Công ngh Siêu phân lu ng ñ t phá cho b
thanh, ký t vi t tay và các nh ñ h a vi x lý Intel® Pentium® 4 m i có t c ñ 3,06 GHz. Công ngh
S lư ng bóng bán d n: 3,1 tri u Siêu phân lu ng có th tăng t c hi u su t ho t ñ ng c a máy tính
T c ñ : 60MHz, 66MHz lên t i 25%. Intel ñ t m c t c ñ m i cho máy tính v i vi c gi i
thi u b vi x lý Pentium 4 t c ñ 3,06 GHz. ðây là b vi x lý
Năm 1997: B vi x lý Pentium® II
thương m i ñ u tiên có th x lý 3 t chu trình m t giây và ñư c
B vi x lý Pentium® II có 7,5 tri u bóng bán d n này ñư c hi n th c hóa thông qua vi c s d ng công ngh s n xu t 0,13
tích h p công ngh Intel MMX, m t công ngh ñư c thi t k ñ c micron tiên ti n nh t c a ngành công nghi p.
bi t ñ x lý các d li u video, audio và ñ h a m t cách hi u qu .
S lư ng bóng bán d n: 7,5 tri u Tháng 11 năm 2003: B vi x lý Intel® Pentium® 4 Extreme
T c ñ : 200MHz, 233MHz, 266MHz, 300MHz Edition h tr Công ngh Siêu phân lu ng t c ñ 3,20 GHz ñư c
Năm 1999: B vi x lý Pentium® III gi i thi u. S d ng công ngh x lý 0,13 micron c a Intel, b vi x
lý Intel Pentium 4 Extreme Edition có b nh ñ m L2 dung lư ng
B vi x lý Pentium® III có 70 l nh x lý m i – nh ng m 512 kilobyte, m t b nh ñ m L3 dung lư ng 2 megabyte và m t
r ng Internet Streaming SIMD – giúp tăng cư ng m nh m hi u kênh truy n h th ng t c ñ 800 Mhz. B vi x lý này tương thích
su t ho t ñ ng c a các ng d ng x lý nh tiên ti n, 3-D, streaming v i h chipset hi n t i Intel® 865 và Intel® 875 cũng như b nh
audio, video và nh n d ng gi ng nói. B vi x lý này ñư c gi i h th ng chu n.
thi u s d ng công ngh 0,25 micron.
S lư ng bóng bán d n: 9,5 tri u Tháng 6 năm 2004: B vi x lý Intel Pentium 4 h tr Công ngh
T c ñ : 650MHz t i 1,2GHz Siêu phân lu ng ñ t m c 3,4 GHz
Năm 2000: B vi x lý Pentium® 4
Tháng 4 năm 2005: Gi i thi u n n t ng s d ng b vi x lý hai
B vi x lý này ñư c gi i thi u v i 42 tri u bóng bán d n nhân ñ u tiên c a Intel g m b vi x lý Intel® Pentium® Extreme
và các m ch 0,18 micron. B vi x Pentium® 4 có t n s ho t ñ ng Edition 840 ch y t c ñ 3,2 GHz và m t chipset Intel® 955X
là 1,5 gigahertz (1,5 t hertz), nhanh hơn g p 10 nghìn l n so v i Express. Các b vi x lý hai nhân ho c ña nhân ñư c phát tri n
b vi x lý ñ u tiên c a Intel, b vi x lý 4004, ch y t c ñ 108 b ng cách ñưa hai hay nhi u nhân x lý hoàn ch nh vào trong m t
kilohertz (108.000 hertz). b vi x lý ñơn nh t giúp qu n lý ñ ng th i nhi u tác v .
S lư ng bóng bán d n: 42 tri u
T c ñ : 1,30GHz, 1,40GHz, 1,50GHz, 1,70GHz, 1,80Ghz Tháng 5 năm 2005: B vi x lý Intel® Pentium® D v i hai nhân
x lý – hay còn g i là “các b não” – ñư c gi i thi u cùng v i h
Tháng 8 năm 2001: B vi x lý Pentium 4 ñ t m c 2 GHz chipset Intel® 945 Express có kh năng h tr nh ng tính năng c a
các thi t b ñi n t tiêu dùng như âm thanh vòm, video có ñ phân
gi i cao và các kh năng x lý ñ h a tăng cư ng.
27 28


Tháng 5 năm 2006: Nhãn hi u Intel Core 2 Duo ñư c công b ra Micros: là chi u r ng, tính b ng Microns, c a dây d n nh nh t
th gi i và sau ñó 5 tháng chính hãng Intel ñã ñ n Vi t Nam ñ trên chip. ð d hình dung, chúng ta hãy liên tư ng ñ n tóc ngư i
qu ng bá cho s n ph m m i này. có ñ dày là 100 microns. Và như chúng ta th y thì kích thư c ñ c
trưng c a các ph n t gi m xu ng thì s lư ng transistor s ñư c
Tháng 7 năm 2006: T p ñoàn Intel công b 10 b vi x lý m i tăng lên.
Intel Core 2 Duo và Core Extreme cho các h th ng máy tính ñ
bàn và máy tính xách. Nh ng b vi x lý m i này nâng cao t i Data Width: là chi u r ng c a b tính toán Logic-S h c ALU.
40% hi u su t ho t ñ ng và nhi u hơn 40% hi u qu ti t ki m ñi n M t ALU 8 bit có th c ng/tr /nhân/… 2 s 8 bit, trong khi m t
năng so v i b vi x lý Intel® Pentium® t t nh t. Các b vi x lý ALU 32 bit có th tính toán các s 32 bit. M t ALU 8 bit s ph i
Core 2 Duo có 291 tri u bóng bán d n. th c hi n 4 ch l nh ñ c ng hai s 32 bit, trong khi m t ALU 32
bit có th làm vi c này ch v i m t ch l nh duy nh t. Trong ña s
B ng dư i ñây (B ng 1.3) s giúp chúng ta hi u ñư c s trư ng h p, tuy n d li u ngo i có cùng ñ r ng v i ALU, nhưng
khác bi t gi a các b x lý mà Intel ñã gi i thi u qua các năm: không ph i lúc nào cũng v y. Trong khi các CPU Pentium m i tìm
n p d li u 64 bit t i cùng m t th i ñi m cho các ALU 32 bit c a
chúng

MIPS: vi t t t c a c m "millions of instructions per second", là
thư c ño tương ñ i cho hi u năng c a CPU. Các CPU th h m i
hi n nay có th làm r t nhi u vi c khác nhau khi n vi c ñánh giá
b ng các giá tr MIPS m t d n ý nghĩa c a chúng. Thay th b ng
MIPS, ngày nay ngư i ta dùng MFLOPS (Mera Floating Point
Operations Per Second) ho c TFLOPS (Tera Floating Point
Operations Per Second) ñ ñánh giá hi u năng c a máy tính. Tuy
nhiên, chúng ta có th có ñư c phán ñoán chung v s c m nh
tương ñ i c a các CPU t c t cu i trong b ng 1.2.

B ng 1.3. T ng quan v CPU Intel
29 30

Chương I: Gi i thi u

CÂU H I VÀ BÀI T P CHƯƠNG I

1. D a vào tiêu chu n nào ngư i ta phân chia máy tính thành các
th h ?
2. Hãy ñi m qua các c t m c quan tr ng và ñ c trưng cơ b n c a
các máy tính th h th nh t?
3. Hãy nêu ñi m ñ c bi t c a máy tính ENIAC so v i các máy tính
ra ñ i trư c nó. Máy tính Von Neumann khác ENIAC ñi m nào
chính?
các máy tính th h th hai?
các máy tính th h th ba?
6. Hãy nêu m t vài ưu ñi m c a công ngh m ch tích h p. ði m
ñ c bi t trong các máy tính IBM System/360 là gì?
các máy tính th h th tư?
8. Khuynh hư ng phát tri n c a máy tính ñi n t ngày nay là gì?
9. Vi c phân lo i máy tính d a vào tiêu chu n nào? có máy lo i
máy tính?

10. Hi n nay b vi x lý nào c a Intel ñang ñư c bán r ng rãi th
trư ng Vi t Nam? Hãy ñưa ra m t s lo i CPU Intel thông d ng
nh t ngày nay.
31

Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính Chương II: Các b ph n cơ b n c a máy tính

Central Processing Unit - CPU
Chương II:
Control
Các b ph n cơ b n c a máy tính Block

ALU I/O devices
Vì tính ph c t p c a các b ph n cơ b n trong máy tính, trong ph n
này tôi ch gi i thi u sơ qua hình dáng bên ngoài, v trí n m trong Main Disk Printer
Registers
máy tính, ch c năng làm vi c v i m c ñích n m b t ñư c các ñ c memory
tính chính, giúp ta có th tháo g , láp ráp m t máy tính ñ bàn và
hi u ñư c nguyên lý ho t ñ ng cơ b n, cũng như liên k t gi a các
thi t b trong máy tính.
Bus

Hình 2.1. T ch c máy tính theo hư ng BUS ñơn gi n
2.1. B x lý (CPU)
Ph thu c vào s bit trong các thanh ghi mà ta có CPU 8
B vi x lý CPU (Central Processing Unit) là c t lõi c a
bit, 16 bit, 32 bit, 64 bit. Các máy tính hi n ñ i ngày nay là lo i
m t máy vi tính. Nh ng b vi x lý tương thích c a các hãng như
CPU 64 bit.
AMD và Cyrix có cách phân b chân vi m ch và ho t ñ ng tương
thích v i x lý c a Intel, vì th chúng ta s ch nói ñ n vi x lý c a M t thông s quan trong khi l a ch n mua CPU là t c ñ
Intel, hãng chi m th ph n l n nh t th gi i v CPU. ñ ơc ño b ng MOPS (Millions of Operations Per Second) hay
Trong hình 2.1 minh h a t ch c máy tính theo hư ng BUS ngày nay hay dùng là TFOPS (Tera Floating Point Operations Per
ñơn gi n. CPU là b não c a máy tính, nó ñóng vai trò thi hành Second), tuy nhiên trong th c t chúng ta l i hay d a vào t n s ghi
chương trình lưu trong b nh chính b ng cách n p l nh, ki m tra kèm ñ nói ñ n t c ñ tương ñ i c a CPU. Hình dáng bên ngoài
chúng r i thi hành l n lư t t ng l nh. c a các CPU hi n ñ i ngày nay ñ u có d ng như hình 2.2.
B ñi u khi n (control block) ch u trách nhi m tìm n p l nh
t b nh chính và ñ nh lo i.
CPU ch a b nh nh có t c ñ cao, dùng ñ lưu tr k t qu t m
th i và thông tin ñi u khi n. B nh này g m các thanh ghi
(register), m i thanh ghi có m t ch c năng c th . Thanh ghi quan
tr ng nh t là b ñ m chương trình (PC- program counter) ch ñ n
l nh s thi hành ti p theo.
ALU-b x lý logic-s h c, th c hi n các phép tính s h c
như phép c ng (+) và các lu n lý logic như logic AND, OR. AMD Athlon 64 Intel Pentium 4
Hình 2.2. Hình dáng bên ngoài CPU.

32 33


Các thông s quan tr ng c a b vi x lý: GHz Pentium 4, b i vì Celeron có b nh ñ m cache L2 nh
hơn và t c ñ c a kênh truy n ch (host-bus) th p hơn.
a) Hãng s n xu t và model (Processor make and model)
ð c bi t là gi a AMD và Intel có s khác bi t l n, AMD-
Trên th trư ng máy tính cá nhân hi n nay ch y u có 2
CPU ch y v i CS th p hơn Intel, nhưng làm kho ng 50% công
hãng s n xu t CPU chi m h u h t th ph n là AMD và Intel.
Tuy các CPU c a 2 hãng này có nh ng ñ c tính và t c ñ g n vi c nhi u hơn Intel trong m t xung ñ ng h (clock tick). Do
như nhau, nhưng không th cài ñ t m t AMD-CPU vào m t bo ñó m t AMD Athlon 64 ch y 2.0 GHz s tương ñương v i
Intel P4 ch y 3.0 GHz. Chính vì CS c a AMD-CPU luôn th p
m ch chính (Motherboard) dùng cho Intel-CPU và ngư c l i.
hơn c a intel, nên AMD m i có các ký hi u model như 3000+
b) D ng Socket (Socket type) ñ ch ra r ng t c ñ c a nó tương ñương v i 3.0 GHz c a Intel.
Tính ch t này xác ñ nh s lư ng, hình d ng, cũng như cách
Kh năng CPU có th nâng
s p x p các chân và như v y m i lo i CPU ph i ñư c g n vào Socket CPU g c
nâng c p c p
bo m ch chính có socket lo i ñó hay nói cách khác là lo i khe
c m c a CPU. Trong b ng 2.1 cho th y các lo i CPU nào dùng Pentium II/III,
Slot 1 không không có
v i lo i Socket nào và lo i nào có th nâng c p (upgrade) ñư c, Celeron
còn hình 2.3 cho th y m t s b vi x lý v i các d ng Socket
Slot A không Athlon không có
khác nhau.
có, nhưng Celeron, Pentium
370 Celeron, Pentium III
r t h n ch III, VIA
423 không Pentium 4 không có
Athlon, Athlon XP,
462 có Sempron
Sempron
Celeron, Celeron D, Celeron D, Pentium
478 có
Pentium 4 4
Socket 370 Socket 478 Socket 775 754 t t Sempron, Athlon 64 Sempron, Athlon 64
Hình 2.3. M t s lo i Socket
Celeron D, Pentium Celeron D, Pentium
775 r tt t
c) T c ñ ñ ng h xung (Clock Speed - CS) 4 4, Pentium D
T c ñ ñ ng h xung c a CPU thư ng ñư c tính b ng Athlon 64, Athlon Athlon 64, Athlon
939 r tt t
megahertz (MHz) ho c gigahertz (GHz). Chúng ta thư ng dùng 64/FX 64/FX, Athlon 64 X2
thông s này ñ nói ñ n t c ñ x lý c a CPU. Tuy nhiên, Athlon 64 FX, Athlon 64 FX,
không ph i lúc nào CS c a CPU nào l n hơn thì CPU ñó cũng 940 r tt t
Opteron Opteron
m nh hơn. Ví d , m t 3.0 GHz Celeron CPU s ch m hơn 2.6
B ng 2.1. Các lo i socket và CPU tương ng

34 35


d) T c ñ ñư ng truy n ch (host-bus speed) thu c cùng dòng. Con s này là m t quy ư c c a hãng Intel. S
Hay còn g i là front-side bus (FSB) speed, hay FSB speed, càng cao ch ng t CPU càng t t.
hay ch ñơn gi n là FSB ñ ch ra t c ñ truy n d li u gi a
CPU và các vi m ch (chipset). T c ñ FSB giúp tăng hi u su t - Socket 775, ch lo i khe c m c a CPU. ðây là ñ c tính ñ
c a CPU ngay c khi CPU có cùng m t CS. AMD và intel th c xét s tương h p gi a vi x lý và mainboard. Bo m ch ch ph i h
hi n truy n d li u gi a b nh và cache khác nhau, nhưng b n tr lo i socket này thì vi x lý m i có th ho t ñ ng ñư c.
ch t ñ u là s lư ng l n nh t c a m t gói d li u có th ñư c
truy n trong m t giây. Theo cách tính này thì m t máy tính v i - Bus 533, ch t c ñ "lõi" c a ñư ng giao ti p gi a CPU và
FSB là 100 MHz, nhưng trong m t chu kỳ xung ñ ng h l i mainboard. M t CPU ñư c ñánh giá nhanh hay ch m tuỳ thu c khá
truy n ñư c 4 l n thì tương ñương v i m t máy tính cùng CPU l n vào giá tr này. Vi x lý ch y ñư c bus 533 thì ñương nhiên
nhưng FSB h at ñ ng FSB là 400 MHz. hơn h n so v i vi x lý ch ch y ñư c bus 400 Mhz.

e) Kính thư c b nh ñ m (Cache size) - 1024K, ch b nh ñ m c a vi x lý. ðây là vùng ch a
thông tin trư c khi ñưa vào cho vi x lý trung tâm (CPU) thao tác.
Cache là m t lo i b nh có t c ñ cao hơn r t nhi u so v i Thư ng thì t c ñ x lý c a CPU s r t nhanh so v i vi c cung c p
b nh chính (main memory). Các CPU dùng hai lo i b nh thông tin cho nó x lý, cho nên, không gian b nh ñ m (cache)
cache L1 (Level 1) và L2 (Level 2) ñ tăng hi u su t c a CPU càng l n càng t t vì CPU s l y d li u tr c ti p t vùng này. M t
b ng cách t m th i lưu tr các d li u c n truy n gi a CPU và s Vi x lý còn làm b nh ñ m nhi u c p. S 1024 mà b n th y
b nh chính vào trong cache. Cache L1 là cache n m trong ñó chính là dung lư ng b nh ñ m c p 2, 1024 KB = 1 MB.
CPU và nó không th thay ñ i n u không thi t k l i CPU.
Cache L2 là cache n m ngoài nhân CPU, có nghĩa là có th ch - Prescott chính là tên m t dòng vi x lý c a Intel. Dòng vi
t o CPU v i kích thư c L2 khác nhau. Như v y cache càng l n x lý này có kh năng x lý video siêu vi t nh t trong các dòng vi
thì càng t t, càng giúp cho t c ñ x lý chung c a máy tính x lý cùng công ngh c a Intel. Tuy nhiên, ñây là dòng CPU tương
nhanh hơn. ñ i nóng, t c ñ xung ñ ng h t i ña ñ t 3.8 Ghz.
Ví d : S khác bi t cơ b n gi a AMD và Intel
P4 2.8Ghz (511)/Socket 775/ Bus 533/ 1024K/ Prescott CPU có
nghĩa là: a) Cách ñ t tên
- P4, vi t t c c a t Pentium 4, t c là tên c a lo i CPU. ðây AMD
là CPU c a hãng Intel. 2.8 Ghz, ch t c ñ xung ñ ng h c a vi x ðư c g i theo tên và không h xu t hi n xung nh p th c
lý. Con s này là m t trong nh ng thư c ño s c m nh c a vi x lý, c a CPU, thay vào ñó là các con s ñ so sánh nó tương ñương v i
tuy v y nó không ph i là t t c . ðôi lúc ch là m t con s nh m so th h Intel Pentium tương ng. Ví d trong tên g i c a CPU AMD
sánh tương ñ i s c m nh c a CPU. Con s 511 phía sau con s th Athlon 64 3000+, không h xu t hi n xung nh p th c c a CPU.
hi n ch t lư ng và v th c a con CPU trong toàn b các s n ph m ðây là ñi u hơi khác l ñ i v i ngư i Vi t Nam vì thư ng quen

36 37


ñánh giá kh năng c a CPU theo tên g i “có xung nh p kèm theo”, n a nhưng xung nh p cao luôn ñi ñôi v i v n ñ như lư ng ñi n
ví d như 1 m u ñ i tho i sau: năng tiêu th , hi u năng không t l thu n v i m c xung tăng thêm,
và ñ c bi t là v n ñ t n nhi t.
A: Máy nhà B dùng CPU gì v y ? Máy tôi dùng Pentium 4 2GHz.
B: Máy c a tôi dùng CPU Pentium 4 3GHz. Khi tung ra dòng CPU Pentium 4 dùng ñ c m LGA 775,
A: V y là máy b n nhanh hơn máy tôi r i. Intel ñã không còn kèm theo xung nh p trong tên g i CPU n a. H
ñ t tên CPU theo t ng serie như hãng xe hơi BMW thư ng làm. Ví
Cách nghĩ và g i tên như v y là do thói quen dùng CPU d như Pentium 4 630. 630 là tên 1 model CPU thu c serie 6xx.
Intel . Cách so sánh hi u năng như trên s ñúng n u 2 CPU ñó ñư c
s n xu t theo cùng 1 công ngh , vì khi ñó, CPU nào có xung nh p b)Các công ngh tiêu bi u
cao hơn s có hi u năng t t hơn. Nhưng n u ta so sánh 2 CPU c a AMD
2 hãng khác nhau, công ngh ch t o khác nhau thì hi u năng - Tích h p Memory Controller (Hình 2.4) : Trong h u h t các CPU
không còn ñi ñôi v i xung nh p. m i, Memory Controller n m trong nhân CPU, có cùng xung nh p
v i CPU (CPU có t c ñ 1,8GHz thì Memory Controller cũng có
Ví d như khi so sánh 2 CPU AMD và Intel có cùng t c ñ t c ñ 1,8GHz). D li u t RAM s ñư c truy n tr c ti p vào
1,8GHz, CPU AMD có hi u năng vư t tr i hoàn toàn so v i CPU CPU, ñ tr th p, không còn hi n tư ng th t c chai n a. Lúc này
Intel. ngư i dùng càng s dùng RAM t c ñ cao thì càng có l i.
Chính t ñi u trên mà hãng AMD ñã không còn ñ t tên
CPU c a mình d a theo xung nh p n a. B t ñ u t dòng Athlon XP
c a th h K7 tr ñi, AMD ñã ñ t tên s n ph m c a mình là tên s n
ph m c ng v i 1 con s phía sau .
Vd: AMD Athlon XP 2500+ : con s 2500+ có ý nghĩa là
CPU Athlon XP này có hi u năng tương ñương 1 CPU 2500MHz
cùng c p c a Intel.
Tương t như v y, CPU Athlon 64 3000+ 1800MHz ñư c
AMD xác ñ nh là có hi u năng tương ñương CPU 3000MHz c a
Intel. S tương ñương ñây ñư c ñánh giá trên nhi u m t và có giá Hình 2.4. B trí memory ki u AMD
tr tương ñ i.
Intel - Công ngh HyperTransport : ñây là công ngh k t n i tr c ti p
Sau m t th i gian AMD ñưa ra cách ñ t tên m i cho dòng theo ki u ñi m-ñi m, k t n i v i RAM và chipset b ng
CPU ñ bàn, Intel cũng ñã nh n ra khuy t ñi m v tên g i CPU có HyperTransport bus (HTT) có băng thông r t l n và ñư c m ñ ng
kèm theo xung nh p. Khuy t ñi m ñó là h không th ñưa ra th th i 2 chi u (như hình minh h a 2.4).
trư ng các CPU có t c ñ ngày càng cao ñư c. Vi ki n trúc
NetBurst ñư c Intel áp d ng cho dòng CPU Pentium 4 có th áp
d ng ñ s n xu t các CPU có xung nh p cao như 4-5GHz ho c hơn

38 39


Intel Trong khi ñó do Intel chú tr ng vi c tăng xung t n ñã làm
cho các CPU c a mình t a ra m t nhi t ñ không th ch p nh n
- Intel v n s d ng ki u thi t k Memory Controller n m t i chipset ñư c. Trong th i gian g n ñây Intel cũng ñã nh n ra ñi u này và
(Hình 2.5) , Memory Controller này có t c ñ nh t ñ nh ,có tên là ñang ñ u tư nhi u vào gi i quy t v n ñ này.
Front Side Bus. D li u t RAM b t bu c ph i ñ n chipset r i m i
vào ñư c CPU. ð tr c a thi t k này l n và luôn t n t i nút th t Trong ñi u ki n khí h u nhi t ñ i Vi t Nam, 360C c a
c chai t i chipset. AMD là m t nhi t ñ r t lí tư ng, CPU t a nhi t ít, ngư i dùng
không ph i lo l ng v ti ng n, v v n ñ qu t t n nhi t m t khi s
d ng CPU AMD. Lúc nào h th ng dùng AMD cũng mát và tĩnh
l ng.
Còn ñ i v i Intel, nhi t ñ CPU cao góp ph n làm nhi t ñ
thùng máy và môi trư ng tăng lên. Ngư i s d ng cũng ph i lưu ý
ñ n v n ñ qu t t n nhi t vì qu t t n nhi t c a Intel quay v i t c ñ
cao, ñ c bi t là khi ho t ñ ng vào ban ñêm, ti ng n do h th ng
dùng Intel phát ra s gây khó ch u ñ i v i ngư i dùng.

Hình 2.5. B trí memory ki u Intel Tóm l i khi mua CPU thì ngoài vi c c n chú ý các thông s v
giá c , công ngh , t c ñ x lý thì còn c n lưu ý ñ n lo i socket
- Công ngh Hyper Threading S d ng công ngh này giúp t n ñ ñ m b o s tương thích c a các thi t b khi l p ráp. V n ñ
d ng hi u qu hơn tài nguyên dư th a c a CPU, CPU Intel có t a nhi t Vi t Nam là quan tr ng cho nên cũng c n chú ý.
Hyper Threading s ch y nhanh hơn CPU Intel không có Hyper
Threading kho ng t 10%-20%. CPU 1 nhân có Hyper Threading 2.2. B n m ch chính (Bo m ch ch , Mainboard)
s ñư c h ñi u hành nh n di n thành 2 CPU (1 physical, 1 logical)
nhưng ñó v n là 1 CPU ñơn lu ng, t i 1 th i ñi m thì CPU ch th c Mainboard là trung tâm ñi u khi n m i ho t ñ ng c a m t máy
hi n ñư c duy nh t 1 tác v . tình và ñóng vai trò là trung gian giao ti p gi a CPU và các thi t b
khác c a máy tính. B n m ch chính là nơi ñ ch a ñ ng (c m)
c) T a nhi t nh ng linh ki n ñi n t và nh ng chi ti t quan tr ng nh t c a m t
máy tính cá nhân như: b vi x lý CPU (central processing unit),
ðây là m t thông s mà Vi t Nam ñáng ñư c quan tâm vì các thành ph n c a CPU, h th ng bus, b nh , các thi t b lưu tr
ñi u ki n khí h u nư c ta r t nóng. Các b CPU c a AMD trư c (ñĩa c ng, CD,…), các card c m (card màn hình, card m ng, card
ñây thư ng t a nhi t nhi u hơn và không thích h p cho khí h u âm thanh) và các vi m ch h tr . Do các vai trò c a nó như v y nên
nóng như nư c ta. Có th chính vì di m này mà AMD không có b n m ch chính c n tho mãn nhi u ñi u ki n v c u trúc và ñ c
ñ u tư qu ng bá s n ph m Vi t Nam. Tuy nhiên t AMD K8 v i tính ñi n kh t khe như: g n, nh và n ñ nh v i nhi u t bên ngoài.
công ngh 90nm hi n nay r t mát, không còn nóng như th h K6,
K7. CPU Athlon 64 3000+ cũng không là ngo i l .

40 41


Cũng như nhi u lo i máy ñi n, ñi n t khác, mainboard và v
máy ph i tuân th theo các quy ñ nh chung v an toàn ñi n, an toàn
nhi u ñi n t (ñ c bi t do t n s làm vi c c a máy vi tính n m
trong gi i t n sóng viba nên r t d gây nhi u cho các máy móc khác
xung quanh). Bo m ch ch ñư c s n xu t b ng công ngh m ch in
PCB (Printed Circuit Board). Do s chân n i c a vi m ch ngày
càng nhi u (Core 2 Duo 775 chân) nên s lư ng dây d n trên b n
m ch ngày càng nhi u khi n di n tích b n m ch cũng tăng theo n u
không thay ñ i công ngh . S chân n i và ñ ph c t p gia tăng
khi n vi c thi t k b n m ch thêm r c r i. Ð gi i quy t v n ñ
này, ngư i ta dùng m ch in nhi u l p (multi layer PCB) cho máy vi
tính hi n ñ i. B n m ch chính ñư c s n xu t theo l i x p ch ng
(sandwich) tương t công ngh ch t o vi m ch và ngày nay có t 4 Hình 2.6. Mainboard microATX (bên trái) và ATX (bên
ñ n 8 l p. M t công ngh n a góp ph n thu nh kích thư c b n ph i)
m ch chính là công ngh gián chi ti t SMT (surface mounted
technology). Công ngh này cho phép dán tr c ti p vi m ch lên b n BTX – Vào năm 2004, Intel b t ñ u s n xu t lo i mainboard
m ch chính, gi m b t công ngh khoan b n m ch và gi m ñáng k BTX (Balanced Technology eXtended). BTX và thùng máy
kích thư c v vi m ch. m i s s d ng ít qu t hơn nên máy tính ch y êm hơn và có
kh năng nhi t ñ cũng th p hơn nh ng h th ng dùng
chu n ATX (Advanced Technology Extended) hi n nay. Do
Các ñ c tính quan tr ng trong mainboard:
v y, bo m ch BTX có nhi u thay ñ i ñáng k trong cách b
a)Form factor
ð c tính này qui ñ nh kích thư c c a mainboard cũng như trí các thành ph n và thi t k t n nhi t.
cách b trí nó trong thân máy tính (case). Chu n th ng tr hi n
nay trên máy tính ñ bàn nói chung chính là ATX (Advanced b) Giao ti p v i CPU
Technology Extended) 12V, ñư c thi t k b i Intel vào năm
1995 và ñã nhanh chóng thay th chu n AT cũ b i nhi u ưu ð g n CPU lên trên bo m ch ch ta dùng hai d ng cơ b n
ñi m vư t tr i. N u như v i ngu n AT, vi c kích ho t ch ñ là d ng khe c m (slot) ho c chân c m (socket). D ng khe c m là
b t ñư c th c hi n qua công t c có b n ñi m ti p xúc ñi n thì m t rãnh dài n m khu v c gi a mainboard dùng cho các máy tính
v i b ngu n ATX b n có th b t t t b ng ph n m m hay ch ñ i cũ như PII, PIII. Hi n nay h u như ngư i ta không s d ng
c n n i m ch hai chân c m kích ngu n (dây xanh lá cây và m t d ng khe c m này n a.
trong các dây Ground ñen). Các ngu n ATX chu n luôn có
công t c t ng ñ có th ng t hoàn toàn dòng ñi n ra kh i máy D ng chân c m (socket) là m t kh i hình vuông g m nhi u
tính. Ngoài ra còn có microATX có kích thư c nh hơn ATX. chân (hình 2.7). Hiên nay ñang s d ng socket 478, 775 cho dòng
Hình 2.6 cho th y m t d ng c a 2 lo i mainboard này. CPU Intel và 939, 940, AM2 cho dòng CPU c a hãng AMD. Con
s ch ra trong socket tương ng v i s chân c a CPU.

42 43


Khe c m PCI Express x16, gi ng như khe PCI thông thư ng, có
kh năng thay cho khe c m card ñ h a AGP có chi u dài 90 mm
(kho ng 3,5"). M t khe PCI Express x16 có th truy n d li u
nhanh hơn 16 l n so v i khe x1, kho ng 4 GBps d li u vào/ra
cùng lúc. Trên hình 2.9 cho th y hai lo i khe c m PCI và PCI
Express x16.

Hình 2.7. CPU socket

c) Khe c m card màn hình AGP (Array Graphic Adapter)
Dùng ñ c m card ñ h a vào mainboard và có d ng như
trong hình 2.8. AGP l i chia làm nhi u lo i v i các t c ñ khác
nhau như 1x, 2x, 4x và ñang th nh hành hi n nay là 8x. Gi a các
lo i AGP cũng có s khác nhau d ng khe c m, do ñó khi mua
card ñ h a ta ph i chú ý ñ n ñi m này. Tuy nhiên các máy tính Hình 2.9. PCI (màu tr ng) và PCI Express x16 (màu ñen)
hi n ñ i ngày nay có xu hư ng không dùng khe c m AGP cho card
ñ h a n a mà thay vào ñó là lo i khe c m PCI Express 16x v i e) Giao di n c m c ng
băng thông l n hơn r t nhi u l n. ð n i c ng v i mainboard thư ng dùng các lo i chu n
IDE, SCSI, ATA, SATA. M i lo i có giao di n riêng và không th
c m c ng lo i dùng SATA vào mainboard ch có lo i IDE.
■ IDE (Intergrated Drive Electronics)
ð u c m có 40 chân d ng ñinh trên mainboard ñ c m các
Hình 2.8. AGP slot lo i c ng, CD, DVD (hình 2.10). M i mainboard thư ng có 2
d) Khe c m PCI Express: IDE và thư ng dùng chân c m chính IDE1, ñ c m dây cáp n i v i
H u h t các máy tính cao c p hi n nay ñ u ñư c trang b c ng chính, còn chân c m ph IDE2 ñ c m dây cáp n i v i
khe c m m r ng PCI Express (PCIe) cùng v i các khe c m PCI c ng th 2 ho c các CD, DVD...
tiêu chu n. Khe c m chu n PCI Express h tr băng thông cao hơn ■ Serial ATA (SATA):
30 l n so v i chu n PCI và th c s có kh năng thay th hoàn toàn Thay th cho chu n ATA song song có t c ñ ch m hơn
khe c m PCI l n AGP. (hay còn g i là PATA ho c EIDE), ñư c s d ng t trư c ñ n nay
Khe c m PCI Express có nhi u ñ dài khác nhau, tùy thu c ñ n i ñĩa c ng và quang v i Mainboard. C ng SATA xu t hi n
vào dung lư ng d li u có th h tr . Khe c m PCI Express x1 thay l n ñ u trên các Mainboard cách ñây vài năm và nhi u Mainboard
cho khe PCI tiêu chu n, có chi u dài kho ng 1" (hay 26mm) và có hi n nay h tr ñ ng th i SATA và PATA.
kh năng h tr ñ n 250 MBps d li u vào/ra t i cùng th i ñi m.

44 45


ð u n i SATA có kích thư c nh hơn so v i ñ u n i PATA chia làm hai ph n nhưng không dùng ñư c lo i khe c m cho
và ch h tr m t ñĩa. Do v y, ta không c n quan tâm ñ n các DDRAM. M t lo i RAM ñ i m i n a là RDRAM mà khe c m cho
jumper ñ thi t l p ñĩa master ho c slave như trong trư ng h p s nó cũng ñư c chia làm 3 ph n như SDRAM, nhưng cách chia khác
d ng chu n PATA. Cáp SATA nh hơn nên ít gây l n x n bên nhau và chúng không dùng chung c a nhau ñư c.
trong thùng máy như khi dùng cáp PATA và quan tr ng nh t là cáp
nh hơn gi m thi u nguy cơ gây ra tình tr ng "quá nóng" bên trong Ví d :
thùng máy (cáp PATA to hơn nên có th c n tr dòng không khí
lưu thông trong thùng máy). Hơn th n a, ñ u n i SATA d dàng Mainboard :ASUS Intel 915GV P5GL-MX, Socket 775/ s/p
kéo dài ra ngoài thùng máy ñ s d ng v i các ñĩa c ng và quang 3.8Ghz/ Bus 800/ Sound& Vga, Lan onboard/PCI Express 16X/
g n ngoài. Dual 4DDR400/ 3 PCI/ 4 SATA/ 8 USB 2.0. có nghĩa là:
ñĩa SATA yêu c u ph i có ñ u n i c p ñi n ñ c bi t thay
cho ñ u n i 5V tiêu chu n v n dùng cho ñĩa IDE. Nhi u máy tính - ASUS Intel 915GV P5GL-MX, ñơn gi n, ñây ch là tên c a lo i
m i có kèm theo m t ñ u n i ñi n SATA nhưng thư ng không có bo m ch ch c a hãng Asus.
nh ng máy ñ i cũ.
- Socket 775 như ñã nói trên, là lo i khe c m cho CPU

- s/p 3.8 Ghz ñó chính là t c ñ xung ñ ng h t i ña c a CPU mà
bo m ch ch h tr .

- Bus 800, ch t n s ho t ñ ng t i ña c a ñư ng giao ti p d li u
c a CPU mà bo m ch ch h tr . Thư ng thì bus t c ñ cao s h
tr luôn các CPU ch y bus th p hơn.
Hình 2.10. Khe c m IDE và SATA
f) Khe c m cho RAM (Ram slot) - PCI Express 16X là tên c a lo i khe c m card màn hình và bo
Trên mainboard thư ng có hai ho c 4 khe ñ c m các thanh m ch ch . Khe PCI Express là lo i khe c m m i nh t, h tr t c ñ
RAM và mainboard. Trên m i khe c m RAM luôn có c n g t 2 giao ti p d li u nhanh nh t hi n nay gi a bo m ch ch và Card
ñ u ñ k p ch t thanh RAM lên mainboard và gi cho các m i n i màn hình. Con s 16X th hi n m t cách tương ñ i băng thông
b n v ng hơn. Tùy vào lo i RAM (SDRAM, DDRAM, RDRAM) giao ti p qua khe c m, so v i AGP 8X, 4X mà b n có th th y trên
mà giao di n khe c m s khác nhau, cho nên khi c n thay RAM m t s bo m ch ch cũ. Tuy băng thông giao ti p trên lý thuy t là
ho c g n thêm RAM m i c n ñ ý t i ñi m này. g p X l n, th nhưng t c ñ ho t ñ ng th c t không ph i như v y
Các máy tính cũ thư ng dùng SDRAM có 168 chân và có mà còn ph thu c vào r t nhi u y u t khác như lư ng RAM trên
hai khe c t ph n chân c m, do ñó khe c m RAM trên mainboard card, lo i GPU (CPU trung tâm c a card màn hình).
s là m khe c m ñư c chia thành ba ph n. Trong khi DDRAM có
184 chân và ch có m t khe c t gi a ph n chân c m, tương ng
v i khe c m trên mainboard chia thành hai ph n. DDRAM2 cũng

46 47

Giáo trình kien trucmaytinh vd-lung[bookbooming.com]

Giáo trình kien trucmaytinh vd-lung[bookbooming.com]

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Semelhante a Giáo trình kien trucmaytinh vd-lung[bookbooming.com]

Semelhante a Giáo trình kien trucmaytinh vd-lung[bookbooming.com] (20)

Mais de bookbooming1

Mais de bookbooming1 (20)

Giáo trình kien trucmaytinh vd-lung[bookbooming.com]