Bài giảng đầy đủ ktmt dh gtvt

1
KIẾN TRÚC MÁY TÍNH
2
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Cẩm nang sửa chữa, nâng cấp và bảo trì máy tính cá nhân. SCOTT MUELLER
Cẩm nang sữa chữa và nâng cấp máy tính cá nhân” Tạp chí Maxium PC, ấn bản 2002, NXB Đà Nẵng
“Computer Architechture: A Quantitative Approach” John Henessy, David Patterson, Morgan Kaufman, 1990.
3
NỘI DUNG
Hệ thống số.
Tổng quan
Bo mạch chính
CPU
Bộ nhớ
Thiết bị lưu trữ
Cổng giao tiếp
Nguồn
Màn hình
Card màn hình
Máy in
Bàn phím và chuột.
Bios và CMOS
Quá trình khởi động
4
Chương 1: HỆ THỐNG SỐ
CÁC HỆ ĐẾM:
Hệ thập phân: (Decimal number system)
Hệ nhị phân: (Binary number system)
Hệ thập lục phân (Hexadecimal number system)
Hệ bát phân (Octal number system)
5
Hệ thập phân: (Decimal number system)
10 chữ số cơ bản: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.
Ví dụ:



b: cơ số hệ đếm, a… là các chữ số cơ bản
X: là số ở hệ cơ số b

6
Hệ nhị phân: (Binary number system)
2 chữ số cơ bản: 0,1
Ví dụ:
ụ
7
Hệ thập lục phân:
16 chữ số cơ bản: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F
A=10; B=11; C=12; D=13; E=14; F=15
Ví dụ:
8
Hệ bát phân:
8 chữ số cơ bản: 0,1,2,3,4,5,6,7
Ví dụ:
9
Các phép toán trên hệ thống số
Các phép toán trên hệ nhị phân:
0+0=0
0+1=1
1+0=1
1+1=10
0-0=0
1-0=1
1-1=0
0-1=0
0x0=0
0x1=0
1x0=0
1x1=1
0:1=0
1:1=1
10
Ví dụ:
100011
1010110
1111001
+
X 1100
101
1100
0000
1100
111100
11011100+11001101=
1001x110=
11
Đổi số thập phân thành nhị phân
12
Đổi số thập phân thành thập lục phân
13
Đổi số nhị phân thành thập lục phân
101 0011 1111=53Fh
101=5
0011=3
1111=F
1001100001101=
101101100101=
14
Đổi số thập lục phân thành nhị phân
7F15C=0111 1111 0001 1100
7=0111
F=1111
1=0001
C=1100
7AE=
4BD6=
15
Đổi từ các hệ số khác sang thập phân
16
BIỂU DIỄN THÔNG TIN
Bit : 0, 1 : đơn vị nhỏ nhất
1 Byte (B) = 8 bit
1 Kilobyte (KB) =210 B = 1024 B
1 Megabyte (MB) =220 B = 1.048.576 B
1 Gigabyte (GB) = 230 B =1.073.741.824 B
1 Terabyte (TB) = 240 B= 1.099.511.627.776 B
1 Petabyte (PB) = 250 B
1 Exabyte (EB) = 260 B
17
Một nhóm byte = 1 từ (word): 2,4,8 bytes
Mỗi từ xác định bởi một địa chỉ (address)
18
Biểu diễn thông tin trong bộ nhớ
số nguyên không dấu (unsigned interger)
số nguyên có dấu (interger).
số thực
Ký tự
19
Biểu diễn số nguyên
VD: 1 từ có độ dài 16 bit
số nguyên: 14=1110
Trong bộ nhớ:
0000 0000 0000 1110
Phạm vi biểu diễn số (2 byte)16 bit: 216 =65536
0000 0000 0000 0000=0
1111 1111 1111 1111= 65535
số (4 byte)32 bit: 232 = 4294967296
20
Biểu diễn số âm
Đổi số âm –n sang nhị phân: phương pháp bù 2:
Biểu diễn số nguyên n
Lấy phần bù (01; 1 0)
Cộng 1
Bit trái là 1: số âm
Bit trái là 0: số dương
21
Biểu diễn số thực
VD:
56,317=5x101+6x100+3x10-1+1x10-2+7x10-3
110.1012=1.22+1.21+0.20+1.2-1+0.2-2+1.2-3
Trong bộ nhớ:
110.101=0.110101x23
011010100000 0011
phần định trị phần mũ
22
Biểu diễn ký tự
 thiết kế bộ mã
1 ký tự đặt trưng một nhóm bít duy nhất
bộ mã chuẩn ASCII (American Standards for Information Institue)
Dùng 7 bit biểu diễn ký tự  128 ký tự
Lưu trữ 1 byte, bit dư dùng để biểu diễn ký tự đặt biệt.
chữ hoa, chữ thường, số, khoảng trắng…
23
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG MÁY TÍNH
24
PHÂN LOẠI
Thế hệ 1: (1945 – 1958):
Máy ENIAC được xem là máy tính điện tử đầu tiên
Công nghệ đèn chân không
sử dụng hệ thập phân
Chương trình điều khiển bằng công tắc
Mô hình Von Neumann:
25
Chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ
Là nền tảng cho các máy tính ngày nay.
Dữ liệu và lệnh được lưu trữ trong bộ nhớ
26
Thế hệ 2 (1958 – 1964)
Công nhệ bán dẫn
Transistors
Ngôn ngữ cấp cao
xử lý dấu chấm động.
27
Thế hệ 3 (1964 – 1974)
Mạch tích hợp
bộ nhớ bán dẫn
Thế hệ 4 (1974 -1990)
Công nghệ VLSI (very large scale integration)
xử lý song song
hệ điều hành đa xử lý, trình biên dịch và môi trường
28
Thế hệ 5 (1990-)
Công nghệ mật độ và tốc độ cao
Công nghệ siêu luồng
Mạng truyền thông, trí tuệ nhân tạo
29
What is a computer?
Xử lý dữ liệu
Lưu trữ dữ liệu
Di chuyển dữ liệu giữa máy tính và thế giới ngoài,
Điều khiển các tác vụ trên.
30
Nguyên lý Von Neumann
31
Thực hiện tuần tự các lệnh trong chương trình
Bộ nhớ xem như kho dữ liệu
32
Cấu trúc
Computer
Main
Memory
Input
Output
Systems
Interconnection
Peripherals
Communication
lines
Central
Processing
Unit
Computer
33
Khối xuất/nhập
Thiết bị nhập:
Nhập thông tin từ bên ngoài vào máy tính
Bàn phím, scanner, mouse, canera…
Thiết bị xuất:
Xuất thông tin sau kho được máy tính xử lý.
Màn hình, máy in, máy vẽ…
34
Khối xử lý trung tâm
Central Processing Unit –CPU.
Điều khiển tất cả các thiết bị khác.
Chi phối mọi hoạt động của máy tính
35
Khối lưu trữ
Khối nhớ trong (RAM, ROM):
Làm việc trực tiếp với CPU
ROM: (Read Only Memory)
Vi mạch được ghi sẵn chương trình
chỉ đọc, không thể sửa đổi.
Dung lượng nhỏ
Thông tin tồn tại khi mất điện
Chương trình trong ROM gọi là phần dẻo (firmware)
36
RAM (Random Access Memory)
Truy cập ngẫu nhiên
Lưu trữ thông tin tạm thời
Ghi, xoá , thay đổi nội dung
Dung lượng lớn
Thông tin sẽ mất khi mất điện
37
Khối nhớ ngoài:
Thiết bị lưu thông tin dài: ổ cứng, ổ mềm, CDROM…
Sức chứa vô hạn.
Thông tin không bị mất khi mất điện
Thông tin được nạp vào bộ ngớ chính khi xử lý.
Truy cập tuần tự  tốc độ chậm
38
Phần cứng (Hardware)
Phần mềm (Software)
Phần mềm cơn bản
Phần mềm ứng dụng
39
Các yếu tố của HTMT
Performance Evaluation
High-Level
Languages
Algorithms &
Data Structure
Computing
Problems
Programming
Complie,Load
40
Các thành phần của hệ thống:
Hoäp maùy (Case)
Laø moät khung ñeå gaén bo maïch chính , nguoàn cung caáp naêng löôïng , caùc oå ñóa caùc card chuyeån ñoåi vaø baát cöù thaønh phaàn naøo khaùc trong heä thoáng
41
Nguồn cung cấp năng lượng (Power supply)
Là nguồn nuôi mỗi thành phần riêng trong máy tính
42
Bo mạch chính (Motherboard)
Là bộ phận cốt lõi của hệ thống . Mọi thứ đều được nối với nó và nó kiểm soát mọi thứ trong hệ thống
43
Bộ xử lí (Processor /CPU)
Được xem như động cơ của máy tính , còn được gọi là CPU
44
Bộ nhớ (Memory)
Thường được gọi là Ram . Là bộ nhớ chính, lưu trữ tất cả chương trình và dữ liệu mà bộ xử lí sử dụng tại một khoảng thời gian qui định
45
Thiết bị Lưu trữ (storage devices)
Là bộ nhớ ngoài , lưu trữ các chương trình và dữ liệu
46
Card video (Adapter card)
Điều khiển thông tin nhình thấy trên màn hình
47
Màn hình (Display device)
48
Cổng và dây nối (Ports and cables)
Liên kết với các thiết bị ngoại vi, nối kết các thành phần khác với bo mạch chính
49
CHƯƠNG 3: BO MẠCH CHÍNH
Mục Đích:
Nhận diện một số dạng Mainboard ,các thành phần trên Bo cũng như kiến trúc Bus
50
Các thành phần trên Bo mạch chính
Chipset
Đế cắm RAM (Memory slot types)
Các cổng (Communication ports)
Đế cắm hoặc khe cắm cho CPU (Processor sockets)
Cache memory
Kiến trúc Bus (Bus architecture)
BIOS
51
CHIPSET
Chipset có giao diện với CPU , phần điều khiển bộ nhớ , điều khiển bus , điều khiển xuất nhập và các phần khác
Điều khiển giao tiếp hay các liên kết giữa CPU và tất cả các bộ phận khác nên chipset sẽ cho biết loại CPU sử dụng, tốc độ, loại và dung lượng bộ nhớ mà hệ thống có thể sử dụng
52
Tên chipset: Mỗi chipsets đều có một tên goi và số hiệu tương ứng mà thông qua đó chúng ta có thể biết một số thông tin: hãng sản xuất, onboard video, onboard sound . . .. .
Chức năng của chipset có thể chia vào 2 nhóm chức năng chính Northbridge và Southbridge
53
54
Northbridge
Liên kết giữa bus bộ xử lí tốc độ cao (66?200 MHZ) và các Bus AGP (66 MHZ) , PCI (33MHZ) chậm hơn
Frontsidebus (FSB) Bus truyền thông giữa CPU và Bộ nhớ chính
The backside bus: Bus truyền thông giữa CPU và level 2 cache memory
55
Southbridge
Cầu nối giữa Bus PCI và Bus ISA (8 Mhz) chậm hơn
56
Memory:
Hầu hết mainboard hỗ trợ bộ nhớ trên cơ sở tốc độ của frontside bus và hình dáng của bộ nhớ
Các loại khe cắm bộ nhớ
SIMM
DIMM
RIMM
SoDIMM
MicroDIMM
57
SIMM (Single Inline Memory Modules)
58
DIMM (Dual Inline Memory Module)
59
RIMM (RamBus Inline Memory Module)
60
SoDIMM : (Small Outline DIMM )
SoDIMMs coù 2 loaïi 32-bit (72-pin) and 64-bit (144-pin)
61
Communication Ports
Serial
Parallel
USB
IEEE 1394/FireWire
Infrared
LAN
Video
62
Cổng nối tiếp (Serial)
Thông tin giữa máy tính với các thiết bị (modem, mouse, hoặc các máy tính khác).
Truyền dữ liệu không đồng bộ theo một chuỗi gồm các bit. Truyền nối tiếp.
Cổng 9 chân (DB-9) hoặc 25 chân (DB-25): COM1-COM4.
63
64
Cổng song song (Parallel)
Truyền dữ liệu đồng bộ.
Truyền theo các đường dây song song.
Thường dùng gắn thiết bị (máy quét, máy in).
Cáp dài bị nhiễu:
LPT1, LPT2, LPT3
Truyền 8 bit dữ liệu.
65
USB (Universal Serial Bus)
Phát triển bởi Intel và Microsoft
Thay thế cho việc có quá nhiều đầu nối
USB 1.0: 12Mb/s
USB 2.0 : 480Mb/s
Cáp dài không quá 5m
Nối tối đa 127 thiết bị
66
67
Processor Sockets
Noi d�ng d? l?p d?t CPU.
Mỗi loại Mainboard chỉ hỗ trợ một số loại CPU nhất định được chỉ định thông qua socket hay slot trên motherboard
Socket 7: Pentium, Pentium MMX, AMD K5, AMD k6-2, AMDk6-3, Cyrix MIII
Socket 8: Pentium Pro
Slot 1: PII, PIII v� Celeron
68
Slot A: AMD Athlon
Socket 370: PIII, Celeron
Slot 2: PII/PIII Xeon
Socket A: AMD Duron
Socket 423: PIV
Socket 478: PIV và Celeron
69
70
Cache Memory (Level 2)
Là bộ nhớ tốc độ cao nằm giữa CPU và bộ nhớ chính lưu trữ các thông tin truy xuất thường xuyên nhất nhằm hạn chế sự chênh lệch tốc độ giữa CPU và bộ nhớ chính.
Có 2 loại Cache memory: on-chip (Gọi là internal hay L1 cache) and off-chip (Gọi là external hay L2 cache).
71
Internal cache memory có trên Intel Pentium, Pentium Pro và Pentium II processors được thiết kế trên khuôn dạng CPU bao gồm 2 dạng : Một cho program instructions và một cho data.
72
Bus Architectures
Là một tập các đường dẫn cho phép thông tin và tín hiệu truyền giữa các thành phần bên trong và bên ngoài máy tính.
Có 3 dạng Bus bên trong Computer : external bus, address bus, và data bus.
Expansion Bus
Expansion bus cho phép mở rộng cho việc sử dụng các Module ngoài
73
Các loại Bus
Bus ISA 16 bit
Bus EISA 16/32 bit
Bus PC card (PCMCIA) 16 bit
Bus Cardbus (PCMCIA) 32 bit
Bus VESA 32 bit
Bus PCI 32/64 bit
Cổng AGP 32 bit
74
ISA Industry Standard Architecture
8/16-bit bus , có thể chạy 8MHz hoặc 10MHz
75
PCI Bus Peripheral Component Interconnect
16/32/64 bit bus có thể chạy 33Mhz, 66Mhz
76
AGP Bus Accelerated Graphics Port
77
AGP Bus cho phép truyền nhiều khối dữ liệu trong một chu kì clock (Tất cả AGP cards chạy 66Mhz). AGP được quản lí bởi Northbridge chipset do đó tốc độ cao hơn PCI
1x 66MHz 266MBps
2x 532MBps
4x 1064MBps
8x 2128MBps
78
Disk Interfaces
IDE/ATA disk drives: 40 pins
Floppy drives: 34 pins
SCSI : 50 hay 68 pins

BIOS
79
Interrupt Lines (IRQ)
Interruptslà những đường nối trực tiếp tới CPU. Một thiết bị sử dụng Interrupt yêu cầu CPU khi nó cần
IRQ 0 System timer
IRQ 1 Keyboard
IRQ 2 Cascade to IRQ 9
IRQ 3 COM 2 and 4
80
IRQ 4 COM 1 and 3
IRQ 5 LPT2 (usually available)
IRQ 6 Floppy controller
IRQ 7 LPT1
IRQ 8 Real Time Clock (RTC)
IRQ 9 Cascade to IRQ 2
IRQ 10 Available (often used for a sound card or NIC)
IRQ 11 Available
IRQ 12 PS/2 mouse port (available if not used)
IRQ 13 Math coprocessor
IRQ 14 Primary hard disk controller board
IRQ 15 Secondary hard disk controller
81
DMA Channels
Cho phép thiết ghi thông tin trực tiếp tới bộ nhớ (Direct Memory Access)
DMA 0 Available
DMA 1 Available
DMA 2 Floppy controller
DMA 3 Available
DMA 4 Second DMA controller
DMA 5 Available
DMA 6 Available
DMA 7 Available
82
BỘ XỬ LÝ
CENTRAL PROCESSING UNIT
(CPU)
83
Mục đích
Tìm hiểu các dạng khác nhau của CPU
Các thông số chính cũng như đặc tính hoạt động của chúng
clock speed, internal/external cache memory, voltages và hình dáng
84
CHỨC NĂNG
Tính toán toán học.
Các phép so sánh luận lý.
Điều tác dữ liệu.
85
86
Clock Speed
Clock speed là tần số thực thi các chỉ thị của CPU
Millions of cycles per second (megahertz [MHz])
Billions of cycles per second (gigahertz [GHz])
87
Cache Memory
Cache memory là bộ nhớ tốc độ cao dùng để nạp cac� chỉ thị và lệnh thường xuyên sử dụng nhằm làm tăng hiệu xuất của máy.
Bao gồm level 1(L1) cache, level 2 (L2) cache (Nằm ngoài mạch CPU)
88
Bus
Khả năng truyền thông của CPU với các thành phần khác dựa trên hệ thống mạch hỗ trợ. Hệ thống mạch mạch này được gọi là BUS
BUS để di chuyển thông tin vào và ra CPU cũng như các thiết bị khác , cho phép các thiết bị gắn kết với nhau thành một khối thống nhất
89
Bus dữ liệu: 8/16/32/64 bit
Bus dữ liệu càng lớn chuyển giao dữ liệu càng nhanh.
Bus địa chỉ:
Xác định vị trí I/O hoặc vị trí trong bộ nhớ
số luợng các bit trong bus địa chỉ biểu thị số lượng vật lý mà CPU có thể truy cập.
VD: CPU 20 dòng địa chỉ  có thể định địa chỉ 220 byte.
90
Bus điều khiển:
Đồng bộ hoá và phối hợp hoạt động CPU với các loại tín hiệu điều khiển.
Các loại tín hiệu điều khiển:
Chức năng đọc, ghi
Các kênh ngắt
Điều khiển và trọng tài bus
Điều khiển DMA
…
91
Các thành phần trong CPU
Khối ALU
Khối điều khiển
Các thanh ghi
Bus Speed: Caùc Motherboard thöôøng thieát keá ñeå coù theå hoã trôï nhieàu daïng CPU vôùi nhieàu toác ñoä khaùc nhau. Ngöôøi duøng coù theå thieát laäp toác ñoä BUS vaø heä soá nhaân thoâng qua Jumper hay cô caáu caáu hình khaùc ( BIOS setup) treân bo maïch chính
92
Tốc độ BUS có thể là 66Mhz, 100->533Mhz
93
Các chế độ định địa chỉ
Dùng để định địa chỉ bộ nhớ
VD: CPU 8086 20 đường địa chỉ
quản lý 220 Byte =1MB: Chương trình DOS.
CPU > 20dòng địa chỉ: DOS bị giới hạn  dùng phần mềm khác để mở rộng DOS và quản lý bộ nhớ mở rộng
94
Để tương thích: CPU có thể vận hành 2 chế độ:
Chế độ thực (Real mode):
xử lý giống 8086 chỉ truy cập 1MB
Dos và các chương trình Dos
Chề độ bảo vệ: (Protected mode)
Vận dụng tất cả các dòng địa chỉ
bộ nhớ vật lý lớn và hỗ trợ bộ nhớ ảo
Windows 98, Windows 2000…
95
Điện áp hoạt động (Voltages)
Voltage Regulator Module (VRM): Cho phép CPU chạy mức điện áp thấp hơn so với các mạch I/O.
96
Hệ thống P-RATING [PR]
Năm 1996
Dùng để so sánh khả năng vận hành với các CPU Intel.
VD: AMD 133Mhz Am5x86 đánh dấu PR75 vận hành tương đương 1 Pentium 75 Mhz.
97
CPU CISC và RISC
CISC: (Complex Instruction Set Computing):
Tập lệnh phức tạp.
Các CPU truyền thống
Mạch phức tạp, bù lại khả năng vận hành CPU.
Pentium MMX, AMD K6-2
98
RISC: (Reduced Instruction Set Computing):
Hạn chế các chỉ lệnh.
Vận hành CPU nhanh hơn với điện năng ít hơn.
Ít linh hoạt hơn so với CISC.
99
Xử lý lệnh theo đường ống
CPU xử lý mỗi lần 1 lệnh
Lệnh được nạp và xử lý hoàn toàn, sau đó đến lệnh khác.
Kỹ thuật lập ống dẫn:
Lệnh mới xử lý trong khi lệnh hiện hành vẫn xử lý
 thực hiện vài lệnh trên cùng 1 xung nhịp. Tuy nhiên chỉ có thể hoàn tất mỗi xung nhịp 1 lệnh.
100
Tiên đoán nhánh
Nạp lệnh kế tiếp trước khi hoàn tất chỉ lệnh trước  sai khi gặp lệnh nhảy.
Tiên đoán đúng đắn chỉ lệnh kế tiếp: đoán sai phải xác định lại
101
Thực Hiện Siêu Hướng: ( Superscalar)
Bổ xung nhiều ống lệnh xử lý nhiều lệnh trong 1 xung nhịp.
Pentium Pro dùng hai ống dẫn thi hành
Kieán truùc sieâu höôùng thöôøng ñöôïc keát hôïp vôùi caùc chip cao caáp RISC (Reduced Instrution Set Computer)
102
Thi hành động
Cho phép xử lý đánh giá luồng chương trình và chọn thứ tự tốt nhất để xử lý các chỉ lệnh  vận hành tốt hơn các tài nguyên.
103
Công Nghệ MMX
Công Nghệ MMX là một bổ xung để cải tiến việc nén/ giải nén Video, thao tác hình ảnh, mã hóa và xử lí I/O
MMX bao gồm 2 cải tiến lớn về mặt cấu trúc BXL
- Có Cache L1 lớn hơn
- Hỗ trợ thêm 57 lệnh mới , cùng với một khả năng lệnh mới gọi là SIMD
104
SSE ( Streaming SIMD Extensions)
SSE có 70 lệnh mới xử lí đồ họa và âm thanh , cho phép tính toán dấu phẩy động với một đơn vị riêng biệt (nhược điểm của MMX là chỉ xử lí số nguyên).
Cho phép các phần mềm đồ họa khả năng xử lí và hiển thị hình ảnh với độ phân giải cao , chất lượng cao
105
Các trình ứng dụng đa phương tiện chất lượng âm thanh, video MPEG-2 cao , mã hóa và giải mã động thời
Có độ chính xác cao hơn và thời gian phản hồi nhanh hơn khi chạy các ứnh dụng nhận dạng tiếng nói.
106
3DNOW Và ENHANCED 3DNOW
Trong các bộ xử lí AMD, tương tự SSE của Intel
Enhanced 3dnow bổ xung thêm 24 lệnh + 21 lệnh ban đầu
107
Các loại CPU
108
109
110
111
112
113
114
BỘ NHỚ
Mục tiêu:
Hiệu xuất máy tính phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ truy xuất của bộ nhớ (access time)
Tốc độ bộ nhớ chậm hơn nhiều khi so sánh với tốc độ CPU
Quá trình xử lí có thể bị thắt cổ chai bởi khả năng của hệ thống bộ nhớ
115
Mục đích: Nghiên cứu các phương pháp tổ chức bộ nhớ nhằm hạn chế phần nào những nhược điểm trên.
Tổ chức bộ nhớ và hiệu xuất
Bộ nhớ nội và chức năng sử dụng
Bộ nhớ ngoại và chức năng sử dụng
116
Thuật ngữ
Capacity: Số thông tin có thể lưu trữ trong một đơn vị bộ nhớ
Word: Đơn vị tự nhiên trong tổ chức bộ nhớ
Addressable unit
Đơn vị truyền: Số thành phần dữ liệu được truyền tại một thời điểm ( Số bit trong bộ nhớ chính hoặc khối trong bộ nhớ thứ cấp
Transfer rate
117
Tốc độ (Access time):
Đối với bộ nhớ truy xuất random (RAM) là thời gian xác định địa chỉ và thực hiện việc truyền
Đối với bộ nhớ truy xuất "non-random" là thời gian để vị trí đầu đọc/ghi đặt tại vị trí truy xuất
Memory cycle time
Là Access time cộng với thời gian được yêu cầu trước khi một truy xuất kế được bắt đầu
118
Công nghệ truy xuất (Access technique)
Truy xuất ngẫu nhiên (Random access)
Mỗi ô nhớ có một địa chỉ vật lí phân biệt
Mỗi ô nhớ có thể truy xuất ngẫu nhiên và tất cả thời gian truy xuất là như nhau
Ví dụ : Main memory ( bộ nhớ chính)
119
Truy xuất tuần tự (Sequential access):
Mỗi dữ liệu không có một địa chỉ phân biệt
Phải đọc tất cả mục dữ liệu tuần tự cho đến khi tìm thấy mục dự liệu
Thời gian truy xuất có thể biến đổi được
Ví dụ: tape drive
120
Nơi chứa mã chương trình và dữ liệu
Với sự phát triển CPU, những phần mềm phức tạp đòi hỏi bộ nhớ lớn và nhanh hơn
Bộ nhớ Cache, FPM RAM, EDORAM, SDRAM, flash BIOS, DDR RAM, RDRAM…
121
Bộ nhớ phân cấp (Memory Hierarchy)
122
123
124
Tổ chức của bộ nhớ
Là một dãy ô nhớ tổ chức thành hàng(row) và cột (column)
Mỗi hàng được gọi làmột địa chỉ (address) trên IC nhớ
Các cột tượng trưng cho các bít dữ liệu trong mỗi hàng
Giao giữa hàng và cột là một bít nhớ riêng lẻ (gọi là một ô nhớ - cell)
125
126
Các đường tín hiệu của bộ nhớ:
Các đường địa chỉ, đường dữ liệu và các đường điều khiển.
Địa chỉ là một số nhị phân và mạch chuyển bên trong IC sẽ chuyển đồi thành các tín hiệu cụ thể.
Đường dữ liệu có nhiệm vụ đa (theo cả 2 chiều)
Các đường điều khiển được dùng điều hành IC nhớ:
Đường tín hiệu R/W (read/write): chỉ rõ dữ liệu được đọc ra khỏi địa chỉ chỉ định hay ghi vào nó.
Đường tín hiệu CS (chip select) kích hoạt một IC nhớ hoạt động
RAS (Row Address Select) CAS (column Address Select) để phục vụ hoạt động làm tươi.
127
128
Cách tổ chức bộ nhớ trong hệ thống máy PC
Cách điều hành và quản lý bộ nhớ.
Tương thích ngược với các máy đời cũ  bị hạn chế  bổ sung các kiểu bộ nhớ khác, cùng phần cứng và phần mềm.
VD: các PC đời cũ chỉ quản lý 1MB bộ nhớ.
129
Các phân loại thông thường:
Bộ nhớ qui uớc (conventional memory)
bộ nhớ mở rộng (extended memory)
bộ nhớ bành trướng (expanded memory)
Ngoài ra (bộ nhớ cao…).
chỉ có ý nghĩa đối với phần mềm sử dụng
130
Bộ nhớ qui ước (conventional memory)
640KB bộ nhớ truyền thống giới hạn của DOS
từ 00000h – 9FFFFh
Dùng để nạp và chạy các ứng dụng
Nguyên thủy chỉ cung cấp 512KB
Phần trên từ 640KB -1M dành cho những cúc năng hệ thống.
131
132
Bộ nhớ mở rộng (extended memory)
Khắc phục hàng rào 640KB
Định địa chỉ theo chế độ bảo vê (protected mode)
80280 có thể định 16MB bộ nhớ, CPU hiên nay có thể đến 4GB hoặc cao hơn
Yếu tố chủ chốt: phần mềm quản lý (phải được nạp để máy tính có thể truy cập bộ nhớ
VD: DOS 5.0 có tiện ích HIMEM.SYS
DOS không dùng được bộ nhớ mở rộng
133
Bộ nhớ bành trướng (expanded memory)
Khắc phục 640KB của cách định địa chỉ thực
Các khối (block) bộ nhớ bành trướng được chuyển vào trong phạm vi bộ nhớ co sở  chương trình có thểtruy cập trong chế độ thực
Đặc tả: sử dụng những bank 16KB ánh xạ vào trong phạm vi 64KB chế độ thực  có thể xử lý 4 blocks bộ nhớ bành truớng
VD: tiện ích EMM386.exe của DOS
134
135
Vùng nhớ trên (UMA):
Vùng 384KB bên trên của bộ nhớ thực.
Dành riêng xử lý làm bộ nhớ hệ thống.
Không dùng toàn bộ 384KB
Không thề dùng cho chương trình ứng dụng, nhưng có thể cho các driver và TSR.
136
Vùng nhớ cao (HMA):
Có thể truy cập 1 đoạn segment (64KB) bộ nhớ mở rộng trong chế độ thực.
Do cách sắp đặt các đường tín hiệu địa chỉ.
Không liên lạc với 640KB của DOS
137
Những điểm cần lưu ý
Tốc độ: thời gian truy cập (access time): khoảng thời gian trễ từ lúc trong bộ nhớ được xác định xong địa chỉ cho tới lúc dữ liệu được đưa tời bus dữ liệu,
Đơn vị ns: thường 50 -60ns
Không cải thiện được tốc độ khi dùng bộ nhớ nhanh trong hệ thống chậm
Càng nhiều wait states thì hiệu năng hoạt động hệ thống càng thấp.
138
Tìm hiểu về sự “làm tươi” bộ nhớ
Làm mạnh lại tín hiệu điện trong bộ nhớ DRAM
Không làm tươi, dữ liệu sẽ bị mất
Mỗi ô nhớ trong mảng sắp xếp của bộ nhớphải được đọc ra rối ghi vào lại.
Được xử lý bởi chipset bo mạch chính
139
Các loại bộ nhớ vật lý
DRAM (Dynamic RAM)
Dạng bộ nhớ thông dụng
Đơn giản, ít tốn kém, dễ sản xuất
Nội dung phải được làm tươi sau vài ms
bị ảnh hưởng bởi thời gian truy cập
Ngày nay: còn được dùng trong bộ nhớ hiển thị
140
SRAM (Static RAM)
Kiểu bộ nhớ cổ điển
Không cần làm tươi
Tốc độ truy cập nhanh hơn nhiều so với DRAM
Chế tạo phức tạp (6 transistor hoặc hơn để lưu 1 bit)
Tiêu thụ nhiều điện năng
Thường dùng làm cache L2 trong PC

141
VRAM (video RAM)
Dùng cho việc hiển thi thông tin nhanh
Phát minh bởi Samsung
Dùng cách sắp xếp dual data bus: một bus dữ liệu nhập, một bus dữ liệu xuất
Viêc đọc dữ liệu và ghi vào VRAM xảy ra cùng lúc  cài thiện tốc độ hơn nhềiu so với DRAM
142
FPMDRAM (fast page mode DRAM)
Phát triển từ DRAM
DRAM: mỗi lần truy cập DRAM phải định lại trang cần đọc.
FPM cho phép CPU truy cập nhiều phần dữ liệu trên cùng trang không cần định vị lại

143
EDRAM (Enhanced DRAM)
Đặt 1 lượng nhỏ RAM tĩnh vào trong bản thân từng module EDRAM
Giống cache được bổ sung bên trong RAM
Hoạt động giống FPMDRAM, nhưng đọc dữ liệu từ cache trước
144
Một biến thể của DRAM
Kéo dài thời gian truy xuất có hiêu lực
Thực hiện bằng cách sửa đổi vùng đệm xuất, dữ liêu vẫn có hiệu lục cho dến khi co tín hiệu giải phóng
Cải thiên từ 15 -30% hiệu năng của bộ nhớ
Bo mạch chính phải dùng 1 chipset để chấp nhận EDO
EDO RAM(Extended data ouput RAM)
145
BEDORAM (Brust EDORAM)
Dạng biến thể tử EDORAM
Đọc dữ liệu theo từng chủm: sau khi dự liệu hợp lệ được cung cấp, ba địa chỉ kế tiếp có thể được đựoc trong mỗi chu kỳ (x-a-a-a)
Gặp khó khăn trong việc yểm trợ bo mạch chính tố độ hơn 66MHZ

146
SDRAM (Synchronous DRAM)
Truyền dữ liệu theo 1 tỉ lệ nào đó của xung nhịp
Việc xuất có thể thực hiện vào bất kỳ thời điểm trong chu kỳ xung nhịp
Cung cấp chế độ “pipeline brust”: cho phép một cuộc truy cập thứ nhì bắt dầu trước khi cuộc truy cập hiện tại thực hiện xong.
Thời gian truy cập giảm (10ns) tốc độ 100MB/s
Được sử dụng rộng rãi hiện nay.
Hoạt động giống BEDO RAM
Tốc dộ truyền 66,100, 133MHz hổ trợ các máy Pntium

147
CDRAM (cached DRAM)
Tích hợp cache và DRAM
sử dụng giải pháp “set-associative”
DDR RAM
Cho phép tăng gấp đôi tốc độ so với SDRAM
266Mhz, 333Mhz, 400Mhz.
148
RDRAM (Rambus DRAM)
Do hãng Rambus Inc chế tạo
Tạo một kiến trúc mới (kênh Rambus)
dữ liệu được gửi theo từng khối 256 byte
với một xung nhịp kép 250Mhz, tốc độ 500MB/s
Tốn kém về thiết kế
chỉ thấy RDAM trong các máy chuyen dụng cao cấp
VD: mainboard chipset Intel850

149
150
Các kỹ thuật thực hiện bộ nhớ trong máy
Ba kiến trúc phổ biến
bộ nhớ phân trang (paged memory)
bộ nhớ đam xen (interleaved memory)
Đệm cache bộ nhớ (memory caching)
151
BỘ NHỚ PHÂN TRANG (PAGED MEMORY)
Chia Ram hệ thống thành từng nhóm (trang)
Một trang từ 512byte đến vài KB.
Cho phép truy cập trên cùng trang mà không phải đợi
152
BỘ NHỚ ĐAM XEN (INTERLEAVED MEMORY)
Hiệu năng tốt hơn bộ nhớ phân trang.
Kết hơp 2 bank bộ nhớ thành một.
Nội dung bộ nhớ bố trí luân phiên giữa 2 vùng này.
Cho phép truy cập lần thứ 2 trước khi lần thứ nhất thực hiện xong
Phải cung cấp các module dưới dạng các cặp bằng nhau
Nếu gắn vào 1 bank  hiêu năng kém
153
Đệm cache bộ nhớ (memory caching)
Cache là 1 lương SRAM (8KB-1MB) tạo thành mạch thứ cấp
Hiệu năng 5 -15ns
Dùng 1 IC kiểm soát cache theo dõi vị trí nhớ.
CPU kiểm tra dữ liệu ở cache trước
PC: thường có 2 cấp độ cache.
154
Bộ nhớ bóng (Shadow memory)
Khắc phục thời gian truy cập chậm của ROM BIOS
Nội dung của ROM được nạp vào RAM hki hệ thống khởi động
Có ích trong những chip không dùng toàn bộ độ rộng bus.
VD: một hệ thống 16bit dùng bo mạch chức 1 IC ROM 8 bit phải dùng 2 lần truy cập mới được 16 bit

155
Vấn đề PARITY
Giữ cho dữ liệu và chương trìng không hề bị lỗi  kỹ thuật parity
Nguyên lý: mỗi byte ghi vao bộ nhớ đều được kiểm tra và một bit thứ 9 được nối thêm vào sau byte với tính cách một bit kiểm tra
Nếu parity đọc khớp với parity tính: dữ liệu được xem là có giá trị
1 byte được cấp 1bit parity, máy 32bit có 4bit parity
156
2 kiểu parity:
Parity chẳn(even parity):
Bit patiry là 0: nếu số lượng bit 1 là chẳn
Bit patiry là 1: nếu số lượng bit 1 là lẻ
Parity lẻ(odd parity):
Bit patiry là 0: nếu số lượng bit 1 là là lẻ
Bit patiry là 1: nếu số lượng bit 1 là chẳn

157
THIẾT BỊ LƯU TRỮ
158
Đĩa mềm
Lợi ích trong việc chuyển giao tập tinvà dữ liệu giữa các máy tính
Có nhiều dạng: 8”, 5.25” đến 3.5” nhưng nhìn chung các thành phần và nguyên lý hoạt động ít thay đổi
159
160
Khái niệm lưu trữ từ tính
Không cần năng lượng điện để duy trì thông tin.
Các từ trường không tự thay đổi nếu không có lực khác tác động dữ liệu được dữ nguyên.
dữ liệu: từ điện ↔ từ tính.
Trong đĩa mềm: một đĩa mylar nhỏ cả hai mặt được tráng một chất liệu từ tính (lớp oxit: sắt hoặc coban)+ các chất phi từ tính.
161
Mỗi phần tử sẽ bị tác động như một nam châm cực nhỏ.
Xếp theo hướng này hoặc hướng kia dưới tác động từ trường bên ngoài
Việc xếp thẳng hàng các cực tính: logic 1
Không có sự thay đổi cực tính: logic 0
162
Các nguyên tắc ghi thông tin từ hóa
Các bit 1 và 0 không được biểu thị bằng các cực tính riêng lẻ.
Được biểu thị bởi sự hiện diện hoặc vắng mặt các đợt chuyển tiếp thông lượng.
sự thay đổi từ cực tính này sang cực tính khác.
Mỗi bit thường được mã hóa trong 4s
Chiều của thông lượng tùy thuộc vào chiều dòng điện kích thích
163
Lộ trình của đĩa mô tả một vòng tròn. Mỗi vòng đồng tâm này được gọi là 1 track.
Các track có chiều rộng hữu hạn. Giữa các track với nhau có một khoảng cách chính xác  đầu đọc/ghi nhảy chính xác.
Chu vi mỗi track nhỏ dần về tâm đĩa.
dữ liệu sẽ dày đặt nhất trên các track trong cùng và thưa nhất trên các track ngoài cùng.
Có 18 sector (cung) trên mọi track (3.5inch)
164
1sector có 512byte dữ liệu.
Đĩa 1.44M (3.5inch):
18 sector/track
1 đĩa: 160 track  lưu giữ:2280 sector
Dung lượng: 2280x512=1,474,560byte
Khối lượng thực tế nhỏ hơn: hỗ trợ sector mồi và thông tin phân bổ tập tin.
1 nhóm sector gọi là clustor (liên cung) hoặc đơn vị phân bổ (allocation units). Đĩa mềm 1 hoặc 2 sector trong 1 clustor.
Sector cung cấp dữ liệu định danh sector, track, kết quả kiểm tra lỗi từ CRC.
165
166
Sau khi định dạng (format): vị trí nỗi sector và thông tin quản lý được ấn định trong tiến trình định dạng. Không bao giờ được ghi lại trừ khi định dạng lại.
Thực tế 1 sector >512byte, nhưng chỉ có 512byte được chúa dữ liệu.
Nếu các dữ liệu ID sector bị ghi đè hoặc bị phân hủy  dữ liệu trong sector bị hỏng
Boot record là sector đầu tiên trên một đĩa (sector 0): chứa vài tham số chính mô tả đặc tính đĩa.
167
Nếu đĩa khả mồi (đĩa boot): sector mồi chạy các tập tin (IO.SYS và MSDOS.SYS)
Ngoài khoảng mồi, một bảng FAT được đặt lên track 00. FAT như là một bảng mục lục cho đĩa.
nếu FAT bị ghi đè hoặc hỏng  dữ liệu trên đĩa bị hỏng.
Tránh đặt đĩa từ gần các vật được từ hóa.
168
Kiến tạo ổ đĩa
Bộ khung
Mạch điện tử điều khiền ổ đĩa
một dàn mô tơ trục quay dùng mô tơ DC.
Mâm kim loại của đĩa tự động cài khớp trục quay.
Đèn LED báo đĩa hoạt động.
Các đầu đọc/ghi và các bộ cảm biến
169
Mạch điện tử
Phối hợp thiết bị từ tính, thiết bị cơ và mạch điện tử.
Mạch điện tử:
Điều khiển hoạt động vật lý
Quản lý luồng dữ liệu vào/ra ổ đĩa.
Các bộ cảm biến chống ghi
bộ cảm biến vị trí đĩa: phát hiện sự hiện diện hoặc vắng mặt của đĩa.
bộ cảm biến mật độ cao
Tốc độ quay đĩa (300 hoặc 360RPM)
170
Mạch giao tiếp vật lý nhận các tín hiệu điều khiển và dữ liệu từ máy tính và bàn giao các tín hiệu tình trạng và dữ liệu về máy tính theo yêu cầu.
Mạch giao tiếp vật lý gồm 2 đường cáp:
Đầu nối điện: 4 kim cấp điện áp 5Vdc cho logic và 12Vdc cho các motơ
Đầu tín hiệu: cáp IDC 34 kim. Tất cả kim lẻ là tuyến mát, kim chẵn mang tín hiệu hoạt động
171
172
ĐĨA CỨNG
Lưu trữ dữ liệu, dung luợng lớn
Các đĩa mềm: đơn giản, rẻ tiền nhưng chậm
Lưu giữ hệ điều hành để khởi động hệ thống, lưu giữ ứng dụng, các tập tin cung cấp bộ nhớ ảo
173
174
Những khái niệm căn bản
Nguyên tắc: Tương tự ổ mềm
Các lá đĩa làm bằng chất liệu giống thủy tinh hoặc hợp chất gốm sứ. (nhẹ, tỏa nhiệt thấp, chịu lực ly tâm cao hơn)
Tốc độ quay 7600RPM đến 15000RPM (đĩa cứng củ: 3600RPM đến 5600RPM)
Thường dùng từ 2 hoặc nhiều lá đĩa trở lên
Mật độ thu rất lớn >10000bpi (bit per inch)
175
Các đầu đọc/ghi không tiếp xúc các lá đĩa, cỡi lên một luồng khí cực nhỏ cách bề mặt lá đĩa
176
177
Luồng khí và sự bay là là của đầu từ
Các đầu đọc/ghi di chuyển sát bề mặt đĩa, nhưng không tiếp xúc.
Đĩa quay sẽ tạo gối đệm nâng các đầu từ.
Tất cả ổ cứng đều niêm phong dàn lá đĩa vào một buồn kín khí.
178
Các đặt tính của mật độ dữ liệu
Mật độ bề mặt: khối lượng dung lượng đĩa theo megabyte trên mỗi inch vuông (MBSI hoặc MB/in2).
Các ổ cứng ngày nay: 2500 MBSI trở lên
Track , sector, cylinder:
Các vòng tròn đồng tâm trên một lá đĩa gọi là track.
Một lá đĩa chứa 2048 đến trên 16,278 track
179
Khi đầu từ đọc xong một track, đầu dẫn đến track khác  thời gian truy tìm (seek time) thường nhỏ hơn 1ms đối với các đợt liên track (track to track).
kỹ thuật đối xứng lệch cylinder cải thiện khả năng vận hành ổ cứng.
Các track được tách thành các phân đoạn nhỏ có tên sector: 1sector chứa 512 byte dữ liệu, dữ liệu kiểm tra lỗi, ID sector, kết quả CRC tính toán
180
Mọi sector có 2 phần:
Vùng địa chỉ: định danh sector (định danh cylinder, đầu (head), sector sắp được dọc hoặc ghi)
Vùng dữ liệu:
181
Dự trữ sector (quản lý khuyết tật)
Khi định dạng, các sector hỏng được loại bỏ
Tính năng dự trữ khyết tật: gán các sector sai đến các sector làm việc khác nằm trong các track dự trữ. Thường dành riêng 16 track đầy đủ cho các sector dự trữ.
Các sector không được sai là track 00 ( lưu dữ thông tin phân hoạch và FAT của một ổ cứng.
Các sự cố về track 00 thường phải định dạng lại, hoặc thay ổ đĩa
182
Miền đáp (landing zone)
Khi hoạt động các đầu đọc ghi đều cách bề mặt đĩa.
Khi đĩa tắt, các lá đĩa quay chậm đến điểm treo các đầu đọc/ghi chạm vào bề mặt đĩa dữ liệu có thể bị hỏng.
Một cylinder dành riêng làm miền đáp. Không có dữ liêu lưu dữ trên miền đáp
Các ổ đĩa củ yêu cầu một mục vùng đáp cụ thể trong CMOS setup
183
Sự đan xen (interleave)
chỉ cách đánh số thứ tự các sector. Tạo độ trễ nhân tạo để cho phép logic lõi bắt kịp.
Các độ trễ được hoàn thành bằng cách tách biệt các sector theo vật lý( đánh số các sector liền kề không theo thứ tự).
thừ số xen kẽ: tỉ số chiều dài sector với khoảng cách giữa hai sector tiếp theo.
Mức xen kẽ càng lớn, đĩa càng cần nhiều vòng quay để đọc tất cả các sector trên một track, ổ đĩa càng chậm
184
Các ổ đĩa ngay nay không còn xen kẽ, thừ số xen kẽ 1:1  các sector được đánh theo thứ tự, có thể đọc tất cả các track trong 1 vòng quay.
Thời gian khởi động (start time)
Tiến trình mồi [booting] thường 30ms
Mất 7 đến 10giây để bộ điều khiển trên bo của ổ đĩa khởi động.
Định nghĩa chế độ nguồn
Có thể vận hành trong 5 chế độ nguồn khác nhau
185
Các khái niệm ổ đĩa cứng IDE
Megabyte nhi phân và megabyte thập phân
VD: khi cài ổ cứng 4G: các trình CMOS setup, FDISK, Windows Explorer báo cáo khoảng 3,72GB. Trình CHKDSK báo 4GB
Gây lẫn lộn: ácc nhà sàn xuất dùng megabyte thập phân
Cách tính ổ cứng bằng cylinder, sector. Head
Dung lượng=CxHxSx 512
186
VD: ổ đĩa AC2850 có 1654 cylinder, 16 head và 63 sector.
Dung luợng=1654x16x63x512=853.622.784
(853,6MB).
nhị phân: 853.622.784/1.048.576=814MB
187
Các chuẩn
IDE/ATA (Intergrated Driver Electronics/ AT Attachment).
Tích hợp bộ điều khiển lên chính ổ đĩa.
Giá thấp, dễ cấu hình
Mạch giao tiếp 40kim thực thi chuẩn ATA
188
ATAPI
Do sự phát triển CDROM
ATA packet interface: chuẩn đa trên mạch giao tiếp ATA, cho phép các thết bị không phải ổ cứng có thể cắm vào cổng ATA
Chấp nhận hỗ trợ ATA thông qua BIOS
ATA-2. Fast-ATA và EIDE
phát triển như phần mở rộng ATA
Định nghĩa chế độ chuyển giao dữ liệu PIO và DMA nhanh hơn
bổ sung kênh ổ đĩa thứ hai, điều quản các đợt chuyển giao dữ liệu (block transfer mode)
189
Định nghĩa các sector bằng LBA, khắc phục giới hạn ổ cứng 528MB.
Dùng mach giao tiếp 40 kim
Utral ATA 33
Biểu thị thực thi ATA/ATAPI-4 cung cấp tốc độ chuyển giao dữ liệu DMA.
khả năng vận hành 33MB/s
ổ đĩa, bộ điều khiển, BIOS Ultra-ATA hỗ trợ hệ thống.
Có thể dùng các đường cáp 40 kim.
190
Ultra-ATA 66
Nâng cấp khả năng vận hành 66MB/s
Cần ổ đĩa, bộ điều khiển, BIOS Ultra-ATA/66 hỗ trợ hệ thống.
Tương thích với ATA
Dùng cáp 40 kin/80 dây
Utral ATA 100/133
191
192
193
Tốc độ chuyển giao dữ liệu
Hai yếu tố chuyển giao dữ liệu:
Tốc độ lấy dữ liệu từ các lá đĩa
Tốc độ chuyển dữ liệu giữa ổ đĩa và bộ điều khiển
Tốc độ lấy dữ liệu từ các lá đĩa và vùng đệm thường chậm hơn (5MB/s đĩa củ, Utral ATA 14MB/s).
Tốc độ giữa ổ đĩa và bộ điều khiển nhanh hơn 5, 8, 16MB/s Utral ATA 33/66 MB/s
194
Lập Cahe đĩa
Không thể đáp ứng túc thời dữ liệu
Dùng kỹ thuật cahe để tăng tốc độ, nhu một vùng đệm để lưu trữ tạm thời dữ liệu.
Cahe nạp đầy thông tin được tiên đoán là hệ thống yêu cầu.
Thông tin truy cập ở cache truớc, sau đó mới đến ổ đĩa (nếu không có dữ liệu trên cache)
195
Kiến tạo ổ đĩa
Khung suờn
Các lá đĩa
Tốc độ >5200 RPM
Các đầu đọc ghi
Bộ phận điều động đầu
Mô tơ trục quay
Quay đĩa
Mạch điện tử
196
Khái niệm định dạng ổ đĩa
Ba bước cho tiến trình định dạng:
Định dạng cấp thấp
Phân hoạch
Địng dạng cấp cao
Định dạng cấp thấp (low-level format).
Thông tin phần đầu phần đuôi của sector được ghi cùng dữ liệu giả.
Các ke hở giữa track và sector được tạo
197
Nền móng để tổ chức đĩa
Định dạng cấp thấp thường cụ thể theo phần cứng.
Các nhà sản xuất thường định dạng cấp thấp tại nơi sản xuất. Nếu không phải liên hệ nhà chế tạo trình định dạng cấp thấp của họ
198
Phân hoạch
Phân hoạch cụ thể theo hệ điều hành
Chia nhỏ ổ đĩa vật lý thành vài ổ logic nhỏ hơn
DOS, windows 3.11 windows 95 dùng hệ thống FAT. (gom nhóm sector thành cluster 64 sector-32KB =1cluster
FDISK là tiện ích dùng để phân hoạch ổ đĩa
199
DOS, windows 95 giới hạn 2,1GB cho mỗi phân họach
Windows NT 4.0 giới hạn 4,2GB
Windows 98 trở về sau dùng các phân hoạch FAT32 hỗ trợ: 2TB.
ĐỊNH DẠNG CẤP CAO
hệ điều hành chưa thể lưu trữ nếu chưa định dạng cấp cao.
Mổi phân hoạch ghi một VBS, hai bản sao FAT, và một thư mục gốc
Kiểm tra và xoá bỏ các sector hỏng
FORMAT tiện ích của DOS
200
CÁC HỆ THỐNG TỔ CHỨC TẬP TIN
Ổ cứng IDE/EIDE hoặc SCSI: đã đưôc định dạng cấp thấp (thông tin cylinder, track, sector đã được ghi ra đĩa).
Phân hoạch ổ đĩa với FDISK và định dạng bằng FOMAT (theo một hệ thống tập tin cụ thể)
201
Đặc điểm cơ bản của FAT
(File Allocation Table)
DOS, Windows 3.x và Windows 95 dủng FAT để tổ chức tập tin trên ổ đĩa.
Nhóm các sector tổ chức thành 1 liên sector (cluster).
Mỗi liên sector được gán một số
FAT 12: dùng một con số 12bit
FAT 16: dùng một con số 16bit
FAT 32: dùng một con số 32bit (windows 98…)
202
Lưu trữ tập tin trong mọi liên sector, khi xoá tập tin các liên sector có thể dùng lại,
FAT: linh hoạt, đáng tin cậy.
FAT 12: 4096 (212) liên sector (clustor)
Không dùng, các ổ cứng nhỏ (32MB).
FAT 16: 65.536 (216) liên sector
ổ đĩa 120MB một clustor: 120MB/65.536.
ổ đĩa 500MB một clustor: 500MB/65.536 khoảng 7,6KB (thự tế 8KB)
Lưu tập tin 2KB lãng phí (8KB-2KB)
203
Hiện tượng phân mảnh tập tin (do các liên sector đều độc lập) hiệu ứng phụ.
Một tập tin cần nhiều liên sector có thể nằm rải rác bất kỳ trên đĩa.
VD:tập tin dùng 20 liên sector trên track 345, 2 liên sector trên track 1012, 50 liên sector trên track 2011…
Thực tế: buộc các ổ cứng làm việc cật lực cho việc truy tìm sector.
 định kỳ giải phân mảnh bằng các tiện ích: Defrag, speed disk (NU)
204
FAT 16:
DOS dùng hệ thống tập tin FAT 16
Có 65.536 liên sector.
Một liên sector có thể lớn tới 32KB.