Cấu tạo của mainboard

Bài Thuyết trình nhóm 1
1.Cấu tạo và cách vận hành của 1 mainboard

2.Cấu tạo và cach vận hành của card đồ họa
Mainboard là gì?
Đối với máy vi tính, Mainboard còn được gọi dưới một cái tên đã được việt hoá là bo mạch chủ (đôi khi là bo mạch mẹ), là một bản mạch đóng vai trò là trung gian giao tiếp giữa CPU và các thiết bị khác của máy tính. Một cách tổng quát, nó là mạch điện chính, trung tâm, của một hệ thống hay thiết bị điện tử; tuy rằng thuật ngữ này thường dùng cho trong máy tính cá nhân hoặc máy tính xách tay.để kết nối trực tiếp hoặc gián tiếp tới mọi phần của máy tính. 30 năm đã trôi qua kể từ khi bo mạch chủ PC ra đời, dù diện mạo đổi thay nhiều nhưng chức năng vẫn như ban đầu.
Sự cải tiến của bo mạch chủ
Máy tính nguyên thủy có rất ít thiết bị tích hợp. Chúng chỉ có các cổng, bàn phím và hộp băng lưu trữ. Thiết bị điều hợp màn hình hay điều khiển ổ mềm, ổ cứng đều được kết nối qua khe cắm mở rộng
Đây là mặt trước và mặt sau của mẫu bo mạch chủ IBM dành cho PC đầu tiên vào năm 1981. Các chip được nối với nhau như một cái lưới
Về sau, có nhiều thiết bị hơn được tích hợp vào bo mạch chủ. Dù vậy, quá trình này cũng khá lâu dài, ví dụ cổng I/O (nối cáp đầu vào/đầu ra) hay thiết bị điều khiển đĩa thường được kết nối bằng thẻ mở rộng cho đến năm 1995. Nhiều thiết bị khác liên quan đến đồ họa, mạng, âm thanh vẫn tách rời khỏi mainboard.
Nhiều hãng sản xuất đã thử nghiệm với nhiều mức độ tích hợp khác nhau. Tuy nhiên, việc này cũng gây ra nhiều hạn chế vì người dùng sẽ khó nâng cấp một tính năng nào đó, ví dụ, bạn muốn đẩy khả năng đồ họa lên cao sẽ đồng nghĩa với việc thay cả mainboard.
Do đó, các bộ phận cần nâng cấp nhiều như RAM, CPU và vi xử lý đồ họa thường được đặt ở khe cắm dạng slot (cắm đứng) hay socket (đặt nằm) để dễ thay thế. Các bộ phận ít được sử dụng tới như SCSI sau này bị bỏ đi để giảm chi phí sản xuất.
Hiện tại bo mạch chủ tích hợp các chip đồ họa, mạng... thường xuất hiện ở dòng máy tính giá rẻ. PC cấu hình cao dùng cho việc chơi game hay thiết kế đồ họa, xử lý phim ảnh thường dùng bo mạch chủ không tích hợp để tiện nâng cấp.
Trên bo mạch chủ trước kia, vào khoảng năm 1995, vi xử lý dạng socket rất phổ biến. Đến cuối năm 1998, dạng slot bắt đầu chiếm lĩnh thị trường, mở đầu là Slot 1 ở dòng Pentium II.
Cấu trúc chung của một bo mạch chủ
Bo mạch chủ thường lớn bằng hoặc hơn khổ giấy A4, gắn chi chít những linh kiện điện tử và các đường dẫn. Luôn có CPU, bộ não của máy tính gắn trên đó và các thanh RAM, bộ nhớ động. Các chi tiết khác hay gặp là card màn hình, xuất hình ảnh ra màn hình, card âm thanh, xuất âm thanh ra loa, các cổng, giao tiếp với những thiết bị khác (máy in, con chuột, bàn phím, TV card, modem...).
Khe cắm ISA: khe cắm để gắn thêm các bo mạch mở rộng như bo mạch âm thanh hoặc hình ảnh.
Loại khe cắm ISA giờ đây đã không còn được tích hợp trên bo mạch chủ do đã lỗi thời.
Khe cắm AGP:AGP - Accelerated Graphics Port: khe cắm card màn hình
Các khe cắm ISA, PCI và AGP
Các khe cắm ISA, PCI và AGP
Khe cắm PCI Express: Hầu hết các máy tính cao cấp hiện nay đều được trang bị khe cắm mở rộng PCI Express (PCIe) cùng với các khe cắm PCI tiêu chuẩn. Khe cắm chuẩn PCI Express hỗ trợ băng thông cao hơn 30 lần so với chuẩn PCI và thực sự có khả năng thay thế hoàn toàn khe cắm PCI lẫn AGP. May thay, card âm thanh, card mạng và nhiều card mở rộng theo chuẩn PCI cũ sẽ vẫn còn "đất sống" trong một thời gian nữa vì đa số BMC hiện nay đều hỗ trợ đồng thời khe cắm PCI và PCI Express.
Khe cắm PCI Express có nhiều độ dài khác nhau, tùy thuộc vào dung lượng dữ liệu có thể hỗ trợ. Khe cắm PCI Express x1 thay cho khe PCI tiêu chuẩn, có chiều dài khoảng 1" (hay 26mm) và có khả năng hỗ trợ đến 250 MBps dữ liệu vào/ra tại cùng thời điểm. Khe cắm PCI Express x16, giống như khe PCI thông thường, có khả năng thay cho khe cắm card đồ họa AGP có chiều dài 90 mm (khoảng 3,5"). Một khe PCI Express x16 có thể truyền dữ liệu nhanh hơn 16 lần so với khe x1: 4 GBps dữ liệu vào/ra cùng lúc.
Bus: chỉ tần số hoạt động tối đa của đường giao tiếp dữ liệu của CPU mà bo mạch chủ hỗ trợ. Thường thì bus tốc độ cao sẽ hỗ trợ luôn các VXL chạy ở bus thấp hơn.
Dual: Chữ Dual là viết tắc của Dual Chanel, tức là bo mạch chủ hổ trợ chế độ chạy 2 thanh RAM song song. Với công nghệ này, có thể nâng cao hiệu suất và tốc độ chuyển dữ liệu của RAM.
Khe cắm PCI Express (màu đen) và khe PCI (màu trắng)
SATA: là một loại chuẩn giao tiếp dành cho đĩa cứng. SATA thì nhanh hơn và ổn định hơn so với chuẩn IDE. Nếu bạn thấy bo mạch chủ có ghi dòng là ATA66, ATA100, ATA133 thì đó chính là dấu hiệu nhận biết bo mạch chủ có hổ trợ chuẩn đĩa cứng IDE.
Cổng SATA trên bo mạch chủ
Mặt bên của bo mạch chủ
Sound & Vga, Lan onboard: bo mạch chủ này đã được tích hợp sẵn card âm thanh, card màn hình và card mạng phục vụ cho việc kết nối giữa các máy tính với nhau
Cổng P/S 2: Là cổng giao tiếp của các thiết bị ngoại vi đầu vào như chuột hoặc bàn phím.
Cổng LPT: Thông thường đây là cổng kết nối của máy tính với máy in.
Cổng S/PDIF: Thông thường, mọi tín hiệu âm thanh số (digital) đều phải được chuyển đổi thành dạng tương tự (analog). Trong máy tính, card âm thanh có nhiệm vụ chuyển tín hiệu âm thanh số thành tương tự, rồi sau đó truyền ra loa. Loại loa số, sử dụng đầu nối USB, thực hiện việc biến đổi âm thanh dạng số sang dạng tương tự ngay bên trong loa.
Như ta thấy trong hình,mainboard chính là 1 bản mạch phức tạp với rất nhiều khe cắm.Đó chính là những khe để cắm các linh kiện khác của PC.Qua đó,mainboard kết nối và điều khiển hoạt động của các linh kiện.Vậy chức năng của những khe cắm đó là gì?
-1:Là đế cắm CPU (socket).Qua đó,CPU được lắp cố định vào mainboard và hoạt động.
-2:Là khe cắm cho bộ nhớ hệ thống (RAM)
-3:Khe cắm cho các bo mạch mở rộng như card đồ họa,card mạng...
-4:Khe cắm SATA2 cho các ổ cứng và ổ quang mới.
-5:Chân cắm ổ đĩa mềm cùng các đầu nối ra công tắc,đèn,cổng USB...mặt trước.
-6:Đầu cắm 24 chân cho mainboard và 8 chân cho CPU.
-7:Các giao tiếp mặt sau như PS/2(cho chuột và bàn phím),USB,cổng mạng LAN,chân cắm âm thanh.
Ngoài ra,ở các mainboard đời cũ còn các khe cắm như AGP cho card đồ hoạ hay ISA,nhưng hiện nay không còn được sử dụng do quá cũ.
ROM BIOS
( Read Only Memory Basic Input/Output System => Bộ nhớ chỉ đọc, lưu trữ các chương trình vào ra cơ sở )
=> Đây là bộ nhớ chỉ đọc được các nhà sản xuất Mainboard nạp sẵn các chương trình phục vụ các công việc :
Khởi động máy tính và kiểm tra bộ nhớ Ram, kiểm tra Card
Video, bộ điều khiển ổ đĩa , bàn phím ...
Tìm hệ điều hành và nạp chương trình khởi động hệ điều hành .
Cung cấp chương trình cài đặt cấu hình máy ( CMOS Setup )
Khi bạn vào chương trình CMOS Setup, phiên bản Default của
cấu hình máy được khởi động từ BIOS, sau khi bạn thay đổi các
thông số và Save lại thì các thông số mới được lưu vào RAM
CMOS và được nuôi bằng nguồn Pin 3V, RAM CMOS là một bộ
nhớ nhỏ được tích hợp trong Sourth Bridge
Khe cắm CPU kiểu Slot - Cho các máy Pentium 2 :
Khe cắm này chỉ có ở các máu Pentium 2 , CPU không gắn trực
tiếp vào Mainboard mà gắn vào một vỉ mạch sau đó vỉ mạch đó
được gắn xuống Mainboard thông qua khe Slot như hình dưới
đây :
Đế cắm CPU kiểu Socket 370 - Cho các máy Pentium 3 :Đây là đế cắm trong các máyPentium 3 , đế cắm này có 370 chân .
Đế cắm CPU - Socket 423 - Cho các máy Pentium 4 :
Đây là kiểu đế cắm CPU trong các máy Pentium 4 đời đầu giành cho CPU có 423 chân .
Đế cắm CPU - Socket 478 - Cho các máy Pentium 4 :
Đây là đế cắm CPU trong các máy Pentium 4 đời trung , chíp
loại này có 478 chân .
Đế cắm CPU - Socket 775 - Cho các máy Pentium 4 :
Đây là đế cắm CPU trong các máy Pentium 4
Đế cắm CPU - Socket 939 :
Đây là đế cắm CPU trong các máy sử dụng chip AMD mới nhất
gần đây.
Chip Cầu Bắc và Chip Cầu Nam
Các thành phần chip cầu bắc điều khiển
Vậy chip cầu bắc có tác dụng gì trong việc điều khiển?
Chip Cầu Bắc là IC quan trọng nhất trên Mainboard, nó quyết định độ mạnh và giá thành của Main. Chip Cầu Bắc điều khiển trực tiếp các thành phần :
o Điều khiển CPU
o Điều khiển bộ nhớ RAM
o Điều khiển Video Card
Và trao đổi dữ liệu với Chip Cầu Nam.
Các thành phần do Chip Cầu Bắc thực hiện (CPU, RAM, Video Card) phải đồng bộ với nhau và thuộc phạm vi của Chip Cầu Bắc hỗ trợ thì chúng mới doạt động được.
Trong thực tế, mỗi loại Chip Cầu Bắc chỉ hỗ trợ khoảng 2 loại CPU, 2 loại RAM và 2 loại Video Card, nếu bạn sử dụng CPU hay RAM hay Video Card mà Chip Cầu Bắc không hỗ trợ thì nó sẽ không hoạt động được.
Thông số của Mainboard trên các báo giá trên thị trường thường là các thông số của Chíp Cầu Bắc, nó thể hiện các yếu tố sau :
o Hỗ trợ các CPU loại gì (socket 478, 775, 1366 vv… ) và hỗ trợ CPU có BUS bao nhiêu.
o Hỗ trợ RAM loại gì (DDR, DDR 2, DDR 3 vv… ), hỗ trợ RAM có tốc độ BUS bao nhiêu.
o Hỗ trợ Video Card loại gì, AGP hay PCI Express vv… Tốc độ 4x, 8x hay 16x vv…
Chíp Cầu Nam (Sourth Bridge) :

Chíp Cầu Nam còn gọi là I/O Controller Hud (ICH), là một chip đảm nhiệm những việc có tốc độ chậm của Mainboard trong Chipset. Khác với Chip Cầu Bắc, Chip Cầu Nam không được kết nối trực tiếp với CPU, chính xác hơn Chíp Cầu Nam kết nối với CPU thông qua Chíp Cầu Bắc.

Vì Chíp Cầu Nam được đặt xa CPU hơn, nó được giao trách nhiệm liên lạc với các thiết bị có tốc độ chậm hơn. Một Chip Cầu Nam điển hình thường có thể làm việc được với vài loại Chip Cầu Bắc khác nhau. Trước đây giao tiếp chung giữa Chip Cầu Bắc và Chip Cầu Nam đơn giản là BUS PCI, hiện nay phần lớn các Chipset hiện thời sử dụng giao các giao tiếp chung được thiết kế độc quyền có hiệu năng cao hơn.
Chứa thông tin khởi động của hệ thống

Chứa thông tin khởi động của hệ thống
Việc này được thực hiện nhờ các chip nhớ được gắn trên mainboard (trước đây là chip ROM chỉ đọc,hiện nay là Flash ROM có khả năng đọc và ghi).Thông tin giúp hệ thống khởi động và hoạt động bình thường được lưu giữ trong BIOS (Basic Input Output System).Khi khởi động,BIOS sẽ đọc dữ liệu và thực hiện quá trình tự kiểm tra POST (Power On Self Test).Nếu các linh kiện hoạt động bình thường,BIOS kết thúc quá trình POST và khởi động hệ điều hành.
BIOS lưu giữ các dữ liệu khởi động,vì vậy các chip ROM phải được cung cấp điện liên tục để không bị mất dữ liệu.Nguồn điện đó được cung cấp bởi viên pin được gắn trên mainboard.
3.Đồng bộ hệ thống
mainboard là linh kiện kết nối các thành phần của máy tính.Trong đó bao gồm các linh kiện có tốc độ cao như CPU hay RAM cùng với các linh kiện tốc độ thấp như ổ cứng,card mạng....Vì vậy,mainboard còn có chức năng đồng bộ hoạt động giữa các thành phần này.Chức năng đó được thực hiện bởi 1 mạch đồng bộ nằm trên mainboard.
Đã hết phần mainboard xin chân thành cám ơn các bạn đã cố gắng nghe
Tiếp theo sẽ là phần Card đồ họa
Card đồ họa
cũng như chipset, nó chẳng khác gì một ma trận, trừ phi bạn là một người cực kì am hiểu công nghệ.
card đồ họa (graphis card, bo mạch đồ họa hay card màn hình) dùng để chỉ những bo mạch đồ họa được gắn vào máy tính với nhiệm vụ chuyển các hình ảnh được tạo bên trong máy tính thành các tín hiệu điện tử cần thiết mà màn hình máy tính có thể hiển thị lên. Nó quyết định số lượng màu, tần số quét và độ phân giải tối đa có thể được hiển thị. Và những thông số này cũng phải được màn hình máy tính của bạn hỗ trợ. Trên các bo mạch đồ họa có chứa bộ nhớ (VRAM), và chip đồ họa (GPU) riêng dành cho chúng. Ngày nay, bo mạch đồ họa có khả năng xuất tín hiệu qua hai cổng: cổng tín hiệu tương tự (D-Sub) và cổng tín hiệu số (DVI). Cổng tín hiệu số được sử dụng cho các màn hình tinh thể lỏng (LCD) mới hiện nay. Ngoài ra còn có HDMI.
Nguyên lí làm việc chung
Các hình ảnh mà chúng ta tháy được trên màn hình bao gồm rất nhiều điểm ảnh tạo thành, gọi là pixel. Các màn hình máy tính hiện nay có trên 1 triệu điểm ảnh (một số thiết lập cơ bản mà bạn thường thấy là 1024×768, 1280×1024) .Máy tính (cụ thể hơn là CPU) sẽ quyết định việc hiển thị từng điểm ảnh, sao cho nó có thể hiển thị được hình ảnh như mong muốn. Để làm được việc này, nó phải chuyển các dữ liệu nhị phân từ CPU và đưa chúng lên màn hình, thông qua một bộ chuyển đổi. Khi người dùng kích hoạt một chức năng đồ họa nào đó, CPU sẽ gửi những tập lệnh đến card đồ họa, quyết định những pixel nào sẽ được dùng. Sau đó, chuyển thành tín hiệu thông qua dây cáp đến màn hình.
Với những dữ liệu nhị phân thì quá trình trên diễn ra khá đơn giản. Càng ngày sự phát triển của đồ họa càng mạnh mẽ và điều đó cũng làm CPU phải mệt mỏi hơn. Card đồ họa cũng không làm việc đơn giản như trước nữa. Để xử lí được những hình ảnh 3D (three – dimensional),nó cần tạo ra một khung điện từ, quét hình ảnh và sau đó thêm vào ánh sáng, màu sắc. Nó phải thực hiện lặp đi lặp lại công việc này 60 lần/giây. Nếu không được hỗ trợ bởi card đồ họa, CPU sẽ không sử lí kịp. ĐIều đó dẫn tới hình ảnh bị vỡ, giật.
Card đồ họa phải cần đến sự hỗ trợ của mainboard, bộ xử lý, bộ nhớ và màn hình để có thể thực hiện việc xử lý các hình ảnh. Chúng cần được kết nối với mainboard để nhận dữ liệu và nguồn điện, sử dụng bộ xử lý để quyết định tất cả, dùng bộ nhớ như là một nơi lưu trữ tạm thời thông tin về các pixel trước khi chúng được hiển thị và cuối cùng màn hình là nơi chúng ta sẽ nhận được kết quả của quá trình xử lý trên.
Trước đây, chuẩn AGP là một chuẩn phổ biến trong giao tiếp giữa card màn hình với main-board. Sau khi PCI ra đời, và kế đó là PCI Express thì chuẩn này đã bị xếp xó. Hiện các bo mạch chủ đều hỗ trợ chuẩn PCI-E, chỉ khác nhau về phiên bản: 1.1, 2.0.
Về mặt cấu tạo, card đồ họa cũng giống như main-board, nó là một bản mạch điện tử, trên đó bao gồm bộ xử lí và bộ nhớ RAM. Ngoài ra nó còn có chip BIOS – nơi chứa các thông số cài đặt của card. Bộ xử lí của card còn có tên gọi là GPU (Graphis Processor Unit) cũng có giống như CPU, nhưng nó được thiết kế đặc biệt hơn để xử lí những phép toán hình học phức tạp dùng trong dựng hình ảnh. Đôi khi một GPU còn có nhiều Transitor hơn cả một CPU tầm trung. Đương nhiên là nó cũng phải được làm mát.
Trong quá trình tạo ảnh, GPU cần phải lưu giữ những thông tin về các pixel, hình ảnh trước khi hoàn thiện nó và đưa ra kết quả trên mành hình. Vì vậy nó cần đến bộ nhớ RAM của nó, đôi khi một số card còn dùng thêm cả bộ nhớ của máy tính. Sau đó, nó cần một bộ chuyển đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự (DAC – Digital to Analog Converter), nó còn được gọi là RAMDAC, có nhiệm vụ chuyển đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu tương tự, xuất kết quả ra màn hình. Để tăng khả năng xử lí hình ảnh, người ta không chỉ bố trí 1 RAMDAC mà có thể nhiều hơn.
Điều đó cũng giải thích tại sao card đồ họa on-board lại không thể tốt bằng loại gắn rời được. Với một nhu cầu như nghe nhạc, lướt web, soạn thảo văn bản thì card on-board là quá đủ. Nhưng bạn sẽ khó khăn hơn nếu gặp những tác vụ liên quan đến dựng hình 3D.
Pipeline, đổ bóng và xung nhịp đồng hồ: Trước đây, bạn có thể nhìn vào xung nhịp và số pipeline (hiểu nôm na là ống dẫn lệnh đồ họa, càng nhiều pipeline hình ảnh sẽ càng mượt mà) và điểm ảnh của một card đồ họa để đánh giá sức mạnh của nó. Nhưng nay, ánh sáng và các hiệu ứng khác có thể tạo ra thông qua phần mềm đổ bóng để có thể có được kết quả tương đương với sử dụng các pipeline. Các GPU hiện tại đều có các bộ phận chuyên xử lý các vectơ phức tạp và các chương trình có thực hiện đổ bóng điểm. Trong tương lai, các bộ xử lý đổ bóng sẽ trở thành một bộ phận quan trọng trong các GPU đời mới. Gần đây nhất ATI cũng đã công bố số lượng các bộ xử lý đổ bóng trên mỗi pixel pipeline trong card Radeon X1900 XTX. Vào thời điểm hiện nay, bạn vẫn có thể đánh giá card đồ họa thông qua số pixel pipeline mà nó có. Các nhà sản xuất GPU cũng đưa ra pipeline cho vectơ nhưng với khả năng xử lý vectơ như hiện tại thì sẽ khó xảy ra hiện tượng thắt nút chai. Các card đồ họa cấp thấp thường có từ 4-8 pixel pipeline, card tầm trung có 8-12 và các card cao cấp sẽ có từ 16 pipeline trở lên. Xung nhịp nhanh hơn thì luôn tốt hơn, nhưng nếu phải chọn giữa số lượng pipeline hoặc tốc độ đồng hồ thì tốt hơn bạn nên chọn pipeline. Có 8 pipeline chạy ở tốc độ 400MHz sẽ tốt hơn nhiều chỉ có 4 pipeline chạy ở tốc độ 500MHz.
The end
Cám ơn các bạn và thầy đã lắng nghe