BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ
GIÁO TRÌNH
AN TOÀN VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG
(Lưu hành nội bộ)
Huế, tháng 08 năm 2009
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH 2
1.1. Các thế hệ máy tính 2
1.2. Cấu trúc chung của máy vi tính 3
1.3. Các thành phần cơ bản của máy tính 3
1.4. Nguyên tắc hoạt động của máy tính 4
Chương 2: BỘ NGUỒN MÁY TÍNH 6
2.1. Chức năng 6
2.2. Các loại bộ nguồn 8
Chương 3: MAINBOARD 13
3.1. Chức năng 13
3.2. Các thành phần cơ bản trên Mainboard 13
3.3. Phân loại theo các thế hệ Mainboard thường sử dụng 20
4.1. Giới thiệu 28
4.2. Các yếu tố tác động đến hiệu suất của CPU 28
4.3 Sơ đồ cấu tạo của CPU 31
4.4. Nguyên lý hoạt động của CPU 32
4.5. Phân loại CPU 32
4.6. Cách cắm CPU vào Mainboard và thiết lập thông số 34
Chương 5: BỘ NHỚ 36
5.1. Bộ nhớ trong 36
5.2. Bộ nhớ ngoài 42
Chương 6: CÁC THIẾT BỊ NGOẠI VI THÔNG DỤNG 51
6.1. Màn hình 51
trình bày chi tiết về các thành phần phần cứng máy tính như bo mạch chính, bộ
vi xử lí, bộ nhớ, các thiết bị ngoại vi thường sử dụng… cũng như một số biện
pháp chẩn đoán và khắc phục lỗi tương ứng. Ba chương còn lại trình bày về cài
đặt, bảo trì các phần mềm như phần mềm hệ thống, phần mềm ứng dụng, vấn đề
an toàn và bảo mật thông tin trên hệ thống, …
Trong quá trình biên soạn giáo trình này, tác giả đã nhận được nhiều ý kiến
đóng góp quý báu về nội dung chuyên môn của các đồng nghiệp trong Khoa
CNTT Trường Cao đẳng công nghiệp Huế. Tác giả xin chân thành cảm ơn sự
giúp đỡ quý giá đó.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng giáo trình này không thể tránh khỏi
những khuyết điểm. Tác giả mong muốn nhận các ý kiến đóng góp để hy vọng
chất lượng giáo trình sẽ tốt hơn trong các lần tái bản sau.
Huế, ngày 02 tháng 08 năm 2009
Hoàng Chí Dũng
1
Giáo trình An toàn và bảo trì hệ thống
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC MÁY TÍNH
1.1. Các thế hệ máy tính
Sự phát triển của máy tính được mô tả dựa trên sự tiến bộ của các công
nghệ chế tạo các linh kiện cơ bản của máy tính như: bộ xử lý, bộ nhớ, các thiết
bị ngoại vi, … Ta có thể nói máy tính điện tử số trải qua bốn thế hệ liên tiếp.
Việc chuyển từ thế hệ trước sang thế hệ sau được đặc trưng bằng một sự thay
đổi cơ bản về công nghệ.
1.1.1. Thế hệ đầu tiên (1946-1957)
ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) là máy tính điện
tử số đầu tiên do Giáo sư Mauchly và người học trò Eckert tại Đại học
Pennsylvania thiết kế vào năm 1943 và được hoàn thành vào năm 1946.
Giáo sư toán học John Von Neumann đã đưa ra ý tưởng thiết kế máy tính
IAS (Princeton Institute for Advanced Studies): chương trình được lưu trong bộ
nhớ, bộ điều khiển sẽ lấy lệnh và biến đổi giá trị của dữ liệu trong phần bộ nhớ,
Với sự xuất hiện của bộ vi xử lý (microprocessor) chứa cả phần thực hiện
và phần điều khiển của một bộ xử lý, sự phát triển của công nghệ bán dẫn các
máy vi tính đã được chế tạo và khởi đầu cho các thế hệ máy tính cá nhân.
Các bộ nhớ bán dẫn, bộ nhớ cache, bộ nhớ ảo được dùng rộng rãi.
Các kỹ thuật cải tiến tốc độ xử lý của máy tính không ngừng được phát
triển: kỹ thuật ống dẫn, kỹ thuật vô hướng, xử lý song song mức độ cao,…
1.2. Cấu trúc chung của máy vi tính
Hình 1.1 Cấu trúc chung của máy tính
1.3. Các thành phần cơ bản của máy tính
Khối xử lý trung tâm (CPU – Central Processing Unit): nhận và thực
thi các lệnh. Bên trong CPU gồm các mạch điều khiển logic, mạch tính toán số
học, …
3
Giáo trình An toàn và bảo trì hệ thống
Bộ nhớ (Memory): lưu trữ các lệnh và dữ liệu. Nó bao gồm 2 loại: bộ
nhớ trong và bộ nhớ ngoài. Bộ nhớ thường được chia thành các ô nhớ nhỏ. Mỗi
ô nhớ được gán một địa chỉ để CPU có thể định vị khi cần đọc hay ghi dữ liệu.
Thiết bị ngoại vi (Input/Output): dùng để nhập hay xuất dữ liệu. Bàn
phím, chuột, scanner, … thuộc thiết bị nhập; màn hình, máy in, … thuộc thiết bị
xuất. Các ổ đĩa thuộc bộ nhớ ngoài cũng có thể coi vừa là thiết bị xuất vừa là
thiết bị nhập. Các thiết bị ngoại vi liên hệ với CPU qua các mạch giao tiếp I/O
(I/O interface).
Bus hệ thống: tập hợp các đường dây để CPU có thể liên kết với các bộ
phận khác.
1.4. Nguyên tắc hoạt động của máy tính
Hình 1.2 Nguyên tắc hoạt động của máy tính
CPU được nối với các thành phần khác bằng bus hệ thống nghĩa là sẽ có
nhiều thiết bị cùng dùng chung một hệ thống dây dẫn để trao đổi dữ liệu. Do đó,
để hệ thống không bị xung đột, CPU phải xử lý sao cho trong một thời điểm, chỉ
có một thiết bị hay ô nhớ đã chỉ định mới có thể chiếm dụng bus hệ thống. Do
pin…).
- Chuyển từ DC sang DC (Convertor): chuyển đổi điện thế DC ra
nhiều mức khác nhau.
- Chuyển từ DC sang AC (Invertor): thường dùng trong các bộ lưu
điện dự phòng (UPS,…).
Các thành phần một bộ nguồn thông thường hoàn chỉnh sẽ có bao gồm các
thành phần:
- Bộ biến áp: hạ áp của điện lưới xuống một mức thích hợp cho thiết
bị. Điện thế ra của biến áp vẫn là dạng điện xoay chiều nhưng có mức
điện áp thấp hơn. Nó còn có nhiệm vụ cách ly cho thiết bị với điện thế
lưới.
- Bộ nắn điện (chỉnh lưu): chuyển đổi điện thế xoay chiều thành một
chiều (DC). Chỉnh lưu còn gợn sóng, các mạch điện tử trong thiết bị
chưa thể sử dụng được điện thế này.
- Bộ lọc chỉnh lưu: thành phần chính là tụ điện có nhiệm vụ giảm gợn
sóng cho dòng điện DC sau khi được chỉnh lưu.
6
Hình 2.1 Bộ nguồn máy tính
Giáo trình An toàn và bảo trì hệ thống
- Bộ lọc nhiễu điện: để tránh các nhiễu và xung điện trên lưới điện tác
động không tốt đến thiết bị, các bộ lọc sẽ giới hạn hoặc triệt tiêu các
thành phần này.
- Mạch ổn áp: ổn định điện áp cung cấp cho thiết bị khi có sự thay đổi
bởi dòng tải, nhiệt độ và điện áp đầu vào.
- Mạch bảo vệ: làm giảm các thiệt hại cho thiết bị khi có các sự cố do
nguồn điện gây ra quá áp, quá dòng, …).
2.1.3. Nguyên tắc hoạt động
Tất cả các bộ nguồn của máy tính đều hoạt động dựa theo nguyên tắc
nguồn chuyển mạch tự động (switching power supply) với cách thức hoạt động
như sau: điện xoay chiều từ lưới điện được bộ chỉnh lưu nắn thành dòng điện
này cũng có dòng thấp dưới 1A.
0V: còn được gọi là đường dùng chung (common) hay đường đất
(ground). Đường này có hiệu điện thế bằng 0V. Đó là mức nền cho các đường
điện khác thực hiện trọn vẹn việc cung cấp dòng điện cho thiết bị.
+3.3V: là đường cung cấp chính cho các chip, bộ nhớ (memory), một số
thành phần trên bo mạch chủ, card đồ họa và các card sử dụng khe cắm PCI.
+5V: đường điện được dùng phổ biến nhất trong máy tính cung cấp điện
chủ yếu cho bo mạch chủ, các CPU đời cũ, các chip (trực tiếp hay gián tiếp) và
các thiết bị ngoại vi khác. Hiện nay các CPU đã chuyển sang dùng đường điện
thế 12V.
+12V: chủ yếu sử dụng cho các động cơ (motor) trong các thiết bị lưu trữ,
ổ quang, quạt, các hệ thống giải nhiệt và hầu hết các thiết bị đời mới hiện nay
đều sử dụng đường điện 12V CPU PIV, Althon 64, dual core AMD, Pentium D,
VGA ATI, NVIDIA SLI, ATI Crossfire
+5VSB (5V Standby): là nguồn điện được bộ nguồn cấp trước, dùng phục
vụ cho việc khởi động máy tính, nguồn điện này có lập tức khi ta nối bộ nguồn
vào nguồn điện nhà (AC). Đường điện này thường có dòng cung cấp nhỏ dưới
3A.
2.2. Các loại bộ nguồn
2.2.1. Một số chuẩn bộ nguồn
Hiện tại 2 chuẩn ATX phổ biến là chuẩn 1.3 và chuẩn 2.x (bên cạnh các
chuẩn dành cho server của INTEL và AMD).
Chuẩn ATXV 1.3: chỉ có 1 đường (rail) 12V và có thể có hoặc không có
đầu cấp nguồn SATA, thường thì các PSU chuẩn ATX V1.3 có hiệu suất thấp –
chỉ đạt ~ 60 %. Và có đường điện chính là đường 5V (công suất 5V rất cao)
(thích hợp cho những main cấp 5V cho CPU thế hệ cũ).
ATX 2.x: có đường điện chính là đường 12V (max là 18A cho mỗi rail
đối với PSU có 2 rail 12V, nếu vượt quá giới hạn trên thì độ nhiễu sẽ tăng) trang
bị đầu cấp nguồn SATA (bắt buộc), cấp nguồn PCie (VGA), 12V+ (cho main
8
tiền, chế độ bảo vệ này thường chỉ có trên một hoặc hai đường điện
chính (thậm chí không có).
- Các chế độ bảo vệ khác: các bộ nguồn cao cấp còn có thêm một số
chế độ bảo vệ khác như: quá dòng, quá tải, quá nhiệt cho bộ nguồn,
quá nhiệt cho hệ thống… Các chế độ bảo vệ này làm tăng độ an toàn,
giá trị cho bộ nguồn và cho cả hệ thống.
9
Giáo trình An toàn và bảo trì hệ thống
2.2.3. Cách đo đường điện bộ nguồn máy tính
Đo tại đầu 4 chân của PSU (Molex). Loại Digital Mutimeter khuyên dùng:
Cách sử dụng DMM: Dây đen sẽ cắm vào cổng COM, dây đỏ cắm vào cổng đo
Volt trên DMM (trên hình cổng COM bên phải, cổng Volt ở giữa).
Với PSU thì cách xác định các đường điện như hình dưới:
Bất kì dây nào cũng theo nguyên tắc sau:
Dây đen: dây mát, ground
Đỏ: 5v
Cam: 3.3v
Vàng: 12v
Với DMM thì đầu đen sẽ luôn cắm vào dây
đen trên PSU (Ground), còn đầu đỏ thì sẽ
dùng đo các đường khác
Lưu ý: không bao giờ chích đầu đen và đỏ
của DMM vào cùng nhau.
Trước khi dùng DMM để đo, phải chỉnh giá trị qua nấc 20, xem hình dưới:
10
Hình 2.2 Đường điện của bộ nguồn
Hình 2.3 Thiết bị
Digital
Mutimeter
Giáo trình An toàn và bảo trì hệ thống
Chương 3: MAINBOARD
3.1. Chức năng
Mainboard là bo mạch chính, hay bo mạch chủ là trung tâm kết nối và điều
phối mọi hoạt động của các thiết bị trong máy tính. Đây là một bản mạch in lớn
nằm trong thùng máy, chứa những linh kiện điện tử và những chi tiết quan trọng
nhất của máy tính như bộ xử lí máy tính, bộ nhớ, chipset, các bus mở rộng, các
bộ điều khiển hệ thống và các bộ biến đổi tín hiệu.
Một số nhà sản xuất mainboard tiêu biểu: Intel, Gigabyte, Asus,
3.2. Các thành phần cơ bản trên Mainboard
3.2.1 Chipset
Chipset là bộ chip chính của bo mạch chủ, làm cầu nối chính cho tất cả các
thành phần còn lại trên bo mạch, thường gắn chung với bộ sản phầm mainboard.
Chipset xử lí hầu hết tất cả các chức năng hỗ trợ mà mainboard yêu cầu: hỗ trợ
tối đa đến mức độ nào đó cho CPU, tốc độ truyền của hệ thống bus nhanh hay
chậm, có hỗ trợ tính năng 3D cho CPU hay không
13
Hình 3.1 Mainboard
Hình 3.1 Mainboard
Giáo trình An toàn và bảo trì hệ thống
Hình 3.2: Chipset
Hình 3.3 Các thế hệ Chipset của Intel
Chipset nói chung gồm có 2 thành phần: Chipset cầu Bắc (North Bridge
Chipset) và Chipset cầu Nam (South Bridge Chipset).
- Chipset cầu Bắc có nhiệm vụ quản lý việc giao tiếp dữ liệu giữa CPU,
RAM, Card đồ họa AGP. Khả năng xử lý của mainboard phụ thuộc vào
chipset này.
- Chipset cầu Nam có nhiệm vụ quản lý các thiết bị ngoại vi, thông tin từ
ngoài vào chipset cầu nam được đưa lên cầu bắc xử lý và trả kết quả về.
14
Giáo trình An toàn và bảo trì hệ thống
16
Giáo trình An toàn và bảo trì hệ thống
- Cổng USB: là một loại cổng giao tiếp tín hiệu nối tiếp tổng quát thế hệ
mới. Công nghệ USB có nhiều ưu thế so với loại giao tiếp truyền thống như dễ
cài đặt, khả năng Plug and Play, kết nối đồng thời nhiều thiết bị. Hiện nay chuẩn
2.0 đang là chuẩn kết nối ngoại vi cho hầu hết các máy Laptop, Desktop với tốc
độ truyền dữ liệu tối đa 480Mb/s. Công nghệ USB 3.0 đang được đưa vào sản
xuất với nhiều ưu điểm vượt trội. Dùng cho chuột, bàn phím, máy in và nhiều
thiết bị khác thuộc thế hệ mới.
- Cổng Audio: sử dụng cho loa hay headphone, external CD player (line-
in), Microphone.
- Cổng HDMI 1.4 (High Definition Multimedia Interface): hỗ trợ
truyền tải âm thanh, hình ảnh chất lượng cao không nén với băng thông cực lớn
tới 10,2 Gb/s. Đầu nối HDMI có hình dạng giống như đầu nối chuẩn USB
nhưng nhỏ hơn và dễ sử dụng hơn so với đầu nối DVI. Đầu nối này có khả năng
truyền cả tín hiệu hình ảnh và âm thanh, rất phù hợp cho các hệ thống giải trí gia
đình. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng, HDMI sử dụng công nghệ chống sao chép bất
hợp pháp HDCP cho phép các nhà cung cấp nội dung số kiểm soát số lần khách
hàng sao chép HDTV và các nội dung độ nét cao khác.
- Cổng DVI: Hầu hết các màn hình và card đồ họa mới đều hỗ trợ đầu nối
Digital Video Interface (DVI) thay cho đầu nối VGA được dùng ở màn hình
CRT thông thường. Loại cổng DVI chỉ chuyển tín hiệu hình ảnh, không kèm âm
thanh.
- 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
-PCI (Peripheral Component Interconnect) khe cắm mở rộng
Công dụng: Dùng để cắm các loại card như
card mạng, card âm thanh,
Được giới thiệu vào tháng 6/1992. Hoạt động
ở tần số 32MHz, Bus PCI có độ rộng đường
truyền bằng độ rộng đường dữ liệu của bộ xử
lý. Do đó nếu bộ xử lý 32 bit thì dải thông
của nó là 132MB/s, đối với bộ xử lý 64 bit
thì dải thông của nó là 264MB/s. Trong các
máy tính hiện nay đều có khe cắm PCI
Nhận dạng: khe màu trắng trên mainboard.
- PCI Express: PCIe là một định dạng kết hợp giữa truyền dữ liệu tuần tự
và song song. Cụ thể, PCIe sử dụng nhiều kết nối song song trong đó mỗi kết
nối truyền một luồng dữ liệu tuần tự và độc lập với các đường khác. Loại giao
diện này đôi khi được gọi là Channel bonding. PCIe 1.1 chuyển dữ liệu với tốc
độ 250 MB/s mỗi hướng trên mỗi luồng. Với tối đa 32 luồng, PCIe cho phép
truyền tải tổng cộng 8 GB/s mỗi chiều. Khác các chuẩn card giao diện mở rộng
18
Hình 3.8 Khe PCI
Giáo trình An toàn và bảo trì hệ thống
PC khác, PCIe vừa là full duplex vừa là point to point. Bảng so sánh tốc độ các
chuẩn PCIe
Clock speed Transfer rate Overhead Data rate
1x 1.25 GHz 2.5 GT/s 20% 250MB/s
2.0 2.5 Ghz 5 GT/s 20% 500MB/s
3.0 4 Ghz 8 GT/s 0% 1GB/s
3.2.6. Chip Video
Là chip tích hợp sẵn trên bo mạch chủ làm nhiệm vụ xuất hình ảnh ra màn
hình.
3.2.7. Chip Sound
của bộ nguồn.
3.2.14. Dây nối với vỏ máy
Mặt trước thùng máy thông thường chúng ta có các thiết bị sau:
- Nút Power: dùng để khởi động máy.
- Nút Reset: để khởi động lại máy trong trường hợp cần thiết.
- Đèn nguồn: màu xanh báo máy đang hoạt động.
- Đèn ổ cứng: màu đỏ báo ổ cứng đang truy xuất dữ liệu.
Các thiết bị này được nối với mainboard thông qua các dây điên nhỏ đi
kèm vỏ máy. Trên mainboard sẽ có những chân cắm với các ký hiệu để
giúp bạn gắn đúng dây cho từng thiết bị.
3.3. Phân loại theo các thế hệ Mainboard thường sử dụng
20
Giáo trình An toàn và bảo trì hệ thống
3.3.1. Mainboard của máy Pentium 2
Đặc điểm:
- CPU gắn vào Mainboard theo kiểu khe Slot
- Hỗ trợ tốc độ CPU từ 233MHz đến 450MHz
- Hỗ trợ Bus của CPU (FSB) là 66MHz và 100MHz
- Trên Mainboard có các Jumper để thiết lập tốc độ.
- Sử dụng SDRam có Bus 66MHz hoặc 100MHz
- Sử dụng Card Video AGP 1X
3.3.2. Mainboard máy Pentium 3
Hình 3.12 Mainboard dòng máy Pentium 3
Đặc điểm:
- CPU gắn vào Mainboard theo kiểu đế cắm Socket 370
- Hỗ trợ tốc độ CPU từ 500MHz đến 1,4GHz
- Hỗ trợ Bus của CPU (FSB) là 100MHz và 133MHz
- Trên Mainboard có các Jumper để thiết lập tốc độ, các đời về sau không
có.
- Sử dụng SDRam có Bus 100MHz hoặc 133MHz
- Hỗ trợ FSB (Front Side Bus)
1600MHz.
- Bộ nhớ DDR2 12800 với công nghệ Intel® ECC
giúp nâng cao tốc độ và băng thông dữ liệu cao hơn.
- Module cấp điện cho CPU chất lượng cao với cuộn cảm kháng lõi
Ferit, MOSFETs có RDS (on) thấp và tụ nhôm đặc có trở kháng tương
đương thấp.
- Hỗ trợ công nghệ CrossFire™ với 2 khe đồ họa PCI-E 2.0 x16 tăng
cường hiệu năng cho game.
- Kết nối Gigabit Ethernet tốc độ cao với thiết kế Xanh giúp tiết kiệm
năng lượng
- ALC889A chuẩn DTS Connect mang đến âm thanh chất lượng cao
Full Rate Lossless Audio và hỗ trợ cả 2 định dạng Blu-ray và HD
DVD.
- Tích hợp chuẩn SATA 3Gb/s với giao tiếp 4 cổng eSATA 2.
- Tính năng Quad BIOS tăng cường khả năng bảo vệ.
- Thiết kế 12 pha điện tăng sự ổn định tuyệt đối cho hệ thống.
22
Hình 3.13 Mainboard chipset G31
Copyright: Tài liệu đại học ©