Trường Đại Học Công Nghiệp hà Nội
Khoa Công nghệ thông tin
Bài tập lớn môn học
Kiến trúc máy tính
Đề tài: Nghiên cứu tìm hiểu các đặc tính kỹ thuật, cấu trúc và tổ
chức của bảng mạch chính (mainboard) trên máy tính.
Nhóm thực hiện: Nhóm 19 – Lớp: KTPM2- K6 gồm các thành viên:
1. Phạm Ngọc Tú ( MSV: 0641360120)
2. Hoàng Duy Tùng ( MSV: 0641360141)
3. Đỗ Văn Vang ( MSV: 0641360188)
4. Phạm Văn Vinh ( MSV: 0641360181)
5. Phương Hoàng Vũ ( MSV: 0641360127)
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tuấn Tú
1
Phần I: Mở đầu
Thuật ngữ bảng mạch chính (bo mạch chủ) thường dùng nhiều nhất trong nghành công
nghiệp máy tính nói chung như một từ dành riêng mặc dù có rất nhiều thiết bị cũng có thể
có bảng mạch chính. Báo cáo này nói đến bảng mạch chính trong các máy tính nói chung
mà chú trọng nhiều hơn là máy tính cá nhân (Personal Computer- PC).

Bảng mạch chính của máy tính trong tiếng anh là Motherboard hoặc là Mainboard vả
thường được nhiều người gọi là Mobo hoặc Main.
Hình 1: Mainboard Gigabyte X58- UD5P
I.Nhiệm vụ chung: tìm hiểu, nghiên cứu về cấu trúc và tổ chức của bảng mạch
chính ( Mainboard).
II. Bố cục chung của báo cáo:
1. Lịch sử ra đời của bảng mạch chính
2. các thiết bị thường có trên bảng mạch chính
Chipset
BIOS
các cổng kết nối trên Mainboard

a mm, cỏc cng ni tip, song song. Cui nhng nm 90 rt nhiu bng mch chớnh
ca mỏy tớnh cỏ nhõn ó c h tr y các tính năng nh âm thanh, hình ảnh, lu
trữ, mạng và nhiều chức năng khác mà không cần bất kỳ các Card mở rộng khác. Bên
cạnh đó những hệ thống dành cho game 3D và đồ họa máy tính chuyên nghiệp thì vẫn
phải cần những Card xử lý chuyên biệt để nâng cao hiệu năng của toàn hệ thống
Những nhà sản xuất bảng mạch chính tiên phong là Micronics, Mylex, AMI,
DTK, Hauppauge, Orchid Technology, Elitegroup, DFI và một số nhà sản xuất từ
Đài Loan.
Những hãng máy tính lớn nh Apple và IBM đã xuất bản các tài liệu hớng dẫn kỹ
thuật cho các máy Apple II và IBM-PC để cho ngời sử dụng có thể đơn giản khi thay
thế bảng mạch chính của họ. Nhiều bảng mạch chính mới sẽ cung cấp thêm các tính
năng mới, thêm hiệu xuất và tơng thích với các thiết bị cũ nên đã đợc sử dụng để nâng
cấp các thiết bị ban đầu của nhà sản xuất.
Thuật ngữ Mainboard đợc sử dụng để chỉ các bảng mạch nguyên bản cha đợc bổ
sung hoặc mở rộng các khả năng. Hiện nay bản mạch chính đã xuất hiện ở khắp các hệ
thông nh: hệ thống nhúng, hệ thống kiểm tra, hệ thống kiểm soát, hệ thống điều khiển
và ở phần lớn các thiết bị điện tử. Một bảng mạch chính mà đặc biệt là bảng mạch in
với khả năng tăng giảm hiệu suất và tăng cờng tính năng của hệ thống bằng các bảng
mạch con (daughterboards).
II. Các thiết bị thờng có trên bảng mạch chính:
Trong các thiết bị điện tử bảng mạch chính là một bảng mạch đóng vai trò trung
gian giao tiếp giữa các thiết bị với nhau. Một cách tổng quát, nó là mạch điện chính của
một hệ thống hay thiết bị điện tử. Có rất nhiều các thiết bị gắn trên bảng mạch chính theo
cách trực tiếp có mặt trên nó thông qua các kết nối cắm hoặc các dây dẫn liên kết , phần
này trình bày sơ lợc về các thiết bị đó.
2.1. Chipset:
Chipset là một nhóm các mạch tích hơp ( các Chip) đợc thiết kế để đi và làm việc
cùng nhau nh một sản phẩm đơn. Trong máy tinh, Chipset thờng dùng để nói đến các
Chip đặc biệt trên bản mạch chính hoặc trên các Card mở rộng. Khi nói đến các máy tính
cá nhân (PC) dựa trên hệ thống Intel Pentium, từ Chipset thờng đợc dùng để nói đến 2

Chip cầu bắc trên một bảng mạch chính là một yếu tố rất quan trọng quyết dịnh số
lợng, tốc độ và loại CPU cũng nh dung lợng, tốc độ và loại RAM có thể đợc sử dụng.
Các yếu tố khác nh điện áp và số các kết nối dùng đợc có vai trò nhất định gần nh tất cả
các chipset ở cấp độ ngời dùng thông thờng chỉ hỗ trợ một số ít dòng CPU và lợng RAM
tối đa phụ thuộc vào CPU và thiết kế của bảng mạch chính. Các máy Pentium thờng có
giới hạn bộ nhớ là 128MB trong khi các máy Pentium IV hỗ trợ tối đa là 4GB RAM, kể
từ Pentium Pro đã hỗ trợ địa chỉ bộ nhớ lớn hơn 32 Bit, thờng là 36 Bit do đó có thể dịnh
vị 64 GB bộ nhớ. Tuy nhiên các bảng mạch chính chỉ hỗ trợ một lợng RAM ít hơn vì phụ
thuộc vào các yếu tố khác nh: hệ điều hành, giá thành RAM, giá thành của bảng mạch
chính.
Mỗi chip cầu bắc chỉ làm việc với 1 hoặc 2 chip cầu nam do vậy nó đặt ra những
hạn chế kỹ thuật với chip cầu nam và ảnh hởng đến một số đặc tính của hệ thống.
Chip cầu bắc đóng vai trò quyết dịnh trong việc một máy tính có thể đợc kích xung
tới mức nào .
2.1.1.3. Sự phát triển gần đây :
Bộ điều khiển nhớ (Memory Controller) điều khiển việc giao tiếp giữa CPU và
RAM đợc đa vào trong các bộ xử lý AMD 64 để giảm độ trễ khi dữ liệu đợc chuyển từ
CPU đến RAM mà thông qua chip cầu bắc. Intel bắt đầu đa bộ điều khiển bộ nhớ vào
trong các CPU Core i7 nhờ đó xóa bỏ FSB ( Front Side Bus) và đem đến hiệu năng cao
hơn.
Chip đơn Nvidia nForce cho hệ thống AMD 64 kết hợp tất cả các thuộc tính của
một chip cầu bắc thông thờng với một cổng tăng tốc đồ họa (Accelerated Graphics
Port AGP ) và nối trực tiếp tới CPU. Trên các bo mạch Force 4 chúng đợc xem nh là
MCP ( Media Communications Prosessor- bộ xử lý giao tiếp đa phơng tiện).
Trong tơng lai, một giải pháp cho System On Chip ( SOC) / Single Chip sẽ luôn
phổ thông hơn do đòi hỏi giảm thiểu các thành phần khi lắp ráp. Tuy nhiên các Chip lớn
có thể làm giảm tính đa dụng và tăng độ phức tạp cũng nh tăng số chân của Chip. Điều
dự đoán này tại thời điểm hiện tại không quan trọng lắm vì gần đây có nhiều loại Bus tốc
độ cao ( PCI express, SATA, USB) có thể lập trình nguyên bản hoặc cao hơn điều này
giống nh đem việc thực hiện chuẩn kết nối thông qua một bus chuẩn ( có thể là PCIe)

LPC, ISA hoặc các thiết bị trực tiếp truy cập vào bộ nhớ mà không cần thông qua CPU.
* Interrupt Controller ( gián đoạn điều khiển): việc gián đoạn cung cấp một cơ
chế diều khiển kèm theo cho các thiết bị để đợc sự chú ý của CPU.
* IDE - Integrated Drive Electronics: ( SATA- Serial Advanced Technology
Attachment hoặc PAPA- Parallel Advanced Technology Attachment ): Một chuẩn
giao diện của đĩa cứng dùng cho các máy tính 80286/80386/80486 và Pentium có hiệu
suất cao và giá rẻ. Chuẩn IDE đa hầu hết các mạch điều khiển điện tử vào trong cơ cấu
của ổ đĩa cứng. Do đó giao diện IDE có thể lắp ngay trên bản mạch chính của máy tính
không cần có Card điều khiển hoặc khe mở rộng bên ngoài.
* Real Time Clock: Cung cấp thời gian môt cách liên tục.
* Power Management ( APM- Advanced Power Management và ACPI-
Advanced Configuration and Power Interface): Quản lý điện năng của máy tính
một cỏch hiệu quả.
* Nonvolatile Bios Memory : hệ thống CMOS (complementary Metal- oxide
Semiconductor ): hệ thống Pin CMOS để xung năng cấp năng lợng cho BIOS để lu dữ
liệu khi mất điện.
* Baseboard management controller (BMC):quản lý kiểm soát Baseboard.
* Chip cầu nam có thể bao gồm cả Ethernet, RAID ( Redundant Array of
Inexpensive Disks), USB ( Universal Serial Bus), Audio Codec, Firewire. ĐôI khi
Chip cầu nam có thể bao gồm hỗ trợ cho cả bàn phím, chuột cổng nối tiếp, nhng thông
thờng các thiết bị trên đợc điều khiển thông qua các thiết bị đợc gọi là Super I/O.
2.2. BIOS: (Basic Input/Output System)
Là hệ thống nhập xuất cơ bản, nằm bên trong máy tính cá nhân, trên bảng mạch
chính. BIOS đợc xem nh là chơng trình đợc chạy đầu tiên khi máy tính khởi động. Chức
năng chính của BIOS là chuẩn bị cho máy tính để các chơng trình phần mềm đợc lu trữ
trên các thiết bị lu trữ ( đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD) có thể đợc nạp thực thi và điều khiển
máy tính. Quá trình này gọi là khởi động
Thuật ngữ này xuất hiện lần đầu trong hệ điều hành CP/M, là phần CP/M đợc tải
lên trong suốt quá trình khởi động, tơng tác trực tiếp với phần cứng ( các máy CP/M th-
ờng có duy nhất một trình khởi động trên ROM). Các phiên bản nổi tiếng của DOS có

Công dụng: dùng để cắm RAM và Main
Nhận dạng: khe cắm RAM luôn có 2 cần gạt ở đầu.
Hình 10: Các khe cắm RAM
2.3.1.4. PCI slot:
PCI- Peripheral Component Interconnect khe cắm mở rộng.
Công dụng: dùng để cắm các loại card nh card màn hình, card âm
thanh
Nhận dạng: khe màu trắng sữa nằm ở phía rìa Mainboard.
8
Hình 11:Các khe cắm PCI
2.3.1.5. PCI- Express Slot:
Công dụng : Dùng để cắm Card màn hình
Hinh 12: Các khe PCI-Express
2.3.1.6. ISA slot:
Khe cắm mở rộng ISA viết tắt Industry Standard Architecture.
Công dụng: dùng để cắm các loại card mở rộng nh card mạng, card âm
thanh
Nhận dạng: khe màu đen dài hơn PCI nằm ở rìa Mainboard (nếu có).
9
Hình 13: Khe ISA
2.3.1.7. IDE header:
Viết tắt của Intergrated Drive Electronics là đầu cắm 40 chân, có đỉnh
trên mainboard để cắm các loại ổ cứng, CD.
Mỗi mainboard thờng có 2 cổng IDE trên mainboard:
IDE1: Chân cắm chính, để cắm dây nối với ổ cứng chính.
IDE2: Chân cắm phụ, để cắm dây cáp nối với ổ cứng thứ 2 hoặc ổ CD,
DVD
Hình 14: Khe IDE Và FDD
2.3.1.8. SATA header:
Viết tắt của Serial Advanced Technology Attachment là đầu cắm 7

cung cấp nguồn cho quạt tản nhiệt của CPU.
Trong trờng hợp Case của bạn có gắn quạt tản nhiệ, nếu không tìm thấy
một chân cắm quạt nào d trên Mainboard thì lấy nguồn trực tiếp từ các đầu
dây của bộ nguồn.
2.3.1.15. Dây nối với Case:
Mặt trớc thùng máy thông thờng chúng ta có các thiết bị sau :
Nút Power : dùng để khởi động máy.
Nút Reset : để khởi dộng lại máy trong trờng 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 đợc nối với mainboard thông qua các dây điện nhỏ đi
kèm Main.
Trên Mainboard sẽ có những chân cắm với các ký hiệu để giúp bạn gắn
đúng dây cho từng thiết bị.
2.3.2. Bên ngoài Mainboard:
2.3.2.1. P/S 2 Port:
Công dụng: cổng gắn chuột và bàn phím.
Nhận dạng: 2 cổng tròn sát nhau. Màu xanh đậm để cắm dây bàn phím,
màu xanh nhạt để cắm chuột.
2.3.2.2. USB Port:
Cổng vạn năng- USB ( Universal Serial Bus)
12
Công dụng: dùng để cắm các thiết bị ngoại vi nh máy in, máy quét,
webcam, cổng USB đang thay thế vai trò của các cổng COM, LPT.
Nhận dạng: cổng USB dẹp và thờng có ít nhất 2 cổng gần nhau và ký
hiệu mỏ neo đi kèm.
2.3.2.3. LPT Port:
Cổng song song, cổng cái, cổng máy in LPT( Line Printer Terminal).
Công dụng: thờng dành riêng cho cắm máy in. Tuy nhiên đối với những
máy in thế hệ mới hầu hết cắm vào cổng USB thay bì cổng COM hay cổng

Hình 18: Bộ nguồn tiêu chuẩn
2.4.2. CPU ( Central Processing Unit) :
CPU có thể đợc xem nh não bộ, một trong những phần tử cốt lõi nhất của máy tính.
Nhiệm vụ chính của CPU là xử lý các chơng trình và dữ liệu. CPU có nhiều kiều dáng
khác nhau, ở hình thức đơn giản nhất CPU là một con chip với vài chục chân. Phức tạp
hơn, CPU đợc ráp sẵn trong các bộ mạch với hàng trăm con chip khác. CPU là một mạch
xử lý dữ liệu theo chơng trình đợc thiết lập trớc. Nó là một mạch tích hợp phức tạp bao
gồm hàng triệu Transitor trên một bảng mạch nhỏ. Bộ xử lý trung tâm bao gồm bộ điều
khiển và bộ số học Logic.
Bộ điều khiển : CU ( Control Unit ) là các vi xử lý có nhiệm vụ thông dịch các
lệnh của chơng trình và điều khiển hoạt động xử lý, đợc điều tiết chính xác bởi xung
nhịp đồng hồ hệ thống. Mạch xung nhịp đồng hồ hệ thống dựng để đồng bộ các thao tác
xử lý trong v ngoi CPU theo các khoảng thời gian không đổi .Khoảng thời gian chờ
giữa hai xung gọi l chu kỳ xung nhịp tốc độ đồng hồ tính bằng triệu đơn vị mỗi
giây-Mhz. Thanh ghi l phn tử nhớ tạm trong bộ vi xử lý dùng lu dữ liệu v địa chỉ nhớ
trong máy khi đang thực hiện tác vụ.
14
Bộ số học logic: ALU ( Arithmetic Logic Unit) Có choc năng thực hiện
các lệnh của đơn vị điều khiển v xử lý tín hiu. Theo tên gọi, đơn vị ny
dùng để thực hiện các phép tính số học (+,-,*,/) hay các phép tính logic (so
sánh lớn hơn, nhỏ hơn ).
Hình 19: bộ vi xử lý Intel Core i7 965
2.4.3. RAM ( Random Access Memory):
L một loại bộ nhớ chính của máy tính. RAM đợc gọi là bộ nhớ truy cập
ngẫu nhiên vì nó có đặc tính: thời gian thực hiện thao tác đọc ghi đối với mỗi
ô nhớ là nh nhau, cho dù đang ở bất kỳ vị trí no trong bộ nhớ. Mỗi ô nhớ của
RAM đều có một địa chỉ. Thông thờng, mỗi ô nhớ l một byte (8 bit); tuy
nhiên hệ thống lại có thể đọc ra hay ghi vo nhiu byte (2, 4, 8 byte).
RAM khác bit với các thiết bị bộ nhớ tuần tự (sequential memory
device) chẳng hạn nh các băng từ, đĩa; m các loại thiết bị ny bắt buộc

tính. ổ đĩa cứng là loại "khụng thay đổi " (non-volatile), có nghĩa là chúng
không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng. ổ đĩa cứng là
một thiết bị rất quan trng trong h thng bởi chúng cha d liu thnh qu
ca mt qúa trính lm vic ca nhng ngi s dng máy tính. Nhng s h
hng ca cỏc thit b khác trong h thng máy tính có th sa cha hoc thay
th c, nhng d liu b mt do yu t h hng phn cng ca a cng
thng rt khó ly li c.
a cng l mt khi duy nht, các a cng c lp ráp c nh trong
ngay t khi sn xut nên không th thay th c các "a cng" nh vi
cách hiu nh i vi a mm hoc a quang.
Hình 23 : ổ đĩa cứng Western Digital Caviar Black
2.4.7. ổ đĩa quang (ODD):
ổ đĩa quang ( Optical Disk Drive,viết tắt ODD) là thiết bị dùng để đọc
các đĩa quang (CD,DVD) các đĩa này dùng để lu trữ dữ liệu, chúng không bị
mất dữ liệu khi ngừng cung cấp điện năng cho chúng.
2.4.8. Màn hình máy tính (Monitor):
17
Mn hình máy tính l thiết bị điện tử gắn liền với máy tính với mục đích
chính l hiển thị v giao tiếp giữa ngời sử dụng máy tính.
Đối với các máy tính cá nhân (PC), mn hình máy tính l một bộ phận
tách rời. Đối với máy tính xách tay mn hình là một bộ phận gắn chung
không thể tách rời. Đặc biệt : mn hình có thể dùng chung (hoặc không sử
dụng ) đối với một số hệ máy chủ.
2.4.9. Bàn phím máy tính (Keyboard):
Trong máy tính, mt bn phím l một thiết bị ngoại vi đợc mô hình một
phần theo bn phím máy đánh chữ.
Về hình dáng, bn phím l sự sắp đặt các nút, hay phím. Một bn phím
thông thờng có các ký tự đợc khắc hoc in trên phím; với đa số bàn phím,
mỗi làn nhấn một phím tơng ứng với một ký hiệu đợc tạo ra. Tuy nhiên, để
tạo ra một số ký tự cần phải nhấn và giữ vi phím cùng lúc hoặc liên tục; các

III. Cấu trúc bảng mạch chính :
3.1. Cấu trúc sử dụng CPU của hãng Intel :
Cấu trúc bo mạch chủ sơ lợc đợc giải nghĩa nh sau:
CPU kết nối với Chipset cầu bắc (North Bridge), tại đây chipset cầu bắc
giao tiếp với RAM v bo mạch đồ họa. Nói chung, cấu trúc máy tính cá nhân
dùng bộ xử lý Intel đến thời điểm năm 2007 CPU sử dụng RAM thông qua
chipset cầu bắc. Chipset cầu bắc đợc nối với chipset cầu nam thông qua bus
nội bộ. Do tính chất lm vic "nặng nhọc " của chipset cầu bắc nên chúng
thờng tỏa nhiều nhiệt, bo mạch chủ thờng có các tản nhiệt cho chúng bằng
các hình thức khác nhau.
Chipset cầu nam nối với các bộ phận còn lại, bao gồm các thiết bị có
tính năng nhập xuất (I/O) của máy tính bao gồm : các khe mở rộng bằng bus
PCI, ổ cứng , ổ quang , USB, Ethernet
20
Hình 27 : Cấu trúc bảng mạch chính sử dụng CPU của hãng Intel
3.2. Cấu trúc sử dụng CPU của hãng AMD :
Về cơ bản , cấu trúc bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng AMD giống
nh cấu trúc của bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng Intel. AMD cũng nh
nhiều hãng khác đều cha đa ra định hớng riêng của mình m phải theo cấu
trúc của Intel bởi sự phát triển của máy tính cá nhân ngay từ thời iểm sơ
khai đó phát triển theo cấu trúc nn tảng của của hãng IBM - Intel. Phần ny
chỉ nêu ra những sự khác biệt nhỏ trong cấu trúc bo mạch chủ sử dụng CPU
của AMD so với bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng Intel: về một số cấu
trúc bo mạch chủ cho bộ xử lý AMD có th cho phép CPU giao tip trực tiếp
với RAM m điều ny cải thiện đáng kể sự " thắt cổ chai" thờng thấy ở cấu
trúc bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng Intel.
21
Hình 28 : Cấu trúc bảng mạch chính sử dụng CPU của hãng AMD
4. Cấu trúc bảng mạch in của bảng mạch chính:
Bảng mạch in bảng mạch chính có cấu tạo khác biệt một chút so với các

Chipset cầu bắc là thiết bị mà bất kỳ bảng mạch chính nào cũng phải tản
nhiệt cho nó bởi sự phát nhiệt lớn tỏa ra vì chúng là cầu nối quan trọng của hệ
thống và làm việc liên tục. Nhiều bảng mạch chính tích hợp sắn bo mạch đồ
họa trong Chipset cầu bắc khiến chúng càng tỏa nhiều nhiệt hơn.
Chipset cầu nam mới đợc coi trọng sự tản nhiệt trong thời gian gần đây
( trớc đây chúng thờng đợc để trần mà không đợc gắn bất kỳ một tấm tản
nhiệt nào ) bởi các tính năng và thiết kế mở rộng có thể làm nó hoạt động
mạnh hơn và tỏa nhiều nhiệt hơn.
Các Transitor thờng cho phần điều chế nguồn của bảng mạch chính và
CPU: nhiều bảng mạch chính thiết kế mặt ốp lng của các Transitor này xuống
trực tiếp bản mạch để tản nhiệu ra bảng mạch, một số các bảng mạch chính
thiết kế các tấm phiến tản nhiệt riêng, số ít các bảng mạch chính cao cấp thiết
kế ống truyền nhiệt liên kết với các thiết bị tản nhiệt khác.
6. Thiết kế riêng của từng nhà sản xuất phần cứng:
Các nhà sản xuất phần cứng luôn tạo ra các sự thay đổi trong thiết kế cấu
trúc của bảng mạch chính nên mỗi hãng khác nhau sẽ tạo ra một sự thay đổi
nào đó so với kiến trúc thông thờng để thu hút sự chú ý của khách hàng.
Chính điều đó đã thúc đẩy công nghệ phát triển, tạo ra sự phát triển không
ngừng. Sự thay đổi thiết kế có thể kể đến:
Tăng số khe cắm PCI- Express X16 lên 3- 4 khe để có thể hoạt động với
đồng thời 2-4 bo mạch đồ họa hỗ trợ công nghệ Crossfire hoặc SLI.
Tạo ra những phơng thức tản nhiệt hiệu quả .
Cho phép ép xung hệ thống.
Thay đổi các linh kiện truyền thốn bằng các linh kiện tốt hơn, bền hơn
và chịu đựng đợc nhiệt độ vao hơn: ví dụ việc sử dụng các tụ rắn thay cho các
tụ hóa thông thờng.
7. Các chuẩn bảng mạch chính thông dụng đến năm 2009:
7.1. Chuẩn ATX:
23
ATX l chuẩn bảng mạch chính thông dụng nhất hiện nay, chúng đợc

Hình 30 : hệ thống theo chuẩn BTX
8. Các chuẩn kích thớc của bảng mạch chính:
Kích thớc của các bảng mạch chính thờng đợc chuẩn hoá để đảm bảo tơng
thích với các vỏ máy tính.
Có các loại kích thớc sau:
8.1. Các chuẩn cổ điển trớc đây:
*Baby AT: 216mm X 254-330mm.
* Full-size AT: 305 mm X 279330 mm.
*LPX: 229 mm X 279330 mm.
*WTX: 355.6 mm X 425.4 mm.
*ITX: 215 mm X 191 mm.
25