TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG
--------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐIỆN TỬ- VIỄN THÔNG Đề tài : Cấu trúc máy tính dùng bộ vi xử lý Pentium

Giáo viên hướng dẫn: Thạc Sĩ LÊ DŨNG
Sinh viên thưc hiện: NGUYỄN XUÂN SƠN
Lớp : CĐ ĐTVT K_4 Hà Nội ,tháng 3 năm 2005
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨAVIỆTNAM
1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỘC LẬP -TỰ DO-HẠNH PHÚC
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
1.Đầu đề thiết kế: 2.Các số liệu ban đầu:

3.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
4.Các bản vẽ(Ghi số lượng và kích thước bản vẽ):
5.Cán bộ hướng dẫn:
Họ và tên cán bộ hướng dẫn

6.Ngày giao nhiệm vụ thiết kế……
2

thức mà chúng em đã được tiếp thu ở trên lớp và qua một quá trình
thực tế đi thực tập,cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình ,hết mình về thời
gian và công sức của thầy giáo hướng dẫn là ThS LÊ DŨNG.
Tuy nhiên ,do sự tiếp thu kiến thức của chúng em còn có những
hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót ,kính mong quý thầy cô
chiếu cố.Sự góp ý phê bình , đánh giá khả năng học tập đối với chúng
em của quý thấy cô là bài học kinh nghiệm quý giá cho chặng đường
tiếp theo của chúng em sau khi ra trường.
Là sinh viên ngành ĐTVT, được đào tạo tại một ngôi trường giàu
truyền thống là Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội,chúng em rất tự
hào về khoa mà mình đang theo học
,tự hào về những thầy cô,về sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ
thuật ,của sự ươm mầm cho tương lai đất nước Việt Nam nói riêng và
cho thế giới.
Một lần nữa ,chúng em xin chân thành cảm ơn công lao to lớn
của các thầy cô.Kính chúc các thầy cô mạnh khỏe ,tiếp tục truyền đạt
những kinh nghiệm ,những bài học cho các thế hệ sinh viên tương lai.
GIỚI THIỆU
Tin học là một trong các nghành khoa học đang phát triển tại
Việt Nam .Dù chưa có thời gian phát triển lâu như ở các nước khác
5
trên thế giới nhưng cũng đã có những đóng góp không nhỏ trong sự
phát triển chung của các lĩnh vực của đời sống.
Xu hướng phát triển hệ thống thông tin trên thế giới là xã hội
hóa thông tin ,thông tin mang tính toàn cầu .Thị trường tin học nước ta
cũng lớn mạnh theo ,rất nhiều công ty hàng đầu thế giới về tin học đã
mở rộng lĩnh vực hoạt động sang Việt Nam .Intel là một công ty hàng
đầu trong lĩnh vực sản xuất bộ vi xử lý máy tính đã đến Việt Nam để
mở rộng thị trường.Bộ vi xử lý Pentium của Intel hiện là bộ vi xử lý
được sử dụng rộng rãi nhất ,với rất nhiều ưu điểm và được tối ưu để

3.1 Vi mạch tổng hợp cho pentium......................................40
3.2Vi mạch tổng hợp Intel 810 ………………………………40
3.3Vi mạch tổng hợp Super I/O……………………………...45
CHƯƠNG 4 Thiết bị thu nhận dữ liệu......................................47
4.1 Bàn phím……………………………………………………47
4.2 Con chuột…………………………………………………..48
CHƯƠNG 5 Thiết bị hiển thị dữ liệu
5.1 Những khái niệm cơ bản về màn hình………………….52
5.2 Màn hình ống tia âm cực …………………………………53
5.3 Màn hình tinh thể lỏng…………………………………….54
5.4 Màn hình Plasma………………………………………….56
5.6 Thiết bị chiếu hình vi cơ………………………………….56
5.5 Thẻ điều hợp hiển thị……………………………………..57
CHƯƠNG 6 Thiết bị lưu trữ dữ liệu…………………………….56
6.1 Đĩa từ……………………………………………………….56
6.1.1 Ổ đĩa mềm Đĩa mềm .............................................56
6.1.2 Ổ đĩa cứng……………………………………………60
7
6.1.3 Đĩa Bernouli…………………………………………..62
6.1.4 Cấu trúc vật lý và logic ……………........................64
6.1.5 Bộ điều khiển và các giao diện ổ đĩa từ ................65
6.2 Các loại thẻ nhớ……………………………………………69
6.3 Bộ nhớ trong………………………………………………..70
6.3.1 Cấu trúc vật lý ……………………………………….72
6.3.2 Cấu trúc logic và cách truy nhập …………………..75

CHƯƠNG 1 Các thành phần cơ bản của máy tính cá nhân
1.1. Các loại hình máy tính cá nhân:
Để đảm bảo tính tương thích ,cấu trúc phần cứng bên trong
của máy tính cá nhân về cơ bản là giống nhau .Vì thế chúng chỉ được

12V(dây xanh),dây tiếp đất (dây đen ) để cung cấp cho các mạch điện
trong máy cũng như cho các thiết bị ngoại vi(Ổ CD-ROM,).
9
Nguồn điện là điều kiện cơ bản cho máy tính hoạt động nên
một bộ nguồn máy tính làm việc ổn định và cung cấp đủ công suất rất
quan trọng đối với một máy tính cá nhân .Tuỳ theo chủng loại và cấu
hình ,mỗi máy tính cá nhân cần công suất nguồn khác nhau.
Bảng so sánh một công suất nguồn của một số máy tính thông
dụng:
Máy XT AT Để bàn
(Desktop)
Để đứng
(Tower)
Côngsuất
(W)
135 220 150-200 200-450
Khi thiết kế card mở rộng ,hay trang bị thêm các chi tiết ngoại vi
khác ,ta cần lưu ý công suất tiêu thụ của máy tính không dược vượt
quá công suất nguồn cung cấp.
Để trang bị một bộ nguồn có công suất thích hợp ta cần tính
tổng công suất tiêu thụ của bản mạch chính và các thiết bị ngoại vi
cộng thêm 25-50% hệ số an toàn.
Bảng liệt kê những tham số công suất cơ bản của một vài chi tiết trong
máy tính:
Chi tiết Hiệu điện thế
(V)
Dòng điện tối
đa
(mA)
Giới hạn ổn

+5,0 đến -5,0
+5,0 đến -5,0
Khe cắm PCI +5,0
+3,52
5000
5000
+5,0 đến _4,0
+5,0 đến -1,2
ổ đĩa mềm +5,0 500 5,0 đến -5,0
Ổ đĩa cứng +5,0 750 5,0 đến -5,0
Bộ nguồn được chia theo nguyên tắc hoạt động thành 2 loại:
-Bộ nguồn tuyến tính .
-Bộ ổn áp ngắt.
Bộ nguồn tuyến tính :
Bộ nguồn cổ điển bao gồm một biến thế để hạ điện áp ,một
mạch nắn dòng(Dùng 4 điode công suất ) và một hoặc nhiều bộ ổn
định điện áp (có thể đổi 12V thành 5V).Do chuyển điện thế tần số
thấp (50-60Hz),nên biến thế của bộ nguồn tuyến tính rất lớn,năng
lượng điện bị thất thoát dưới dạng nhiệt nhiều.Vì bộ ổn định hiệu
điện thế làm việc theo nguyên tắc tuyến tính ,năng lượng thất thoát
dưới dạng nhiệt gây nóng máy và hao tốn điện.
Những nhược điểm trên khiến bộ nguồn tuyến tính ngày nay
hầu như không tồn tại trong máy tính cá nhân .Chúng được thay
thế bởi bộ nguồn ưu việt hơn :Bộ ổn áp ngắt.
11
Bộ ổn áp ngắt (Switching Regulator):
Là một bộ nguồn rất nhẹ và có hiệu suất cao .Năng lượng
điện được điều tiết theo nguyên tắc đóng mở.Bộ ổn áp ngắt tiết
kiệm nhiều năng lượng hơn bộ nguồn tuyến tính..Chúng có nhược
điểm là rất khó tìm ra hỏng hóc để sửa chữa .Trong bộ ổn áp ngắt

mạch ,cárd cắm sử dụng .
+12V:Là điện thế dung cho động cơ ổ đĩa cứng và các thiét
bị như ổ CD, ổ đĩa mềm…Điện thế này không được bo mạch chính
sử dụng nhưng được nối đến khe cắm ISA cho card cắm.Dây dẫn
nay thường có màu vàng.
-5V và -12V:Những điện thế này được các vi mạch thế hệ cũ
dùng đến.Bộ nguồn cung cấp điện thế âm vì lí do tương thích,máy tính
hiện đại không dùng đến .Vì ít được sử dụng điện thế âm thường
được thiết kế với dòng thấp.
-+3,3V:Vi xử lý hiện đại (họ 486 hay Pentium) được sản xuất
theo công nghệ mới nên cần điện thế làm việc thấp hơn các thế hệ
cũ.Những vi mạch này làm việc ở điện thế +3,3V hay 2,8V.Một số bản
mạch chính cấy thêm vi mạch hạ thế để cung cấp nguồn từ nguồn
5V.Nhược điểm của vi mạch hạ thế làm tăng thêm nguồn nhiệt trên
13
bản mạch chính.Bộ nguồn của cấu hình chuẩn mới ATX(AT Extended)
quy định điện thế 3,3V đến trực tiếp từ bộ nguồn.
Bộ nguồn thông minh đưa tín hiệu nguồn sẵn sàng (power
good) về bản mạch chính khi đóng mạch máy.Bản mạch chính chỉ bắt
đầu làm việc khi nhận được tín hiệu này .Tín hiệu này trở về trạng thái
thụ động khi mất điện ,quay trở lại tích cực khi có điện trở lại .Vì vậy
máy tính sẽ tự khởi động lại khi bị mất điện một thời gian ngắn .Một số
bộ nguồn thông minh tắt hẳn máy khi mất điện. Để khởi động lại người
dùng ngắt công tắc khoảng 15s sau đó bật máy trở lại .
Bộ nguồn thông minh còn cho phép phần mềm quản lý
nó.Tín hiệu ngắt điện (Power off) đến từ bản mạch chính khiến bộ
nguồn tự ngắt điện.Bộ nguồn này có một dây 5V đợi (5V Standby) để
cung cấp cho một số vi mạch của bản mạch chính khi đã tắt hệ
thống(Turn off).
Bản mạch chính chuẩn AT hay Baby AT có 2 ổ cắm sáu chân

1.3.Cấu trúc bản mạch chính
Đa số các bản mạch chính hiện đại tối thiểu phải có các bộ
phận chủ yếu sau:
-Bộ Vi xử lý CPU( Central Processing Unit).
-ROM BIOS(Flash Rom).
-Đế cắm/Khe cắm
-Các phương thức truy nhập các vi mạch ngoại vi trên BMC
Bản mạch chính chứa đựng những linh kiện điện tử và những
chi tiết quan trọng nhất của một máy tính cá nhân như bộ vi xử lý
CPU,hệ thống bus,các vi mạch hỗ trợ…Bản mạch chính là nơi lưu trữ
15
các đường nối giữa các vi mạch, đặc biệt là hệ thống bú.Vì vậy,bản
mạch chính càc thoả mãn các điều kiện về cấu trcs và đặc tính điện
khắt khe như: gọn,nhỏ ,và ổn định với nhiễu từ bên ngoài .Cũng như
nhiều loại máy điện , điện tử khác bản mạch chính và vỏ máy tính phải
tuân thủ theo các quy định quốc gia về an toàn điện ,an toàn nhiễu từ
(đặc biệt do dải tần số làm việc của 0máy tính nằm trong dải tần song
viba nên rất dễ gây nghiễu cho các thiết bị khác .
Bản mạch chính được sản xuất bằng công nghệ mạch in (PCB-
Printed Circuit Board) do số chân nối của vi mạch ngày càng nhiều
(Pentium có 273 chân ,Pentium III có 370 chân ,loại Pentium mới nhất
có 775 chân )nên số lượng dây dẫn trên bản mạch ngày càng lớn
khiến diện tích bản mạch cũng tăng theo.Số chân nối và độ phức tạp
gia tăng khiến việc thiết kế bản mạch thêm khó khăn. Để giải quyết
vấn đề này ,người ta dùng mạch in nhiều lớp (Multi-Layer_PCB) cho
máy tính hiện đại.Bản mạch chính được sản xuất theo lối xếp chồng
(Sandwich) tương tự công nghệ chế tạo vi mạch ,nhờ đó bản mạch có
nhiều lớp dây dẫn giảm đáng kể diện tích bề mặt.Các hãng sản xuất
vi mạch có công nghệ chế tạo hướng dẫn xắp xếp dây dẫn cho mỗi vi
mạch của họ .Các công nghệ góp phần làm giảm nhẹ chi phí thiết kế

bên trái khe cắm bus mở rộng. ATX quy định giao diện nguồn mới cho
17
phép máy tắt và mở nguồn bằng phần mềm. Điện thế 3,3V đến trực
tiếp từ bộ nguồn.Giao diện nối tiếp ,song song ,bàn phím và chuột
được gắn trực tiếp trên bo mạch chính.
*Micro ATX Là chuẩn mới của Intel .Dài và rộng 24,4 cm.Vị trí
các ổ cắm giao diện giống như ATX khiến bản mạch Micro ATX có thể
lắp trong vỏ máy ATX.Micro ATX chỉ có 4 khe cắm mở rộng thay vì 7
khe như ATX.
*Chuẩn LPX là một kiểu BAT đặc biệt .Chuẩn này dùng trong
máy “Slim Line”và có bus mở rộng nằm trên card cắm “Riser”.
*Chuẩn NLX của Intel ra đời năm 1997 rộng 22,4 cm dài
33cm.Khe cắm mở rộng ,bộ nguồn ổ cắm ngoại vi đều nằm trong Card
cắm “Riser” ,Cắm tại một bên máy.Bản mạch chính Nlx có khe cắm
card điêù hợp hiển thị tăng tốc AGP.
Bản mạch chính các máy tính hiện đại đều thiết kế theo những
nguyên tắc sau:
-Linh kiện hay được thay đổi (RAM,Bộ xử lý,card điều hợp hiển
thị) được cắm vào các khe và ổ cắm trên bản mạch chính.
-Linh kiện không hay dùng (card SCSI ,card mạng) không được
cấy lên bản mạch chính.
18
Vi xử lý
Đồng xử lý
L1 Cahe
CPU Internal bus (64 bit)
Buffer Dram
Điều
khiển
Ram

Cổng hồng
ngoại
19
Hình 1.
1.3.1 Vi xử lý
Trái tim của bản mạch chính là bộ vi xử lý .Cho đến ngày nay,bộ
vi xử lý được coi là sản phẩm nhân tạo phát triển nhanh nhất và có vai
trò quan trọng nhất của lịch sử loài người .
Pentium là tên họ vi mạch có từ 8086.Cấu trúc Pentium là một
bước phát triển mới từ Intel 486.Pentium có 3,3 triệu transistor ,bus
bên trong rộng 64 bit bus bên ngoài là 32 bit,làm việc với điện thế 3,3
V ,có 8 Kbyte bộ đệm cache sơ cấp L1.
Pentium Pro xuất hiên năm 1995 có 5,5 triệu transistor,có thêm
bộ đệm thứ cấp L2 .Cấu trúc của Pentium Pro tối ưu hóa cho xử lý 32
bit.
Pentium MMX xuất hiện năm 1997,là một vi xử lý mới của Intel
tăng sức mạnh cho xử lý video và âm thanh.
Pentium II xuất hiện năm 1997 phối hợp khả năng DIB (dual
independent bus) của Pentium Pro) với khả năng MMX trên Pentium
MMX trên một vi mạch duy nhất.
Pentium III là thế hệ vi xử lý mới của Intel sau Pentium II,xuất
hiên trên thị trường năm 1999.Pentium III có cấu trúc không thay đổi gì
so với Pentium II nhưng có thêm 70 lệnh mới dùng để tăng sức mạnh
cho vi xử lý.
1.3.1.ROM BIOS:
Bất cứ bản mạch chủ nào cũng có một vi mạch Rom (Read
only memory) nhỏ.Vi mạch này chứa đựng chương trình hệ điều
20
hành cơ sơ vào ra của bo mạch chính BIOS(Báic Input/Output
Sýtem).Những chương trình này cần thiết để khởi động máy và cài

ổ cắm bộ vi xử lý.Máy chủ hay Workstation có thể có nhiều hơn 2
bộ vi xử lý .Vi xử lý thế hệ Pentium II và một số vi xử lý thế hệ
Pentium III được giữ trong khe cắm loại 1.Các đời Pentium IV
được giữ trong đế cắm hình vuông .Các khe cắm vuông có tên
chung là khe cắm ZIF.Ổ cắm này được định vị các chân vi mạch
bằng một một cần kéo bên cạnh đế.Chân vi mạch được siêt chặt
vào vị trí làm việc.Ổ cắm này giúp lắp vi mạch an toàn,không cần
tác dụng lực,tránh nguy cơ chân vi mạch bị gãy hoặc uốn cong.
1.3.2.1. Khe cắm bộ nhớ :
Phần lớn bản mạch chính ngày nay có từ 2 đến 8 khe cắm
cho thanh bộ nhớ.Có 2 loại ckhe cắm phổ biến là SIMM và DIMM
.Khe cắm bộ nhớ trên bản mạch chính được đánh số từ thấp lên
cao.Phần lớn các bản mạch chính cho Pentium đòi hỏi phai cắm
SIMM theo đôi ,DIMM có thể được cắm riêng rẽ.Vi mạch Chipset
trên bản mạch chính quy định số thanh cắm tối đa bộ nhớ .
Từ năm 2000 công nghệ RAMBUS và khe cắm RIMM
(rambus inline memory modul) ra đời.Bộ nhớ rambus cho phép truy
nhập dữ liệu với tần số tối đa 800 Mhz.Tần số nay có thể tăng đến
1,6 Ghz trong tương lai.
22
1.3.2.2. Khe cắm bộ nhớ đệm Cache:
. Mọi bản mạch chính cho Intel 486 hay họ Pentium đều cấy
bộ đệm bộ đệm cache thứ cấp hay có một khe cắm dành cho nó
.Cache thường có kích thước 128 Kb hay 512 Kb.Cac bộ đệm
cache kích thước 1MB hay 2 MB cũng bắt đầu xuât hiện trên thị
trường.Bản mạch chính cho Pentium Pro hay Pentium II và một số
chip Pentium III không cần bộ đệm cache thứ cấp vì nó được cấy
trực tiếp trong vi mạch (Pentium Pro) hoặc cấy lai (Hybride)trong
trong card vi mạch (Pentium II.,III).
1.3.2.3. Khe cắm bus mở rộng :

Bản mạch chính có ổ cắm cho nguồn điện chuẩn thiết kế cho
bản mạch mới ATX dùng một ổ cắm nguồn 20 chân duy nhất ;Các loại
bản mạch nguồn khác đều dùng một đôi ổ cắm 6 chân.
Ổ cắm nguồn bản mạch thường nằm phía sau bên phải bản
mạch chính,gần bộ nguồn.
1.3.2.5. Ổ cắm bàn phím và chuột:
Hình dạng ổ cắm chuột và bàn phímphụ thuộc vào loại và kích
thước bản mạch chính.Có 2 loại ổ cắm cơ bản:
Máy tính đời cũ (Đời AT) dùng ổ cắm bàn phím DIN 5 chân
vàd không có ổ cắm chuột riêng.Chuột được nối với giao diện tuần tự
của máy(COM Port).
24
Máy tính đời mới dùng chuẩn ATX,LPX hay NTX dùng ổ cắm
mini DIN 6 chân dành riêng cho bàn phím và chuột PS/2.
Các bản mạch chính hiện đại thường có một vi mạch tổng
hợp Super I/O điều khiển giao diện song song ,giao diện tuần tự,giao
diện bàn phím và giao diện chuột.
1.3.2.6. Ổ cắm giao diện ngoại vi:
Ổ cắm giao diện ngoại vi được nối bản mạch chính của máy
tính với các thiết bị ngoại vi cắm ngoài hoặc cắm trong.Bản mạch
chính chuẩn ÃT không những chỉ có ổ cắm bàn phím và chuột mà còn
có cả ổ cắm giao diện ssong và tuần tự ở nagy phía sau máy.Những ổ
cắm Sub-D 25-29 chân không nằm trực tiếp trên bản mạch chính.Giao
diện song song và tuần tự trên bản mạch chính có dạng đầu cắm
Header được nối với 2 loại ổ cắm này thong qua một một cáp riêng
.Những giao diện sau thường có mặt trên bản mạch chính:
-Hai đầu cắm giao diện tuần tự có 9 hoặc 10 chân(chỉ có 9
chân được dùng ).
-Một đầu cắm giao diện sông song 26 chân.
-Một đầu cắm chuột PS/2 5 chân )nếu ổ cắm không có sẵn trên