VI MẠCH ĐiỀU KHIỂN VÀ CẤU TRÚC BUS TRONG MÁY TÍNH Chương 05 VI MẠCH ĐiỀU KHIỂN VÀ CẤU TRÚC BUS TRONG MÁY TÍNH

Vi mạch điều khiển (Chipset) Cấu trúc bus trong máy tính Nội dung Vi mạch điều khiển (Chipset) Cấu trúc bus trong máy tính Các chipset và bus hiện đại

A. Vi mạch điều khiển (Chipset) Đặc điểm và nhiệm vụ Cấu trúc của chipset

Điều khiển bộ nhớ, bus, nhập xuất Quyết định tốc độ xung: 1. Đặc điểm và nhiệm vụ Là nơi trung chuyển để các thành phần trong máy tính trao đổi thông tin với nhau Điều khiển bộ nhớ, bus, nhập xuất Quyết định tốc độ xung: Hệ thống Bộ nhớ Bộ xử lý

2. Cấu trúc của chipset Chip cầu bắc (Northbridge) Chip cầu nam (Southbridge)

a. Chip cầu bắc (Northbridge) Còn gọi là Memory Controller Hub (MCH) Điều khiển luồng dữ liệu giữa CPU, RAM và card màn hình (AGP hoặc PCI Express X16) Quyết định số lượng, tốc độ và loại CPU Quyết định dung lượng, tốc độ và loại RAM có thể được sử dụng Tích hợp card màn hình

b. Chip cầu nam (Southbridge) Còn gọi là I/O Controller Hub (ICH) Nối với Chip cầu bắc thông qua PCI bus Kết nối với các thiết bị có tốc độ chậm hơn thông qua cổng giao tiếp PCI, USB, IDE, … Trong các thế hệ trước, nhiệm vụ của chipset cầu nam là khá nhẹ nhàng nên không cần trang bị tấm tản nhiệt Tích hợp card âm thanh, modem, card mạng

B. Cấu trúc bus trong máy tính Đặc điểm và nhiệm vụ Các thành phần của bus Các loại bus

1. Đặc điểm và nhiệm vụ Bus là tập hợp các đường kết nối dùng để vận chuyển thông tin giữa các thành phần của máy tính với nhau Độ rộng bus là số đường dây của bus có thể truyền các bit thông tin đồng thời

2. Các thành phần của bus Bus địa chỉ Bus dữ liệu Bus điều khiển

a. Bus địa chỉ Vận chuyển địa chỉ để xác định ngăn nhớ hay cổng nhập xuất Độ rộng bus địa chỉ xác định dung lượng bộ nhớ cực đại của hệ thống Ví dụ: Bộ xử lý Intel Pentium có bus địa chỉ 32 bit  không gian địa chỉ là 232 byte = 4 GB

b. Bus dữ liệu Vận chuyển dữ liệu Từ bộ nhớ đến bộ xử lý Từ bộ xử lý đến các thiết bị khác Độ rộng bus dữ liệu: xác định số bit dữ liệu có thể được trao đổi đồng thời Ví dụ: Các bộ xử lý Pentium có bus dữ liệu là 64 bit

c. Bus điều khiển Vận chuyển các tín hiệu điều khiển Các loại tín hiệu điều khiển: Tín hiệu điều khiển đọc ghi (bộ nhớ, cổng nhập xuất) Tín hiệu điều khiển ngắt Tín hiệu điều khiển bus

3. Các loại bus Internal bus External bus

a. Internal bus Kết nối các thành phần bên trong vi xử lý: Đơn vị điều khiển (CU) Đơn vị số học và logic (ALU) Các thanh ghi (Registers)

b. External bus System bus AGP bus ISA bus PCI bus

System bus FSB (Front side bus): nối bộ xử lý với bộ nhớ chính BSB (Back side bus): chuyền tải dữ liệu giữa bộ xử lý với bộ nhớ đệm thứ cấp (Cache L2, L3)

AGP bus (Accelerated Graphics Port) Nối ghép card màn hình Thiết kế ở dạng 32 bit, sử dụng tần số thấp nhất là 66 MHz Băng thông AGP 1X: 266 MBps AGP 2X: 533 MBps AGP 4X: 1066 MBps AGP 8X: 2133 MBps

ISA bus (Industry Standard Architecture) Đầu tiên được thiết kế ở dạng 8 bit, sử dụng tần số 4.77MHz Sau được nâng lên 16bit và đạt được tần số bus 8MHz Tốc độ truyền dữ liệu lý thuyết là 16MBps Tốc độ thực tế bị giảm một nửa do cần dành một đường bus cho địa chỉ và một đường bus khác cho dữ liệu 16bit Sử dụng phổ biến trên các máy Pentium II, Pentium III Hiện nay Bus ISA đã bị thay thế hoàn toàn

PCI bus (Peripheral Component Interconnect) Đang được sử dụng rộng rãi để kết nối với thiết bị ngoại vi Thiết kế ban đầu Truyền dữ liệu 32 bit Tần số 33 MHz  Băng thông 132MBps Từ phiên bản PCI 2.1 Truyền dữ liệu 64 bit Tần số 66MHZ  Băng thông 533MBps

PCI-X (PCI eXtended) Được thế kế để dùng cho server Truyền dữ liệu 64 bit PCI-X 1.0: tần số 133MHz  băng thông 1066MBps PCI-X 2.0 Tần số 266MHz  băng thông 2133 MBps Tần số 533MHz  băng thông 4266 MBps

C. Các chipset và bus hiện đại PCIe bus (PCI Express x1) PCIe x16 bus (PCI Express x16)

I. PCIe bus (PCI Express) Được sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi thay thế cho PCI Cho phép truyền dữ liệu 2 chiều một lúc Tốc độ truyền dữ liệu 250 MBps mỗi chiều Băng thông PCIe x1: 500 MBps PCIe x2: 1 GBps

II. PCIe x16 bus (PCI Express x16) Nối ghép card màn hình thay thế cho AGP Băng thông tối đa 8GBps (mỗi chiều 4GBps)

Tài liệu tham khảo Lê Hải Sâm – Phạm Thanh Liêm, 2009, Giáo trình cấu trúc máy tính và vi xử lý, NXB Giáo Dục Nguyễn Kim Khánh, 2007, Bài giảng kiến trúc máy tính, Trường ĐHBKHN Website http://www.benhvientinhoc.com/dd/index.php?showtopic=36752&mode=threaded http://wikipedia.org http://www.karbosguide.com/books/pcarchitecture/start.htm http://www.pccomputernotes.com/system_bus/bus01.htm