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

2. 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

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

4. 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

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

6. 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

7. 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

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

9. 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

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

11. 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

12. 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

13. 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

14. 3. Các loại bus
Internal bus
External bus

15. 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)

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

17. 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)

18. 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

19. 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

20. 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

21. 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

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

23. 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

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

25. 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