Các loại bo mạch đồ họa
Có thể có nhiều cách phân loại bo mạch đồ họa khác nhau: theo dạng thức vật lý, theo loại GPU, theo bus giao tiếp với bo mạch chủ (PCI, AGP, PCI Express...) và thậm chí còn theo hãng sản xuất thiết bị
Để thuận tiện cho các cách gọi ở phần sau trong bài viết này, tạm phân các loại bo mạch đồ họa theo dạng thức vật lý của chúng. Theo cách này bo mạch đồ họa chỉ gồm hai loại:
* Bo mạch đồ họa được tích hợp trên bo mạch chủ: có thể sử dụng chip đồ họa riêng, bộ nhớ đồ họa riêng hoặc cũng có thể là một phần của chipset cầu bắc và sử dụng bộ nhớ của RAM hệ thống.
* Bo mạch đồ họa độc lập, gọi tắt là bo mạch đồ họa rời, liên kết với bo mạch chủ thông qua các khe cắm mở rộng.
Thành phần cơ bản
Bộ xử lý đồ họa (GPU) hoặc chức năng đồ họa tích hợp
Bộ xử lý đồ họa ("Graphic Processing Unit", viết tắt là GPU) là thành phần rất quan trọng quyết định đến sức mạch đồ họa, nó có ý nghĩa như CPU trong máy tính. GPU thường được hàn/dập chắc chắn vào bo mạch đồ họa rời. Đối với các bo mạch đồ họa tích hợp trên bo mạch chủ chúng có thể ở dạng GPU gắn liền trên bo mạch chủ hoặc được tích hợp chung vào [[chipset].
Hiện nay các bo mạch đồ họa rời thường sử dụng GPU của hai hãng sản xuất:
* nVIDIA
* ATI (Trước đây là một hãng độc lập, nay đã được hãng AMD mua lại)
Ngoài hai hãng này một số hãng khác cũng sản xuất chip xử lý đồ họa (SIS, Trident) nhưng các công ty đó hiện không thành công trong khẳng định vị thế của mình trên thị trường chip xử lý đồ họa.
Đối với dạng tính năng đồ họa được tích hợp vào chipset hoặc gắn liền trên bo mạch chủ:
* Intel: Với các chipset: 810, 815, 845, 865, 910, 915, 945, 946, 965...mà phân biệt các chipset tích hợp đồ họa thường được ký hiệu thêm chữ "G" (cùng một ký tự khác hoặc không có) ở sau ký hiệu chipset (Ví dụ: 915G, 915GV, 915GL...)
* ATI: Radeon IGP 9100, Radeon IGP 9100 PRO, Radeon Xpress 200 (có các phiên bản cho CPU Intel và AMD khác nhau), Radeon IGP 320...
* VIA: P4M800, P4M800 Pro, K8M800, K8M890, KM400
* SiS: SiS661FX, SiS661GX, SiS761GL, SiS761GX, SiS760, SiS741
* nVIDIA: nForce2
Bộ nhớ đồ họa
Để xử lý các tác vụ đồ họa và lưu trữ kết quả tính toán tạm thời, bo mạch đồ họa có các bộ nhớ riêng hoặc các phần bộ nhớ rành riêng cho chúng từ bộ nhớ chung của hệ thống, trong các trường hợp khác bộ nhớ cho xử lý đồ họa được cấp phát với dung lượng thay đổi từ bộ nhớ hệ thống.
Dung lượng của bộ nhớ đồ họa một phần quyết định đến: độ phân giải tối đa, độ sâu màu và tần số làm tươi mà bo mạch đồ họa có thể xuất ra màn hình máy tính. Do vậy dung lượng bộ nhớ đồ họa là một thông số cần quan tâm khi lựa chọn một bo mạch đồ họa. Dung lượng bộ nhớ đồ họa có thể có số lượng thấp (1 đến 32 Mb) trong các bo mạch đồ họa trước đây, 64 đến 128 Mb trong thời gian hai đến ba năm trước đây và đến nay đã thông dụng ở 256 Mb với mức độ cao hơn cho các bo mạch đồ họa cao cấp (512 đến 1Gb và thậm trí còn nhiều hơn nữa).
Tuy nhiên, dung lượng không phải là một yếu tố quyết định tất cả, khi mà việc tăng dung lượng bộ nhớ đã không trở thành hữu ích cho bo mạch đồ họa, các nhà thiết kế đã chuyển hướng sử dụng các bộ nhớ có tốc độ cao hơn, do đó đến nay đã có rất nhiều chuẩn bộ nhớ đồ họa đã từng được sử dụng: FPM DRAM, VRAM, WRAM, EDO DRAM, SDRAM, MDRAM, SGRAM, DDR SDRAM, DDR-II SDRAM, và gần đây là GDDR-3 SDRAM, GDDR-4 SDRAM.
Có một điều rằng bo mạch đồ họa khác nhau lại sử dụng các tốc độ đồ họa thay đổi tuỳ thuộc vào bo mạch đó dùng GPU nào. Chúng không được sử dụng ở tốc độ tối đa theo như thiết kế. Một số hãng sản xuất có thể thiết kế và thiết đặt sẵn (trong Video Bios - xem phần sau) để bo mạch đồ họa làm việc với tốc độ bộ nhớ cao hơn so với mặc định (overlock).
Bus kết nối
Bo mạch đồ họa thường sử dụng các đường truyền dữ liệu theo các chuẩn nhất định (bus) để truyền dữ liệu giữa bo mạch đồ họa với hệ thống máy tính, các bus có thể là PCI Express X16 (mới nhất), AGP (gần đây), PCI (trước khi ra đời AGP), hoặc các bus cổ hơn nữa trong thời gian trước đây (ISA 8 bit, ISA 16 bit, VESA 32 bit). Đặc điểm của các bo mạch đồ họa sử dụng các bus được giới thiệu sơ lược như sau:
* Bo mạch đồ họa sử dụng bus PCI:
* Bo mạch đồ họa sử dụng bus AGP: có các thế hệ 2x, 4x và 8x.
* Bo mạch đồ họa sử dụng bus PCI Express:
Trình điều khiển
Bo mạch đồ họa đều cần sử dụng một trình điều khiển riêng đối với các hệ điều hành khác nhau, nếu không có các trình điều khiển thì dù có một bo mạch đồ họa hiện đại nhất hệ thống chỉ xuất ra hình ảnh có có độ phân giải thấp, độ sâu màu thấp và với tốc độ làm tươi hạn chế. Trình điều khiển được cần được cài đặt vào hệ điều hành sau khi kết nối bo mạch đồ họa với hệ thống (trong một số trường hợp, trình điều khiển hệ thống đã được tích hợp sẵn với hệ điều hành thì người sử dụng có thể không cần đến việc cài đặt trình điều khiển).
Do sự quan trọng của trình điều khiển mà nó là một thành phần cơ bản, không thể thiếu trong bo mạch đồ họa. Đôi khi trình điều khiển chưa được hoàn thiện hay tồn tại một số lỗi dẫn đến hiệu năng của bo mạch đồ họa bị giảm ít hay nhiều tuỳ mức độ, hoặc xuất ra hình ảnh không đúng(sọc,răng cưa,rác...)
RAMDAC
RAMDAC (Digital-to-Analog Converter): Có chức năng chuyển đổi các tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để hiển thị trên màn hình máy tính. Tốc độ của RAMDAC có thể cao hơn tốc độ làm việc của bộ xử lý đồ họa.
Tốc độ RAMDAC trong thời điểm năm 2007 thường vào khoảng 300-500 Mhz. RAMDAC có thể là một bộ phận tách rời hoặc tích hợp sẵn vào các bộ xử lý đồ họa nếu là bo mạch rời.
Video BIOS
Cũng giống như tính năng của BIOS ở bo mạch chủ, video bios chứa toàn bộ thông tin thiết lập về phần cứng của bo mạch đồ họa. Video Bios còn giúp cho bo mạch đồ họa họat động ngay khi máy tính bắt đầu khởi động trong quá trình POST - trước khi trình điều khiển của hệ điều hành được nạp.
Video bios của bo mạch đồ họa ở dạng một ROM, có thể được hàn định vị trực tiếp vào bo mạch đồ họa, có thể ở dạng gắn trên đế cắm (đối với các bo mạch đồ họa trước đây).
Nhiều overlocker hoặc hacker thường thay đổi Video Bios của bo mạch đồ họa để ép xung chúng (overlock).
Các kiểu kết nối
Kết nối đầu ra của bo mạch đồ họa đến các màn hình máy tính hoặc các thiết bị hiển thị, sử dụng hình ảnh khác có thể gồm các loại sau đây:
* SVGA: Đầu kết nối thông dụng nhất cho đến năm 2007. Đây là kiểu kết nối với tín hiệu đầu ra kiểu tương tự dành cho các màn hình máy tính kiểu CRT, các máy chiếu, màn hình máy tính kiểu tinh thể lỏng tầm trung.
* DVI: Kiểu kết nối tín hiệu số: Dành cho các màn hình máy tính tinh thể lỏng tầm trung và cao cấp.
* S-Video: Kiểu kết nối đầu ra tín hiệu tương tự dành cho các thiết bị video dân dụng: Ti vi, đầu phát video (băng từ, VCD, DVD), máy quay, máy chiếu...
* Video in: Đường kết nối dành riêng cho ngõ vào video ở một số bo mạch đồ họa có tính năng mở rộng "VIVO" (Video-In-Video-Out), với tính năng này bo mạch đồ họa có một phần tính năng của một bo mạch kỹ xảo.
Các hàm API trong đồ họa
Sự xuất hiện của nhiều bộ xử lý đồ họa với các công nghệ khác nhau không thống nhất theo chuẩn nhất định khiến cho các nhà phát triển phần mềm và trò chơi trên máy tính gặp khó khăn về vấn đề tương thích.
Để thuận tiện cho các nhà viết phần mềm đồ họa và trò chơi trên máy tính cần thống nhất các hàm API sử dụng chung mà các bo mạch đồ họa cần phải tương thích với chúng các hãng đã đưa ra hai chuẩn chung là DiretcX và OpenGL.
* DirectX: được hãng Microsoft phát triển vào những năm 1996 nhằm hướng các nhà lập trình sử dụng chúng để lập trình các game cho hệ điều hành Windows 95 (hệ điều hành mang tích cách mạng trong thời bấy giờ, bắt đầu cách ly việc các phần mềm can thiệp trực tiếp vào phần cứng) thay cho thói quen lập trình trên nền DOS mà họ dễ dàng can thiệp vào phần cứng.
Sự phát triển các phiên bản DirectX từ đó đến phiên bản DirectX 9c mang tính kế thừa, nhưng đến phiên bản gần đây nhất - DirectX 10 (chỉ sử dụng trong Windows Vista và các hệ điều hành khác nếu có của Microsoft sau này) có một sự thay đổi lớn được xem như viết trên một nền tảng mới hoàn toàn.Đến cuối năm 2007, chỉ có một số bo mạch đồ họa hỗ trợ DirectX 10 khi sử dụng các bộ xử lý đầu họa(có ký hiệu)đầu 8XXX (8800, 8600...) của nVIDIA và 2XXX (2900, 2600...) của ATI (Các bo mạch đồ họa sử dụng các GPU cũ hỗ trợ đến DirectX 9c vẫn có thể làm việc với Windows Vista)
* OpenGL được Silicon Graphics phát triển những năm 1990. (Xem thêm OpenGL)
Cung cấp nguồn trực tiếp từ nguồn máy tính
Các bo mạch đồ họa (rời) trước đây thường lấy điện trực tiếp từ bo mạch chủ nhưng với nhu cầu xử lý ngày càng cao, ngày nay các bộ xử lý đồ họa cần tiêu tốn một lượng điện năng lớn (có thể trên 150 W) mà các mạch dẫn trên mạch in của bo mạch chủ sẽ không thể đáp ứng nổi các dòng điện lớn như vậy. Để cung cấp các công suất lớn cho bộ xử lý đồ họa, các bo mạch đồ họa sử dụng cách thức cung cấp điện trực tiếp từ nguồn máy tính thông qua các đầu cắm thiết kế riêng. Đầu cắm thông dụng cung cấp điện cho bo mạch đồ họa hiện nay thường là 6 hoặc 8 chân.
Tản nhiệt ở bo mạch đồ họa
Do phải xử lý một khối lượng công việc lớn khi chơi game hoặc thực hiện các tác vụ liên quan nên bộ xử lý đồ họa thường toả một lượng nhiệt lớn, cũng như CPU trong máy tính, các bo mạch đồ họa cũng cần tản nhiệt cho GPU.
Cách thức tản nhiệt với các GPU thường là:
* Sử dụng tấm, phiến tản nhiệt (không dùng quạt) để tản nhiệt tự nhiên. Hình thức này trước kia chỉ phù hợp với các GPU có xung nhịp thấp. Hiện nay đã có những hãng (như Asus) rất thành công trong việc tạo những phiến tản nhiệt tĩnh lặng (tản nhiệt silent) cho bo mạch đồ họa trung, cao cấp, tận dụng được quạt của CPU và case giải nhiệt qua những ống đồng và các phiến dẫn nhiệt.
* Sử dụng tấm, phiến tản nhiệt kết hợp dùng quạt.
* Tản nhiệt bằng chất lỏng: Rất hiếm gặp hình thức này ở các bo mạch đồ họa khi xuất xưởng. Thông thường hình thức này do người dùng thay thế cách cách tản nhiệt nguyên bản của bo mạch đồ họa để ép xung.
Do bộ nhớ đồ họa cũng phát sinh nhiệt nên trong các cách tản nhiệt trên, tấm tản nhiệt thường bao trùm và tản nhiệt luôn cho bộ nhớ đồ họa tuy rằng một số bo mạch đã không tản nhiệt cho bộ nhớ đồ họa hoặc thiết kế các phiến tản nhiệt riêng.
Đa màn hình
Sử dụng nhiều màn hình giúp mở rộng Desktop và hiển thị nhiều ứng dụng cùng lúc
Hai bo mạch đồ họa được gắn trên cùng một bo mạch chủ khi hoạt động ở chế độ crossfire cho ra chỉ một màn hình
Cùng một bo mạch đồ họa có thể cho phép xuất ra nhiều màn hình đồng thời mà không nhất thiết chúng có hình ảnh giống hệt nhau. Với các bộ xử lý đồ họa mạnh mẽ hiện nay có thể cho phép một bo mạch đồ họa xuất ra hai màn hình để mở rộng desktop trong hệ điều hành. Trong trường hợp hệ thống có nhiều bo mạch đồ họa cũng có thể mở rộng ra nhiều màn hình đồng thời (giả sử có hai bo mạch đồ họa, mỗi chiếc xuất ra hai màn hình thì tổng số sẽ có thể có 4 màn hình cùng hiển thị).
Hai (hoặc nhiều hơn) màn hình có thể giúp người sử dụng mở đồng thời nhiều ứng dụng mà vẫn quan sát được các tiến trình đang diễn ra, nhiều cửa sổ để tham chiếm, duyệt web...một số trò chơi cũng cho phép xuất ra nhiều màn hình cùng lúc để hiển thị các góc nhìn khác nhau.
Đồ họa kép
Không dừng lại ở các bộ xử lý đồ họa cao cấp, bộ nhớ đồ họa dung lượng lớn với tốc độ làm việc cao, các hãng sản xuất đã thiết kế các kiểu sử dụng nhiều bo mạch đồ họa trên cùng một máy tính.
Trong các thời gian trước đây, người ta cũng có thể sử dụng đồng thời nhiều bo mạch đồ họa nhưng chỉ dừng lại ở công dụng phát ra nhiều màn hình đồng thời. Công nghệ đồ họa kép hiện nay cho phép nhiều bộ xử lý đồ họa cùng xử lý một vấn đề đồ họa do đó chất lượng và tốc độ xử lý tăng mạnh hơn (có thể hình dung nhiều bộ xử lý đồ họa tương tự việc bộ xử lý đa nhân hoặc nhiều bộ xử lý trên cùng một bo mạch chủ).
Hai hãng sản xuất chip đồ họa ATI và nVIDIA đã có các chuẩn riêng như sau
Công nghệ Crossfire của ATI
Crossfire có thể là: Hai bộ xử lý đồ họa cùng có mặt trên một bo mạch đồ họa hoặc hai bo mạch đồ họa (trở lên) cùng có mặt trên một bo mạch chủ.
Nếu thuộc loại hai bo mạch đồ họa (trở lên) cắm vào bo mạch chủ thì yêu cầu bo mạch chủ phải có hai khe cắm kiểu PCI Express X16 (chúng có thể không đồng thời hỗ trợ X16) và bo mạch chủ phải hỗ trợ.
Hai bo mạch đồ họa ở đây phải liên kết với nhau, có thể qua dây kết nối đầu ra (dây cắm thiết kế riêng gồm 3 đầu, hai đầu cắm vào hai bo mạch đồ họa, đầu còn lại cắm vào màn hình máy tính), có thể sử dụng cầu nối giữa hai bo mạch đồ họa hoặc có thể sử dụng bằng phần mềm thiết đặt trình điều khiển.
Công nghệ SLI của nVIDIA
Gần tương tự như công nghệ Crossfire của ATI, nhưng công nghệ SLI của nVIDIA yêu cầu khắt khe hơn về bo mạch chủ: Các bo mạch chủ hỗ trợ công nghệ này phải sử dụng các chipset của chính hãng nVIDIA.
Bo mạch chủ
Thuật ngữ Bo mạch chủ thường dùng nhiều nhất trong ngành công nghiệp máy tính nói chung như một từ rành riêng mặc dù có rất nhiều thiết bị khác cũng có thể bản mạch chính được gọi là "bo mạch chủ". Bài viết này nói đến Bo mạch chủ trong các máy tính nói chung mà trú trọng nhiều hơn là của máy tính cá nhân.
Bo mạch chủ của máy tính trong tiếng Anh là motherboard hay mainboard và thường được nhiều người gọi tắt là: mobo, main.
Cách thiết bị thường có mặt trên bo mạch chủ
Ảnh một bo mạch chủ theo chuẩn ATX
Đặc điểm:Bố trí tản nhiệt bằng ống dẫn nhiệt cầu nam-cầu bắc-transistor
Có 3 khe PCI Express X16 cho các bo mạch đồ hoạ hoạt động ở chế độ Crossfire
Trong các thiết bị điện tử Bo mạch chủ là một bản mạch đóng vai trò là 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 bo mạch chủ theo cách trực tiếp có mặt trên nó, thông qua các kết nối cắm vào hoặc dây dẫn liên kết, phần này trình bày sơ lược về các thiết bị đó, chi tiết về các thiết bị xin xem theo các liên kết đến bài viết cụ thể về chúng.
* Chipset cầu bắc cùng với chipset cầu nam sẽ quyết định sự tương thích của bo mạch chủ đối với các CPU
* Chipset cầu nam
* BIOS: Thiết bị vào/ra cơ sở, rất quan trọng trong mỗi bo mạch chủ, chúng có thể được thiết đặt các thông số làm việc của hệ thống. BIOS có thể được liên kết hàn dán trực tiếp vào bo mạch chủ hoặc có thể được cắm trên một đế cắm để có thể tháo rời.
* Các linh kiện, thiết bị khác: Hầu hết còn lại là linh kiện điện tử (giống
Kết nối với bo mạch chủ
* Nguồn máy tính: Không thể thiếu trong hệ thống, nguồn máy tính cung cấp năng lượng cho hệ thống và các thiết bị ngoại vi hoạt động.
* CPU: Thường được cắm vào bo mạch chủ thông qua các đế cắm (socket) riêng biệt tuỳ theo từng loại CPU (dùng từ "cắm" chỉ là tương đối bởi các đế cắm hiện nay sử dụng tiếp xúc)
* RAM: Rất quan trọng trong hệ thống máy tính, RAM được cắm trên bo mạch chủ thông qua các khe cắm riêng cho từng thể loại.
* Bo mạch đồ hoạ: Sử dụng tăng tốc đồ hoạ máy tính, một số bo mạch chủ có thể không sử dụng đến bo mạch đồ hoạ bởi chúng được tích hợp sẵn trên bo mạch chủ.
* Bo mạch âm thanh: Mở rộng các tính năng âm thanh trên máy tính, một số bo mạch chủ đã được tích hợp sẵn bo mạch âm thanh.
* Ổ cứng: Không thể thiếu trong hệ thống máy tính cá nhân. Một số máy tính tuân theo chuẩn PC nhưng sử dụng trong công nghiệp có thể không sử dụng đến ổ cứng truyền thống, chúng được sử dụng các loại ổ flash.
* Ổ CD, ổ DVD: Các ổ đĩa quang.
* Ổ đĩa mềm: Hiện nay các máy tính cá nhân thường không cần thiết đến chúng, tuy nhiên trong một số hệ thống cũ ổ đĩa mềm vẫn tồn tại thường dùng để sao lưu hay nâng cấp BIOS.
* Màn hình máy tính: Phục vụ giao tiếp giữa máy tính với người sử dụng.
* Bàn phím máy tính: Sử dụng nhập dữ liệu và làm việc với máy tính.
* Chuột (máy tính): Phục vụ điều khiển và làm việc với máy tính.
* Bo mạch mạng: Sử dụng kết nối với mạng. Bo mạch mạng có thể được tích hợp sẵn trên bo mạch chủ hoặc được cắm vào các khe PCI hoặc ISA (với các hệ thống máy tính cũ trước kia).
* Modem: Sử dụng kết nối với Internet hoặc một máy tính từ xa.
* Loa máy tính: Xuất âm thanh ra loa máy tính; Thiết bị này kết nối trực tiếp với các bo mạch chủ được tích hợp bo mạch âm thanh trên nó. Trong trường hợp khác nó kết nối thông qua giao tiếp USB hoặc bo mạch âm thanh rời.
* Webcam: Sử dụng cho tán ngẫu trực tuyến, hội họp trực tuyến...
* Máy in: Dùng trích xuất văn bản, hình ảnh ra giấy.
* Máy quét: Sử dụng số hoá các bức ảnh hoặc văn bản.
Thiết bị khác liên quan
* Vỏ máy tính là thiết bị mà bo mạch chủ cần lắp đặt trong nó cùng với các thiết bị khác (ở trên) cấu thành nên một máy tính hoàn chỉnh. Tuy nhiên đôi khi một số overlocker có thể không cần sử dụng đến thiết bị này nhằm tạo ra hệ thống máy tính dể dàng cho việc tháo lắp, thay đổi và thuận tiện cho việc làm mát các thiết bị của họ.
Cấu trúc bo mạch chủ
Cấu trúc sử dụng CPU của hãng Intel
cấu trúc bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng Intel
Cấu trúc một bo mạch chủ tiêu biểu sử dụng CPU của hãng AMD. Điểm khác biệt ở đây là CPU được nối thẳng tới RAM không thông qua Chipset cầu bắc
Cấu trúc bo mạch chủ sơ lược giải nghĩa như sau:
CPU kết nối với Chipset cầu bắc (North Bridge), tại đây chipset cầu bắc giao tiếp với RAM và bo mạch đồ hoạ. 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 được nối với chipset cầu nam thông qua bus nội bộ. Do tính chất làm việc "nặng nhọc" của chipset cầu bắc nên chúng thường toả nhiều nhiệt, bo mạch chủ thường 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...
Cấu trúc sử dụng CPU của hãng AMD
Về cơ bản, cấu trúc bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng AMD giống như cấu trúc của bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng Intel. AMD cũng như nhiều hãng khác đều chưa đưa ra định hướng riêng của mình mà phải theo cấu trúc của Intel bởi sự phát triển của máy tính cá nhân ngay từ thời điểm sơ khai đã phát triển theo cấu trúc nền tảng của các hãng IBM - Intel. Phần này chỉ nói 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 thể cho phép CPU giao tiếp trực tiếp với RAM mà điều này cải thiện đáng kể sự "thắt cổ chai" thường thấy ở cấu trúc bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng Intel.
Cấu tạo bản mạch in của bo mạch chủ
Bản mạch in của bo mạch chủ có cấu tạo khác biệt một chút so với các bản mạch in của các thiết bị điện tử thường thấy khác. Đa số các bản mạch in ở các mạch điện đơn giản đều có cấu tạo hai mặt (mặt trước và mặt sau) để chứa các đường dẫn trên nó. Do có rất nhiều các đường dẫn hoạt động với tần số khác nhau nên (theo quy tắc chung) bản mạch phải được thiết kế với các đường dẫn không gây nhiễu sang nhau, đây là một điểm khác biệt khiến việc thiết kế bản mạch của bo mạch chủ khác với các bo mạch thông thường.
Ở bo mạch chủ, do chứa nhiều linh kiện với các đường dẫn lớn nên chúng được thiết kế từ 3 đến 5 lớp (thậm trí nhiều hơn): Ngoài hai lớp mặt trước và mặt sau thì ở giữa của bo mạch cũng có các đường dẫn.
Ngoài tác dụng để cắm và dán các linh kiện trên bề mặt nó, bo mạch chủ còn được thiết kế để truyền một phần nhiệt từ các thiết bị toả nhiệt trên nó và truyền nhiệt ra một diện tích rộng để được làm mát bằng không khí. ASUS là một hãng phần cứng của Đài Loan thường rất thành công trong việc thiết kế tản nhiệt ra bản mạch của bo mạch chủ.
Tản nhiệt trên bo mạch chủ
Do có nhiều linh kiện có thể phát nhiệt tại trực tiếp hoặc được cắm, gắn trên bo mạch chủ nên vấn đế tản nhiệt rất được coi trọng trong thiết kế.
Phương thức tản nhiệt thường thấy trên bo mạch chủ bao gồm:
* Sử dụng các tấm, phiến tản nhiệt bằng nhôm hoặc đồng độc lập với cách truyền nhiệt tự nhiên ra môi trường xung quanh hoặc tận dụng luồng gió từ quạt CPU thổi ra.
* Sử dụng quạt tạo sự tản nhiệt cưỡng bức, tuy nhiên cách dùng quạt hiện nay dần ít được dùng bởi sự rủi ro có thể xảy đến khi bo mạch chủ được sử dụng sau vài năm và quạt có thể bị hư hỏng dẫn đến thiết bị được tản nhiệt bằng quạt này sẽ bị hư hỏng.
* Sử dụng công nghệ ống truyền nhiệt để liên kết các cụm chi tiết cần tản nhiệt với nhau. Các cụm được gắn kết với nhau thường là: Chipset cầu bắc-Chipset cầu nam-Transistor điều tiết điện năng cho CPU và bo mạch chủ.
* Cho phép sự tản nhiệt bằng nước với các hệ thống tản nhiệt nước gắn ngoài bằng cách thiết kế các đầu cắm ống nước chờ sẵn.
Các thiết bị cần tản nhiệt trên bo mạch chủ:
* Chipset cầu bắc là thiết bị mà bất kỳ bo mạch chủ nào cũng phải tản nhiệt cho nó bởi sự phát nhiệt lớn tỏa ra bởi chúng là cầu nối quan trọng của hệ thống và làm việc liên tục. Nhiều bo mạch chủ tích hợp sẵn bo mạch đồ hoạ trong chipset cầu bắc khiến chúng càng toả nhiệt nhiều hơn.
* Chipset cầu nam mới được coi trọng sự tản nhiệt trong thời gian gần đây (trước đây chúng thường được để trần mà không được gắn bất kỳ một tấm tản nhiệt nào) bởi các tính năng và thiết năng mở rộng có thể làm nó hoạt động mạnh hơn và phát nhiệt nhiều hơn.
* Các transistor trường cho phần điều chế nguồn của bo mạch chủ và CPU: Nhiều bo mạch chủ thiết kế áp mặt lưng của các transistor này xuống trực tiếp bo mạch để tản nhiệt ra bo mạch, một số bo mạch chủ thiết kế các tấm phiến tản nhiệt riêng, số ít các bo mạch chủ cao cấp thiết kế ống truyền nhiệt liên kết chúng với các thiết bị tản nhiệt khác.
Thiết kế riêng của các nhà sản xuất phần cứng
Các nhà sản xuất phần cứng luôn tạo ra các sự thay đổi trong thiết kế cấu trúc của bo mạch chủ nên mỗi hãng khác nhau sẽ tạo ra một sự thay đổi nào đó so với các kiến trúc thông thường để hướng 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 hoạ hỗ trợ công nghệ CrossFire.
* Tạo ra những phương thức tản nhiệt hiệu quả.
* Cho phép ép xung của hệ thống.
* Thay đổi các loại linh kiện truyền thống bằng các linh kiện tốt hơn, bền hơn và chịu đựng được nhiệt độ cao hơn: Ví dụ việc sử dụng các tụ rắn thay cho tụ hoá thông thường.
Các chuẩn bo mạch chủ thông dụng đến năm 2007
Đầu nối nguồn 24 chân theo chuẩn ATX
ATX là chuẩn bo mạch chủ thông dụng nhất hiện nay, chúng được phát triển có chọn lọc trên nền các chuẩn cũ (Baby-AT và LPX) với sự thay đổi của thiết kế và liên quan nhiều đến việc thay đổi đầu nối nguồn với nguồn máy tính, tính năng quản lý điện năng thông minh và sự thay đổi nút khởi động một phiên làm việc. Một thay đổi khác là sự tập hợp các cổng kết nối vào/ra về phía sau của hệ thống máy tính cá nhân (bao gồm các khe cắm mở rộng ở phía dưới và cụm cổng vào/ra ở phía trên (I/O connector panel) đối với vỏ máy tính kiểu đứng).
Hình minh hoạ đầu tiên của bài viết này là một bo mạch chủ theo chuẩn ATX.
Đầu nối nguồn cho bo mạch chủ theo chuẩn ATX:
Đầu nối nguồn cho bo mạch chủ theo chuẩn ATX bao gồm hai loại đầu: 20 chân và 24 chân.Hình phần trên: Đầu nối 24 chân cung cấp điện năng cho bo mạch chủ; hình dưới: Đầu nối vào bo mạch chủ cung cấp nguồn +12V cho CPUTheo sự quy ước (như hình) thì các đầu nối 20 chân chỉ khác biệt 4 chân dưới cùng. Nếu bỏ các chân 11, 12, 23, 24 (theo quy ước như hình) thì đầu nối 24 chân trở thành đầu nối 20 chân. Chính vì điều này mà một số nguồn máy tính đã thiết kế loại đầu cắm 20+4 chân phù hợp cho cả hai loại bo mạch chủ. Thay đổi nút Power so với các chuẩn cũ:
Nút power ở các chuẩn cũ thuộc thể loại "công tắc", chúng có nguyên lý hoạt động giống như các công tắc bật đèn thông thường trong dân dụng (đây là điều tạo lên sự dễ phân biệt các chuẩn ATX và chuẩn cũ). Theo chuẩn ATX thì nút "Power" trên vỏ máy tính là một nút nhấn "mềm" (chúng tự đàn hồi về trạng thái 0 sau khi bấm), nút này có thể được lựa chọn tuỳ biến thành các chức năng khác nhau khi máy tính đã khởi động vào hệ điều hành (Ví dụ có thể trở thành một trong các nút: Stand by, Hibernate, Shutdown).
Chuẩn BTX
BTX là một chuẩn mới xuất hiện và thường chỉ dùng cho các hệ thống máy tính cá nhân cao cấp, điểm đặc biệt của bo mạch chủ theo chuẩn này là sự sắp xếp lại vị trí của các thiết bị trên bo mạch chủ nhằm tạo ra sự lưu thông không khí tối ưu trong thùng máy.
CPU được chuyển gần ra phía trước của thùng máy cùng với quạt tản nhiệt CPU thiết kế kiểu thổi ngang (song song với bo mạch chủ) sẽ lấy gió từ phía mặt trước của vỏ máy (được thiết kế bắt buộc các lưới thoáng). Cách thiết kế này cải tiến so với chuẩn ATX bởi CPU theo chuẩn ATX có thể sử dụng luồng gió luẩn quẩn nếu không được thiết kế thông thoáng và định hướng gió hợp lý hoặc sử dụng vỏ máy tính theo chuẩn 38°.
Luồng gió đầu vào sau khi làm mát CPU có thể tiếp tục làm mát bo mạch đồ hoạ, một phần thoát ra phía sau theo quạt thông gió của vỏ máy tính phía sau, một phần qua RAM để thoát ra ngoài thông qua nguồn máy tính.
Kết nối nguồn của chuẩn BTX không có khác biệt so với của chuẩn ATX 24 chân.
BTX hiện nay chưa trở thành thông dụng với đa số người dùng do đó các hãng sản xuất phần cứng cũng chưa cho ra đời nhiều loại bo mạch chủ theo chuẩn này.
Các chuẩn kích thước của bo mạch chủ
Hình ảnh so sánh kích thước các loại bo mạch chủ với các khổ giấy (ví dụ khổ A4)
Kích thước của bo mạch chủ thường được chuẩn hoá để đảm bảo tương thích với các vỏ máy tính.
Có các loại kích thước sau:
Các chuẩn cổ điển trước đây
* Baby-AT: 216 mm × 254-330 mm
* Full-size AT: 305 mm × 279–330 mm
* LPX: 229 mm × 279–330 mm
* WTX: 355.6 mm × 425.4 mm
* ITX: 215 mm x 191 mm
Các chuẩn hiện tại
* BTX: 325 x 267 mm
* microBTX: 264 x 267 mm
* pico BTX: 203 x 267 mm
* ATX: 305 x 244 mm
* mini ATX: 284 x 208 mm
* microATX: 244 x 244 mm
* flexATX: 229 x 191 mm
* Mini-ITX: 170 x 170 mm
Kích thước không theo chuẩn
Trong một số trường hợp các nhà sản xuất máy tính có thể sản xuất các bo mạch chủ với kích thước riêng của họ nhưng loại này chỉ được lắp ráp tại các máy tính đồng bộ mà không được bán riêng lẻ ra thị trường
Hệ thống theo chuẩn BTX
Các bạn có thể xem thông tin đầy đủ tại
DAY Phần cứng
Phần cứng, còn gọi là cương liệu (tiếng Anh: hardware), là các cơ phận (vật lý) cụ thể của máy tính hay hệ thống máy tính như là màn hình, chuột, bàn phím, máy in, máy quét, vỏ máy tính, bộ nguồn, bộ vi xử lý CPU, bo mạch chủ, các loại dây nối, loa, ổ đĩa mềm, ổ đĩa cứng, ổ CDROM, ổ DVD, ...
Dựa trên chức năng và cách thức hoạt động người ta còn phân biệt phần cứng ra thành:
* Nhập hay đầu vào (Input): Các bộ phận thu nhập dữ liệu hay mệnh lệnh như là bàn phím, chuột...
* Xuất hay đầu ra (Output): Các bộ phận trả lời, phát tín hiệu, hay thực thi lệnh ra bên ngoài như là màn hình, máy in, loa, ...
Ngoài các bộ phận nêu trên liên quan tới phần cứng của máy tính còn có các khái niệm quan trọng sau đây:
* Bus: chuyển dữ liệu giữa các thiết bị phần cứng.
* BIOS (Basic Input Output System): còn gọi là hệ thống xuất nhập cơ bản nhằm khởi động, kiểm tra, và cài đặt các mệnh lệnh cơ bản cho phần cứng và giao quyền điều khiển cho hệ điều hành
* CPU: bộ phân vi xử lý điều khiển toàn bộ máy tính
* Kho lưu trữ dữ liệu: lưu giữ, cung cấp, thu nhận dữ liệu
* Các loại chíp hỗ trợ: nằm bên trong bo mạch chủ hay nằm trong các thiết bị ngoại vi của máy tính các con chip quan trọng sẽ giữ vai trò điều khiển thiết bị và liên lạc với hệ điều hành qua bộ điều vận hay qua phần sụn
* Bộ nhớ: là thiết bị bên trong bo mạch chủ giữ nhiệm vụ trung gian cung cấp các mệnh lệnh cho CPU và các dữ liệu từ các bộ phận như là BIOS, phần mềm, kho lưu trữ, chuột đồng thời tải về cho các bộ phận vừa kể kết quả các tính toán, các phép toán hay các dữ liệu đã/đang được xử lý
* các cổng vào/ra
Nguồn máy tính
Nguồn máy tính (tiếng Anh: Power Supply Unit hay PSU) là một thiết bị cung cấp điện năng cho bo mạch chủ, ổ cứng và các thiết bị khác..., đáp ứng năng lượng cho tất cả các thiết bị phần cứng của máy tính hoạt động.
Một bộ nguồn cho máy tính ATX được tháo vỏ
Đặc điểm
Nguồn máy tính là loại nguồn phi tuyến, khác với nguồn tuyến tính ở chỗ:
* Nguồn tuyến tính (thường cấu tạo bằng biến áp với cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp) cho điện áp đầu ra phụ thuộc vào điện áp đầu vào.
* Nguồn phi tuyến cho điện áp đầu ra ổn định ít phụ thuộc vào điện áp đầu vào trong giới hạn nhất định cho phép.
Nguyên lý hoạt động
Từ nguồn điện dân dụng (110Vac/220Vac xoay chiều với tần số 50/60Hz) vào PSU qua các mạch lọc nhiễu loại bỏ các nhiễu cao tần, được nắn thành điện áp một chiều. Từ điện áp một chiều này được chuyển trở thành điện áp xoay chiều với tần số rất cao, qua một bộ biến áp hạ xuống thành điện áp xoay chiều tần số cao ở mức điện áp thấp hơn, từ đây được nắn trở lại thành một chiều. Sở dĩ phải có sự biến đổi xoay chiều thành một chiều rồi lại thành xoay chiều và trở lại một chiều do đặc tính của các biến áp: Đối với tần số cao thì kích thước biến áp nhỏ đi rất nhiều so với biến áp ở tần số điện dân dụng 50/60Hz.
Nguồn máy tính được lắp trong các máy tính cá nhân, máy chủ, máy tính xách tay. Ở máy để bàn hoặc máy chủ, bạn có thể nhìn thấy PSU là một bộ phận có rất nhiều đầu dây dẫn ra khỏi nó và được cắm vào bo mạch chủ, các ổ đĩa, thậm chí cả các cạc đồ hoạ cao cấp. Ở máy tính xách tay PSU có dạng một hộp nhỏ có hai đầu dây, một đầu nối với nguồn điện dân dụng, một đầu cắm vào máy tính xách tay.
Nguồn máy tính cung cấp đồng thời nhiều loại điện áp: +12V, - 12V, +5V, +3,3V... với dòng điện định mức lớn.
Vai trò
Nguồn máy tính là một bộ phận rất quan trọng đối với một hệ thống máy tính, tuy nhiên có nhiều người sử dụng lại ít quan tâm đến. Sự ổn định của một máy tính ngoài các thiết bị chính (bo mạch chủ, bộ xử lý, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, ổ cứng...) phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn máy tính bởi nó cung cấp năng lượng cho các thiết bị này hoạt động.
Một nguồn chất lượng kém, không cung cấp đủ công suất hoặc không ổn định sẽ có thể gây lên sự mất ổn định của hệ thống máy tính (cung cấp điện áp quá thấp cho các thiết bị, có nhiều nhiễu cao tần gây sai lệch các tín hiệu trong hệ thống), hư hỏng hoặc làm giảm tuổi thọ các thiết bị (nếu cung cấp điện áp đầu ra cao hơn điện áp định mức).
Các kết nối đầu ra
Nguồn máy tính không thể thiếu các đầu dây cắm cho các thiết bị sử dụng năng lượng cung cấp từ nó. Các kết nối đầu ra của nguồn máy tính bao gồm:
* Đầu cắm vào bo mạch chủ (motherboard connector): là đầu cắm có 20 hoặc 24 chân - Tuỳ thể loại bo mạch chủ sử dụng. Phiên bản khác của đầu cắm này là 20+4 chân: Phù hợp cho cả bo mạch dùng 20 và 24 chân.
* Đầu cắm cấp nguồn cho bộ xử lý trung tâm (CPU) (+12V power connector) có hai loại: Loại bốn chân và loại tám chân (thông dụng là bốn chân, các nguồn mới thiết kế cho các bo mạch chủ đời mới sử dụng loại tám chân.
* Đầu cắm cho ổ cứng, ổ quang (giao tiếp ATA) (peripheral connector): Gồm bốn chân.
* Đầu cắm cho ổ đĩa mềm: Gồm bốn chân.
* Đầu cắm cho ổ cứng, ổ quang giao tiếp SATA: Gồm bốn dây.
* Đầu cắm cho các cạc đồ hoạ cao cấp: Gồm sáu chân.
(Lưu ý: Một số đầu cắm khác đã có ở các nguồn thế hệ cũ (chuẩn AT) đã được loại bỏ trên mười năm, không được đưa vào đây)
Các đầu cắm cho bo mạch chủ và thiết bị ngoại vi được nối với các dây dẫn màu để phân biệt đường điện áp, thông thường các dây dẫn này được hàn trực tiếp vào bản mạch của nguồn. Tuy nhiên có một số nhà sản xuất đã thay thế việc hàn sẵn vào bản mạch của nguồn bằng cách thiết kế các đầu cắm nối vào nguồn. Việc cắm nối có ưu điểm là loại bỏ các dây không cần dùng đến để tránh quá nhiều dây nối trong thùng máy gây cản trở luồng gió lưu thông trong thùng máy, nhưng theo tác giả (TMA) thì nó cũng có nhược điểm: Tạo thêm một sự tiếp xúc thứ hai trong quá trình truyền dẫn điện, điều này làm tăng điện trở và có thể gây nóng, tiếp xúc kém dẫn đến không thuận lợi cho quá trình truyền dẫn.
Quy ước màu dây và cấp điện áp trong nguồn máy tính
Quy ước chung về các mức điện áp theo màu dây trong nguồn máy tính như sau:
* Màu đen: Dây chung, Có mức điện áp quy định là 0V; Hay còn gọi là GND, hoặc COM. Tất cả các mức điện áp khác đều so với dây này.
* Màu cam: Dây có mức điện áp: +3,3 V
* Màu đỏ: Dây có mức điện áp +5V.
* Màu vàng: Dây có mức điện áp +12V (thường quy ước đường +12V thứ nhất đối với các nguồn chỉ có một đường +12V)
* Màu xanh Blue: Dây có mức điện áp -12V.
* Màu xanh Green: Dây kích hoạt sự hoạt động của nguồn. Nếu nguồn ở trạng thái không hoạt động, hoặc không được nối với máy tính, ta có thể kích hoạt nguồn làm việc bằng cách nối dây kích hoạt (xanh green) với dây 0V (Hay COM, GND - màu đen). Đây là thủ thuật để kiểm tra sự hoạt động của nguồn trước khi nguồn được lắp vào máy tính.
* Dây màu tím: Điện áp 5Vsb (5V standby): Dây này luôn luôn có điện ngay từ khi đầu vào của nguồn được nối với nguồn điện dân dụng cho dù nguồn có được kích hoạt hay không (Đây cũng là một cách thử nguồn hoạt động: Đo điện áp giữa dây này với dây đen sẽ cho ra điện áp 5V trước khi kích hoạt nguồn hoạt động). Dòng điện này được cung cấp cho việc khởi động máy tính ban đầu, cung cấp cho con chuột, bàn phím hoặc các cổng USB. Việc dùng đường 5Vsb cho bàn phím và con chuột tuỳ theo thiết kế của bo mạch chủ - Có hãng hoặc model dùng điện 5Vsb, có hãng dùng 5V thường. Nếu hãng hoặc model nào thiết kế dùng đường 5Vsb cho bàn phím, chuột và các cổng USB thì có thể thực hiện khởi động máy tính từ bàn phím hoặc con chuột máy tính.
* Một số dây khác: Khi mở rộng các đường cấp điện áp khác nhau, các nguồn có thể sử dụng một số dây dẫn có màu hỗn hợp: Ví dụ các đường +12V2 (đường 12V độc lập thứ 2); +12V3 (đường 12V độc lập thứ 3)có thể sử dụng viền màu khác nhau(tuỳ theo hãng sản xuất) như vàng viền trắng, vàng viền đen.
Công suất và hiệu suất
Công suất nguồn được tính trên nhiều mặt: Công suất cung cấp, công suất tiêu thụ và công suất tối đa...Hiệu suất của nguồn thường không được ghi trên nhãn hoặc không được cung cấp khi nguồn máy tính được bán cho người tiêu dùng, do đó cần lưu ý đến cả hai thông số này.
Công suất
Công suất tiêu thụLà công suất mà một nguồn máy tính tiêu thụ với nguồn điện dân dụng. Công suất tiêu thụ được tính bằng W là công suất mà người sử dụng máy tính phải trả tiền cho nhà cung cấp điện (tất nhiên phải tính thêm công suất của màn hình máy tính trong trường hợp máy tính thuộc loại máy tính cá nhân) Công suất cung cấpcủa nguồn được tính bằng tổng công suất mà nguồn cấp cho bo mạch chủ, CPU và các thiết bị hoạt động. Công suất cung cấp thường phụ thuộc vào số lượng và các đặc tính làm việc của thiết bị. Công suất cung cấp thường nhỏ hơn công suất cực đại của nguồn. Công suất cung cấp của nguồn máy tính ở các thời điểm và chế độ làm việc khác nhau là khác nhau, nó không bình quân và trung bình như nhiều người hiểu. Các thiết bị thường xuyên thay đổi công suất tiêu thụ thường là:
* CPU: Có nhiều chế độ tiêu thụ nhất: Khi làm việc ít, khi giảm tốc độ (thường thấy ở các CPU cho máy tính xách tay, các CPU dòng Core 2 duo của Intel...), khi làm việc tối đa.
* Cạc đồ hoạ: Khi cần xử lý một khối lượng đồ hoạ lớn (khi chơi games, xử lý ảnh, biên tập video...) cạc tiêu tốn hơn mức bình thường.
* Chipset cầu bắc (NB): linh kiện tiêu thụ năng lượng nhiều nhất trên bo mạch chủ, nếu bo mạch chủ tích hợp sẵn cạc đồ hoạ thì chipset cầu bắc tiêu tốn năng lượng hơn, và giao động mức tiêu thụ tuỳ theo chế độ đồ hoạ.
* Ổ quang: Khi đọc hoặc ghi sẽ tiêu tốn năng lượng hơn mức bình thường.
* Các quạt trong máy tính nếu có cơ chế tự động điều chỉnh tốc độ theo nhiệt độ của hệ thống.
Công suất cực đại tức thờicủa nguồn máy tính là công suất đạt được trong một thời gian ngắn. Công suất này có thể chỉ đạt được trong một khoảng thời gian rất nhỏ - tính bằng mili giây (ms). Rất nhiều hãng sản xuất nguồn máy tính đã dùng công suất cực đại tức thời để dán lên nhãn sản phẩm của mình. Công suất cực đại liên tụcLà công suất lớn nhất mà nguồn có thể đạt được khi làm việc liên tục trong nhiều giờ, thậm trí nhiều ngày. Công suất này rất quan trọng khi chọn mua nguồn máy tính bởi nó quyết định đến sự làm việc ổn định của máy tính. Thông thường một hệ thống máy tính không nên thường xuyên sử dụng đến công suất cực đại liên tục bởi khi này một trong các linh kiện điện tử trong nguồn máy tính làm việc đạt đến (hoặc xấp xỉ) ngưỡng cực đại của nó.
Hiệu suất
Hiệu suất của nguồn máy tính được xác định bằng hiệu số giữa công suất cung cấp và công suất tiêu thụ của nguồn.
Mọi thiết bị chuyển đổi năng lượng từ các dạng khác nhau đều không thể đạt hiệu suất 100%, phần năng lượng bị mất đi đó bị biến thành các dạng năng lượng khác không mong muốn (cơ năng, nhiệt năng, từ trường, điện trường...) do đó hiệu suất của một thiết bị rất quan trọng.
Trong nguồn máy tính, năng lượng tiêu hao không mong muốn chủ yếu là nhiệt năng và từ trường, điện trường.
Các bộ nguồn máy tính tốt thường có hiệu suất đạt trên 80%. Thông thường các nguồn được kiểm nghiệm đạt hiệu suất trên 80% được dán nhãn "sản phẩm xanh - bảo vệ môi trường" hoặc phù hợp chuẩn 80+.
Chiếm đa số các nguồn máy tính trong các máy tính tự lắp ráp hiện nay trên thị trường Việt Nam là các nguồn chất lượng thấp hoặc ở mức trung bình. Hiệu suất các nguồn này chỉ đạt nhỏ hơn 50-70%.
Điều khiển nguồn máy tính
Đa số các nguồn máy tính chất lượng từ loại thấp cho đến cao cấp hiện nay đều là các nguồn dạng tự động làm việc mà không cần can thiệp bởi phần mềm hay con người (ngoại trừ công tắc bật tắt, công tắc gạt đặt mức điện áp, cơ chế mở của bo mạch chủ). Tuy nhiên có một số loại nguồn đặc biệt có thể cho phép người sử dụng can thiệp vào quá trình làm việc, thiết lập các thông số điện áp đầu ra...thông qua phần mềm điều khiển. Các nguồn này cho phép tinh chỉnh chế độ làm việc, theo dõi công suất. Hãng Gigabyte(Đài Loan) mới đây (thời điểm 2007) tung ra một số model cho phép thực hiện điều này.
Giải nhiệt trong nguồn máy tính
Nguồn máy tính là một bộ phận biến đổi điện áp, sử dụng các linh kiện điện tử nên thường sinh ra nhiệt. Vấn đề giải nhiệt (hoặc gọi một cách khác là tản nhiệt) trong nguồn máy tính rất được các hãng sản xuất coi trọng.
Các linh kiện điện tử cần tản nhiệt cưỡng bức (gắn tấm tản nhiệt):
* Tranzitor: Hai (hoặc nhiều hơn) tranzitor công suất đầu tiên.
* Các đi ốt nắn thành dòng một chiều.
* Cầu chỉnh lưu đầu vào (thường không gắn tản nhiệt đối với các nguồn công suất thấp) hoặc 04 đi ốt chỉnh lưu cầu.
Các linh kiện khác không cần giải nhiệt hoặc giải nhiệt tự nhiên bằng luồng gió cưỡng bức qua nguồn: IC (ít toả nhiệt), tụ điện , điện trở (thường), biến áp (có sinh nhiệt nhưng ít hơn nên có thể giải nhiệt tự nhiên) và các linh kiện khác.
Các linh kiện điện tử được giải nhiệt bằng các tấm tản nhiệt kim loại áp sát trực tiếp vào linh kiện. Các tấm tản nhiệt kim loại thường sử dụng dùng hợp kim nhôm. Các tấm tản nhiệt thường có hình dạng phức tạp để có diện tích tiếp xúc với không khí lớn nhất, có định hướng đón gió từ các quạt làm mát nguồn.
Để lưu thông không khí, tạo điều kiện trao đổi nhiệt giữa các tấm tản nhiệt và không khí, nguồn được bố trí ít nhất một quạt để làm mát cưỡng bức. Phân loại cách cách giải nhiệt cho nguồn dùng không khí lưu thông như sau:
* Hút gió ra khỏi nguồn: Thông dụng nhất là các quạt có kích thước 80 mm gắn phía sau nguồn để hút khí từ thùng máy - qua nguồn để thổi ra ngoài. Đa số các nguồn chất lượng thấp hoặc trung bình sử dụng cách này (tuy nhiên cũng có loại nguồn công suất lớn vẫn sử dụng cách này - nhưng rất hãn hữu).
* Thổi gió vào nguồn: Dùng một quạt đường kính 120 mm (hoặc lớn hơn, tuỳ model và hãng sản xuất) thổi gió vào nguồn. Mặt sau nguồn bố trí các ô thoáng để gió thổi qua nguồn ra ngoài thùng máy. Một số nguồn dùng hai quạt nhỏ hơn thay thế cho một quạt lớn. Cách này sẽ tạo luồng gió tập trung hơn tại các điểm cần tản nhiệt. Ưu điểm đối với việc sử dụng một quạt 120 mm là:
o Tốc độ quạt đường kính lớn thấp hơn quạt đường kính nhỏ nếu cùng một lưu lượng: Do đó nguồn ít ồn hơn.
o Quạt thường gần CPU nên hút gió nóng sau khi làm mát CPU thổi ra ngoài, tạo sự lưu thông hợp lý với các bo mạch chủ theo chuẩn ATX (chiếm đa số hiện nay).
* Kết hợp cả hai cách trên: Sử dụng với các nguồn công suất lớn (thường gặp ở một số nguồn công suất thực > 600W - 700 W)
Đa số các nguồn chất lượng tốt đều có cơ chế điều chỉnh tốc độ quạt, khi nguồn làm việc với công suất thấp, các quạt quay chậm để đảm bảo không ồn. Khi công suất đạt đến mức cao hoặc cực đại thì các quạt quay ở tốc độ cao.
Đa số các quạt cho nguồn là loại quạt dùng bạc, ở một số nguồn chất lượng tốt dùng quạt dùng vòng bi. Quạt dùng vòng bi thường bền hơn (đạt khoảng 400.000 giờ làm việc), quay nhanh hơn, ít ồn hơn so với quạt dùng bạc (quạt dùng bạc có tuổi thọ cao nhất khoảng 100.000 giờ làm việc).
Lọc nhiễu trong nguồn máy tính
Trong một bộ nguồn máy tính thường có các vị trí lọc nhiễu như sau:
* Lọc nhiễu đầu vào: Lọc bỏ các loại nhiễu trước khi biến đổi thành điện áp một chiều (trước cầu chỉnh lưu). Lọc nhiễu đầu vào thường dùng mạch tụ điện và cuộn cảm để loại bỏ toàn bộ nhiễu cao tần của lưới điện.
* Lọc nhiễu trung gian: Các khâu lọc nhiễu mạch giữa của nguồn - biến đổi từ phần điện một chiều sang xoay chiều tần số cao.
* Lọc nhiễu đầu ra: Lọc nhiễu sau biến áp cao tần: Thường sử dụng các cuộn cảm kết hợp với tụ (hoá) cho các đầu ra.
Bộ nguồn máy tính tốt
Nếu như đáp ứng được các yếu tố sau:
* Sự ổn định của điện áp đầu ra: không sai lệch quá -5 đến + 5% so với điện áp danh định khi mà nguồn hoạt động đến công suất thiết kế.
* Điện áp đầu ra là bằng phẳng, không nhiễu.
* Hiệu suất làm việc cao, đạt trên 80% (Công suất đầu ra/đầu vào đạt >80%)
* Nguồn không gây ra từ trường, điện trường, nhiễu sang các bộ phận khác xung quanh nó và phải chịu đựng được từ trường, điện trường, nhiễu từ các vật khác xung quanh tác động đến nó.
* Khi hoạt động toả ít nhiệt, gây rung, ồn nhỏ.
* Các dây nối đầu ra đa dạng, nhiều chuẩn chân cắm, được bọc dây gọn gàng và chống nhiễu.
* Đảm bảo hoạt động ổn định với công suất thiết kế trong một thời gian hoạt động dài
* Dải điện áp đầu vào càng rộng càng tốt, đa số các nguồn chất lượng cao có dải điện áp đầu vào từ 90 đến 260Vac, tần số 50/60 Hz.
RAM
RAM (viết tắt từ Random Access Memory trong tiếng Anh) là một loại bộ nhớ chính của máy tính. RAM được gọi là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên vì nó có đặc tính: thời gian thực hiện thao tác đọc hoặc ghi đối với mỗi ô nhớ là như nhau, cho dù đang ở bất kỳ vị trí nào trong bộ nhớ. Mỗi ô nhớ của RAM đều có một địa chỉ. Thông thường, mỗi ô nhớ là một byte (8 bit); tuy nhiên hệ thống lại có thể đọc ra hay ghi vào nhiều byte (2, 4, 8 byte).
RAM khác biệt với các thiết bị bộ nhớ tuần tự (sequential memory device) chẳng hạn như các băng từ, đĩa; mà các loại thiết bị này bắt buộc máy tính phải di chuyển cơ học một cách tuần tự để truy cập dữ liệu.
Bởi vì các chip RAM có thể đọc hay ghi dữ liệu nên thuật ngữ RAM cũng được hiểu như là một bộ nhớ đọc-ghi, trái ngược với bộ nhớ chỉ đọc ROM (read-only memory).
RAM thông thường được sử dụng cho bộ nhớ chính (main memory) trong máy tính để lưu trữ các thông tin thay đổi, và các thông tin được sử dụng hiện hành. Cũng có những thiết bị sử dụng một vài loại RAM như là một thiết bị lưu trữ thứ cấp (secondary storage).
Thông tin lưu trên RAM chỉ là tạm thời, chúng sẽ mất đi khi mất nguồn điện cung cấp.
Một số loại RAM.
Từ trên xuống: DIP, SIPP, SIMM 30 chân, SIMM 72 chân, DIMM (168 chân), DDR DIMM (184-chân).
Đặc trưng
Bộ nhớ RAM có 4 đặc trưng sau:
* Dung lượng bộ nhớ: Tổng số byte của bộ nhớ ( nếu tính theo byte ) hoặc là tổng số bit trong bộ nhớ nếu tính theo bit.
* Tổ chức bộ nhớ: Số ô nhớ và số bit cho mỗi ô nhớ
* Thời gian thâm nhập: Thời gian từ lúc đưa ra địa chỉ của ô nhớ đến lúc đọc được nội dung của ô nhớ đó.
* Chu kỳ bộ nhớ: Thời gian giữa hai lần liên tiếp thâm nhập bộ nhớ.
Mục đích
Máy vi tính sử dụng RAM để lưu trữ mã chương trình và dữ liệu trong suốt quá trình thực thi. Đặc trưng tiêu biểu của RAM là có thể truy cập vào những vị trí khác nhau trong bộ nhớ và hoàn tất trong khoảng thời gian tương tự, ngược lại với một số kỹ thuật khác, đòi hỏi phải có một khoảng thời gian trì hoãn nhất định.
Phân loại RAM
Tùy theo công nghệ chế tạo, người ta phân biệt thành 2 loại:
* SRAM (Static RAM): RAM tĩnh
* DRAM (Dynamic RAM): RAM động
RAM tĩnh
RAM tĩnh được chế tạo theo công nghệ ECL (dùng trong CMOS và BiCMOS). Mỗi bit nhớ gồm có các cổng logic với 6 transistor MOS. SRAM là bộ nhớ nhanh, việc đọc không làm hủy nội dung của ô nhớ và thời gian thâm nhập bằng chu kỳ của bộ nhớ.
6 transistor trong một ô nhớ của RAM tĩnh
RAM động
RAM động dùng kỹ thuật MOS. Mỗi bit nhớ gồm một transistor và một tụ điện. Việc ghi nhớ dữ liệu dựa vào việc duy trì điện tích nạp vào tụ điện và như vậy việc đọc một bit nhớ làm nội dung bit này bị hủy. Do vậy sau mỗi lần đọc một ô nhớ, bộ phận điều khiển bộ nhớ phải viết lại nội dung ô nhớ đó. Chu kỳ bộ nhớ cũng theo đó mà ít nhất là gấp đôi thời gian thâm nhập ô nhớ.
Việc lưu giữ thông tin trong bit nhớ chỉ là tạm thời vì tụ điện sẽ phóng hết điện tích đã nạp và như vậy phải làm tươi bộ nhớ sau khoảng thời gian 2μs. Việc làm tươi được thực hiện với tất cả các ô nhớ trong bộ nhớ. Công việc này được thực hiện tự động bởi một vi mạch bộ nhớ.
Bộ nhớ DRAM chậm nhưng rẻ tiền hơn SRAM.
1 transistor và 1 tụ điện trong một ô nhớ của RAM động
Các loại DRAM
1. SDRAM (Viết tắt từ Synchronous Dynamic RAM) được gọi là DRAM đồng bộ. SDRAM gồm 3 phân loại: SDR, DDR, và DDR2.
* SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM), thường được giới chuyên môn gọi tắt là "SDR". Có 168 chân. Được dùng trong các máy vi tính cũ, bus speed chạy cùng vận tốc với clock speed của memory chip, nay đã lỗi thời.
* DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), thường được giới chuyên môn gọi tắt là "DDR". Có 184 chân. DDR SDRAM là cải tiến của bộ nhớ SDR với tốc độ truyền tải gấp đôi SDR nhờ vào việc truyền tải hai lần trong một chu kỳ bộ nhớ. Đã được thay thế bởi DDR2.
* DDR2 SDRAM (Double Data Rate 2 SDRAM), Thường được giới chuyên môn gọi tắt là "DDR2". Là thế hệ thứ hai của DDR với 240 chân, lợi thế lớn nhất của nó so với DDR là có bus speed cao gấp đôi clock speed.
2. RDRAM (Viết tắt từ Rambus Dynamic RAM), thường được giới chuyên môn gọi tắt là "Rambus". Đây là một loại DRAM được thiết kế kỹ thuật hoàn toàn mới so với kỹ thuật SDRAM. RDRAM hoạt động đồng bộ theo một hệ thống lặp và truyền dữ liệu theo một hướng. Một kênh bộ nhớ RDRAM có thể hỗ trợ đến 32 chip DRAM. Mỗi chip được ghép nối tuần tự trên một module gọi là RIMM (Rambus Inline Memory Module) nhưng việc truyền dữ liệu được thực hiện giữa các mạch điều khiển và từng chip riêng biệt chứ không truyền giữa các chip với nhau. Bus bộ nhớ RDRAM là đường dẫn liên tục đi qua các chip và module trên bus, mỗi module có các chân vào và ra trên các đầu đối diện. Do đó, nếu các khe cắm không chứa RIMM sẽ phải gắn một module liên tục để đảm bảo đường truyền được nối liền. Tốc độ Rambus đạt từ 400-800MHz
Rambus tuy không nhanh hơn SDRAM là bao nhưng lại đắt hơn rất nhiều nên có rất ít người dùng. RDRAM phải cắm thành cặp và
2. ở những khe trống phải cắm những thanh RAM giả (còn gọi là C-RIMM) cho đủ.
3. Card RAM 4 MB của máy tính VAX 8600 sản xuất năm 1986. Các chipRAM nằm vào những vùng chữ nhật ở bên trái và bên phải
Các thông số của RAM
Được phân loại theo chuẩn của JEDEC.
Dung lượng
Dung lượng RAM được tính bằng MB và GB, thông thường RAM được thiết kế với các dung lượng 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512 MB, 1 GB, 2 GB... Dung lượng của RAM càng lớn càng tốt cho hệ thống, tuy nhiên không phải tất cả các hệ thống phần cứng và hệ điều hành đều hỗ trợ các loại RAM có dung lượng lớn, một số hệ thống phần cứng của máy tính cá nhân chỉ hỗ trợ đến tối đa 4 GB và một số hệ điều hành (như phiên bản 32 bit của Windows XP) chỉ hỗ trợ đến 3 GB.
BUS
* SDR SDRAM được phân loại theo bus speed như sau:
o PC-66: 66 MHz bus.
o PC-100: 100 MHz bus.
o PC-133: 133 MHz bus.
* DDR SDRAM được phân loại theo bus speed và bandwidth như sau:
o DDR-200: Còn được gọi là PC-1600. 100 MHz bus với 1600 MB/s bandwidth.
o DDR-266: Còn được gọi là PC-2100. 133 MHz bus với 2100 MB/s bandwidth.
o DDR-333: Còn được gọi là PC-2700. 166 MHz bus với 2667 MB/s bandwidth.
o DDR-400: Còn được gọi là PC-3200. 200 MHz bus với 3200 MB/s bandwidth.
* DDR2 SDRAM được phân loại theo bus speed và band
Tiêu đề: Khái niệm tổng hợp về phần cứng (TT p2) 
