Bài giảng Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối

Mục tiêu môn học Môn học: Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối (tài liệu lưu hành nội bộ) GV: Phạm Văn Thuận Bộ môn Kỹ thuật Máy tính Khoa CNTT- ĐH BKHN email: thuanpv@it-hut.edu.vn Sau khi kết thúc môn học này, sinh viên có thể • Phân biệt các chuẩn ghép nối ngoại vi thông dụng hiện nay như COM, LPT, USB, IEEE1394… • Trình bày cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của một số thiết bị ngoại vi cơ bản: chuột, bàn phím, màn hình, modem… • Lập trình ghép nối với các thiết bị ngoại vi thông qua cổng COM, LPT và cổng USB. 2 1 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối Nội dung môn học Tài liệu tham khảo chính: Chương 1. Mở đầu 1. Bùi Quốc Anh - Bài giảng Thiết bị ngoại vi và kỹ thuật ghép nối 2. Ngô Diên Tập - Kỹ thuật ghép nối máy tính 3. Scott Mueller - Upgrading and Repairing PCs, 17 edition 4. Địa chỉ download tài liệu ftp://dce.hut.edu.vn/thuanpv 3 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối Chương 2. Kỹ thuật ghép nối Chương 3. Các thiết bị ngoại vi: Cấu tạo & hoạt động Chương 4. Lập trình ghép nối 4 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối Chương 1-Mở đầu 1.1. Kiến trúc hệ vi xử lý/máy tính 1.2. Hoạt động của hệ thống máy tính 1.1. Kiến trúc hệ vi xử lý/máy tính •Gồm 4 phần: Hệ trung tâm (CS) Giao tiếp (Interface) Ngoại vi (Peripheral, Wide world) Bus 5 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 6 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 1.1. Kiến trúc hệ vi xử lý/máy tính Hệ vi xử lý: mang nghĩa tổng quát, là một hệ thống bao gồm các thành phần cơ bản như trên, có khả năng tương tác và xử lý công việc. Hệ nhúng: là một hệ vi xử lý được thiết kế có chức năng chuyên dụng. Vd:Các hệ thống trong Lò vi sóng, Máy giặt,… Máy tính cá nhân: một trường hợp cụ thể của hệ vi xử lý * 7 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối Hệ trung tâm (CS) Hệ trung tâm (Central Sub System) gồm: 1. Bộ nhớ chính (Main Memory)! 2. Khối xử lý trung tâm! (CPU-center processing unit) 3. Các đơn vị điều khiển (Controllers)! 8 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối Các bộ điều khiển (Controllers) Controllers: Là các vi mạch có chức năng điều khiển nhằm nâng cao hiệu năng hoạt động của hệ thống, bao gồm: (vd?) • Bộ điều khiển ưu tiên ngắt: PIC – Priority Interrupt Controller, Intel 8259A • Bộ điều khiển truy nhập trực tiếp bộ nhớ DMAC – Direct memory Access Controller, Intel 8237A. 9 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối Bus Khái niệm chung về bus: • Bus: là tập hợp các đường kết nối để truyền thông tin giữa các thành phần của hệ vi xử lý. Thông tin trên các đường kết nối này nhằm phục vụ cho cùng một mục đích nào đó. • Độ rộng bus: là số đường dây có thể truyền thông tin đồng thời của bus đó. Có 3 loại bus: • Bus địa chỉ (address bus) • Bus dữ liệu (data bus) • Bus điều khiển (control bus) 11 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối Các bộ điều khiển (Controllers) Bộ định thời (Timer): mạch tạo khoảng thời gian PIT- Programmable Interval Timer, Intel 8254. Mạch quản lý bộ nhớ: MMU- Memory Management Unit, sau này thường được built on chip với CPU. Bus controller/Arbitor 10 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối Thiết bị ngoại vi Các thiết bị đầu vào ?: • Chuột, bàn phím, touch screen. • Modem, NIC • Joy Stick, camera,… Các thiết bị đầu ra ?: • Màn hình: CRT, LCD, Plasma. • Máy in: in laser, in kim, in phun. • Máy chiếu,Modem, loa,… 12 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối Thiết bị ngoại vi Giao tiếp (interface) Các thiết bị lưu trữ ?: • Đĩa mềm • Đĩa cứng • Đĩa quang: CD, DVD • Bộ nhớ flash * 13 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối Giao tiếp (interface): Làm nhiệm vụ kết nối Hệ trung tâm (CS) với Thiết bị ngoại vi. Lý do cần có các interface ?: • Sự khác nhau giữa CS với các thiết bị ngoại vi: mức tín hiệu, tốc độ, chế độ làm việc đồng bộ hay không,… Để thực hiện giao tiếp, cần có: • Mạch điện tử thích ứng và Chương trình điều khiển (device driver). • Mạch điện tử: Cổng vào-ra, Controller, các bộ chuyển đổi AD-DA. 14 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối Ví dụ 1.2. Hoạt động của hệ thống máy tính Vd: Máy IBM-PC * Hoạt động của hệ thống: • Khởi tạo hệ thống • Thực hiện truy cập bộ nhớ trực tiếp DMA (nếu có) • Thực hiện trương trình con phục vụ ngắt (nếu có) • Thực hiện chương trình: nhận lệnh, giải mã, thực thi lệnh. 15 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 16 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối Hoạt động của hệ thống Khởi tạo PC= địa chỉ lệnh được thực thi Khởi tạo hệ thống Khởi tạo hệ thống: xảy ra khi ?: • Hệ thống được bật lần đầu :Cold boot/cold start DMA? y n Machine On Halt DMA? n • Hệ thống bị khởi động lại do nguồn điện cung cấp y tắt-bật đột ngột: hard reboot/cold reboot/frozen Ngắt? y n Nhận lệnh Giải mã lệnh Thực thi lệnh MaskOn n y PC = Intr. Vector reboot/ hard reset vd: khi bấm nút reset • Hệ thống được khởi động lại với sự kiểm soát của phần mềm, nguồn điện cung cấp vẫn được duy trì:Warm reboot/ soft reboot / soft reset vd: khi bấm Ctr + Alt + Dell hoặc chọn restart L­u ®å tæng qu¸t cña hệ VXL 17 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 18 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối Khởi tạo hệ thống POST Quá trình khởi tạo hệ thống • POST (Power On Seft Test): kiểm tra các thành phần quan trọng như bộ xử lý, bộ nhớ, card màn hình, bộ điều khiển đĩa…nhận dạng và khởi động các thiết bị được kết nối với máy tính. • SETUP (Nếu người dùng muốn): cấu hình các thông số liên quan đến bo mạch chủ, chipset, ngày tháng, mật khẩu, thiết lập thứ tự ưu tiên BOOT… -> Lưu vào CMOS RAM • Nạp hệ điều hành: chạy chương trình Bootstrap loader (lưu trong ROM BIOS) • Hệ điều hành nạp các driver từ ổ cứng vào trong bộ nhớ RAM 19 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối 20 Thiết bị ngoại vi và Kỹ thuật ghép nối ... - tailieumienphi.vn