huột máy tính là một thiết bị hỗ trợ sự giao tiếp giữa con người và máy tính thông qua giao diện đồ hoạ. Ngày nay chuột máy tính là một thành phần cơ bản, không thể thiếu được. Mặc dù đã có nhiều dạng giao tiếp khác có tính năng tương đương như chuột máy tính nhưng không ai có thể phủ nhận tác dụng của nó hoặc can đảm vất bỏ nó khỏi chiếc máy tính cá nhân của mình.

Chuột máy tính đầu tiên đã không sử dụng bi mà dùng các bánh xe theo hai phương (1964)

Chuột của Apple năm 1986 trên máy Mac

Cấu tạo một Trackball (quả lăn, tác dụng như chuột) cũng đã được sử dụng nhiều một thời.

Hai loại chuột kiểu trackball của Microsoft cho sự điều khiển bằng ngón trỏ (hình trên) hoặc ngón cái.

Touch pad ở các máy tính xách tay cũng là một thiết bị thay thế chuột máy tính.

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Chuột máy tính lần đầu tiên được phát minh vào năm 1964 bởi Douglas Englebart khi mà ông này làm việc tại Viện nghiên cứu Stanford (Stanford Research Institute - SRI, thuộc Đại học Stanford). Lúc này nó được gọi tên theo công dụng của nó một cách đơn giản là X-Y Position Indicator for a Display System mà không gọi là Chuột như ngày nay. Quả thật là trong thời gian đó thì các máy tính không sử dụng các hệ điều hành Windows như ngày nay, mà chủ yếu các hệ thống máy tính rất yếu, chậm chạp và làm việc với các dòng lệnh.

Xerox đã ứng dụng chuột máy tính vào hệ thống máy tính Alto mang tính cách mạng của hãng vào năm 1973, tuy nhiên rằng hệ thống này mới chỉ ở trong lĩnh vực nghiên cứu, thử nghiệm chứ không được sản xuất rộng rãi. Đến năm 1979 thì chuột máy tính lại được xuất hiện một lần nữa trong các hệ thống máy tính Alto với một ứng dụng sử dụng giao diện điều khiển đồ hoạ (graphical user interface - GUI) và người ta đã nhận thấy rằng giao tiếp đồ hoạ với chuột chính là tương lai của công nghệ máy tính.

Năm 1981 thì Xerox cho ra mắt hệ thống Star 8010 sử dụng chuột, nhưng chúng thì quá đắt và do tiếp thị kém nên hệ thống này không tồn tại được lâu. Apple cũng sử dụng chuột vào hệ thống máy tính có tên Lisa có giá: 10.000 USD vào năm 1983, do giá đắt quá nên chúng cũng không nổi tiếng và được sử dụng nhiều. Đến năm 1984 thì Apple cho ra đời dòng máy rẻ hơn: Macintosh và đây thực sự là dòng máy làm lên thành công cho Apple và ứng dụng chuột máy tính mới được biết đến một cách rộng rãi.

Sau này thì các hệ điều hành khác như OS/2, Microsoft Windows trên nền tảng hệ thống máy tính của Intel cũng đã phát triển về chuột máy tính, nhưng chúng đã xuất phát đầu tiên bởi Xerox và SRI (mặc dù một số bài báo cho rằng cả Xerox, Apple, Microsoft đều có công về phát minh ra chuột máy tính).

Cho đến ngày nay thì chuột máy tính đã trở thành một thiết bị không thể thiếu. Chúng đã biến đổi ngoại hình và các nguyên lý hoạt động sao cho tối ưu nhất, tận dụng các công nghệ mới nhất về quang học để giúp cho việc điều khiển trong thiết kế đồ hoạ cũng như trong lĩnh vực giải trí.

Trong một số dự đoán về công nghệ tương lai thì người ta còn cho rằng chuột máy tính sẽ được thay thế bằng các công nghệ giao tiếp với con người hoàn hảo hơn nữa. Và như vậy có khả năng là chuột sẽ không còn phát triển trong một, hai thập kỷ nữa (còn có người nhận định rất giật gân rằng chỉ sau 3 năm nữa là chuột biến mất[1], nếu điều này đúng thì có lẽ tôi cũng nên tích trữ một vài con để sưu tầm đồ cổ ^^)

YÊU CẦU VỀ CHUỘT

Khác với các thiết bị khác trên máy tính, chuột máy tính thì không có yêu cầu nhiều về thiết kế của nó. Chúng được mỗi hãng sản xuất thiết kế một kiểu theo ý định của họ, điều này khiến cho trên thị trường xuất hiện nhiều loại chuột khác nhau.

Cùng với thời gian mà chuột máy tính phát triển thì người ta còn sử dụng một phương thức khác để xác định toạ độ các điểm chuyển động tương đối - thiết bị này là Trackball. Trackball giống như một chuột bi được lật ngược lại, muốn điều khiển nó thì phải dùng tay để xoay quả cầu ở trên nó. Cho đến ngày nay thì Trackball được lai vào chuột theo kiểu: "di thì là chuột, vê tay thì là trackball" như một số sản phẩm minh hoạ tại hình bên. Chúng ít được sử dụng và xuất hiện trên thị trường, nhưng nếu đã sử dụng quen thuộc với chúng thì bạn sẽ nhận thấy rằng chúng làm cho cổ tay bạn thoải mái hơi và đỡ đau bởi có thể điều khiển chuột ở một vị trí cố định.

Để không có sự phát triển quá nhiều loại thiết bị gần tương tự như chuột hoặc có sự phát triển khác nhau dẫn đến không tương thích sản phẩm, khó tạo thói quen cho các loại máy tính khác nhau, hai hãng Microsoft và Logitech (là hai hãng sản xuất lớn nhất về chuột trong thời gian đó) đã đặt ra các tiêu chuẩn phổ thông của chuột gồm các thành phần như sau:

* Một thành phần mà bạn có thể cầm trên tay và di chuyển trên mặt bàn để điều khiển.

* Một thành phần phát hiện sự chuyển động dưới dạng bi di chuyển hoặc các cảm biến quang học. Mục đích của bộ phận này là nhằm phát hiện ra các sự thay đổi toạ độ của tay người điều khiển chuột để biến thành hai dạng toạ độ theo hai phương X và Y (quy ước) vuông góc với nhau.

* Nút cho lựa chọn (hai nút hoặc hơn, có thể nút cuộn dạng hình bánh xe và có một công tắc khi bấm vào bánh xe đó).

* Giao diện kết nối với hệ thống máy tính: Có thể là dây nối hoặc sử dụng các sóng vô tuyến, sóng ánh sáng để kết nối chuột với một bộ phận thu tín hiệu, bộ phận này kết nối với máy tính.

Có lẽ các tiêu chuẩn này khá bình thường khi bạn thường xuyên gặp các con chuột có hình dạng như vậy, nhưng quả thật là nếu không có nó thì có lẽ rằng gặp mỗi một hệ thống máy tính nào thì bạn lại phải học cách sử dụng chuột mất một thời gian để thành thạo với nó trong điều khiển.

Về sau này thì có một sự cải tiến trong các loại chuột của Microsoft đã được áp dụng cho nhiều loại chuột khác mà nó gần trở thành một chuẩn là bánh cuộn có dạng giống như bánh xe có thể quay vô tận ở mặt trên của chuột. Khi cần thao tác duyệt các trang web hoặc trình soạn thảo nào đó dài hơn một khung hình thì người sử dụng có thể dùng bánh xe chuột để cuộn xuống. Bánh xe còn có tác dụng như một nút thứ ba (nút giữa) khi bấm vào nó. Không những chỉ một bánh cuộn mà nhiều chuột cao cấp còn có đến hai bánh cuộn tại vị trí phía trên và ngang hông của chuột. Ứng dụng của bánh cuộn còn được áp dụng cả trên một số bàn phím máy tính (ví dụ như tôi đang sở hữu một bộ chuột+bàn phím không dây thì cũng có bánh cuộn này trên bàn phím).

CÁC LOẠI CHUỘT MÁY TÍNH THÔNG DỤNG

Chuột bi

Chuột bi thường là tên gọi được đặt cho loại chuột máy tính sử dụng một viên bi hình cầu cho sự phát hiện các chuyển động của nó. Đây là loại chuột mà được sử dụng nhiều trong thời gian trước đây bởi cấu tạo đơn giản, giá thành sản xuất thấp.

Nguyên lý hoạt động của chuột bi như sau (kết hợp xem hình):

* Một viên bi có vỏ bằng một lớp cao su nhẵn, trọng lượng đủ lớn để có thể lăn trong khung định vị của một hệ thống. Khi lăn chuột thì viên bi sẽ lăn cùng với hướng chuyển động của toàn thể chuột (1).

* Mỗi chuyển động của viên bi đều có thể được phân tách được ra thành hai phương chuyển động vuông góc với nhau, quy ước đặt là phương X và phương Y.

* Sự chuyển động của viên bi được tỳ vào một hệ thống trục bánh tỳ theo hai phương X và Y để chúng có thể làm quay các đĩa đục lỗ tại vành rìa (3). Tại các lỗ của hình tròn này theo hai phương thì có các hệ thống điốt phát quang và điốt cảm quang (mỗi đĩa có hai thiết bị như vậy một cặp) soi qua các lỗ để phát hiện sự chuyển động của đĩa đục lỗ này.

* Tín hiệu nhận được từ điốt cảm quang sẽ được đưa về mạch của nó để chuyển chúng thành tín hiệu toạ độ tương đối X và Y.

Nguyên lý làm việc của chuột bi

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chuột bi

Nhược điểm của chuột bi:

* Độ phân giải không cao, do sự cơ chế làm việc của chuột

* Tạo cảm giác nặng khi điều khiển bởi làm việc dựa trên ma sát

* Dễ bị tác động bởi bụi bẩn trên mặt bàn di chuột. Phải vệ sinh định kỳ nhằm để hạn chế tác động này.

Chuột quang

Chuột quang đã khắc phục khá nhiều nhược điểm của chuột bi truyền thống bằng cách bỏ hẳn cơ cấu cảm nhận sự di chuyển bằng viên bi, thay vào đó là một cơ cấu quang học. Sự phát triển của chuột quang thì được bắt đầu bằng một sự sử dụng những tấm bàn di chuột được chế tạo dành riêng. Ngày nay thì các chuột quang không còn phải sử dụng bàn di chuột nữa, thậm chí chúng còn hoạt động tốt trên các bề mặt bình thường không thuộc loại gương kính. Có được các tính năng này thì chuột đã được sử dụng các loại cảm biến quang học tiên tiến hơn so với những loại chuột quang trước đây.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chuột quang như sau:

Mặt cắt ngang một chuột quang dùng LED

Một điốt phát quang (LED) sẽ phát ra ánh sáng qua một hệ phản chiếu (giống như lăng kính) để chiếu xuống bề mặt di chuyển của chuột (mặt bàn, các bàn di chuột), một thiết bị cảm biến sẽ ghi nhận lại sự phản xạ các ánh sáng đó để có thể nhận biết được sự di chuyển của chuột bởi sự di chuyển của các vật trên bề mặt bàn di được phản xạ ánh sáng vào phần cảm biến (senser). Như vậy thì toàn bộ nguyên lý làm việc của chuột quang dựa vào các nguyên lý của quang học.

Do có thể cảm nhận được những sự di chuyển rất nhỏ bởi hình ảnh phản chiếu ánh sáng bị thay đổi nên chuột quang học có độ phân giải cao hơn so với chuột sử dụng bi.

Đa số những chuột sản xuất trong thời gian gần đây (đến năm 2008) thuộc loại chuột quang, chúng đã thay thế cho công nghệ chuột bi truyền thống với các nhược điểm của nó. Tuy có những ưu điểm so với chuột bi, nhưng chuột quang cũng có các nhược điểm sau:

* Kén chọn bề mặt làm việc để phù hợp hơn với sự phản xạ ánh sáng - theo đúng như nguyên lý làm việc phụ thuộc vào tính chất quang học. Một số mặt bàn bằng kính hoặc có tính chất của gương-kính sẽ làm chuột quang không hoạt động được. Tương tự như vậy đối với một số chất liệu hoặc cấu tạo phân tán phản xạ ánh sáng nhìn thấy phát tán ra các hướng khác nhau cũng không phù hợp với chuột quang (ví dụ bề mặt sợi vải mịn...)

* Do tính chất làm việc là dựa trên sự cảm ứng nên có một số chuột quang chất lượng không tốt sẽ có hiện tượng con trỏ tự động di chuyển (nhỏ) khi mà bản thân chuột không hoạt động (tức là bất động), hiện tượng này gây lên sự khó chịu đối với người sử dụng.

* Để tiết kiệm năng lượng nên chuột quang chỉ bật đèn LED ở chế độ hoạt động khi mà phát hiện có sự di chuyển chuột. (đèn sáng ở mức độ công suất thiết kế, còn lại trong thời gian không di chuột thì đèn này sáng yếu hơn), do đó trong thời điểm bắt đầu sử dụng chuột thì có tác động chậm hơn một chút - tức là không tức thời. Nhược điểm này không ảnh hưởng nhiều và đa số người sử dụng không nhận ra.

Phần làm việc của một chuột laser có độ phân giải tới 2500 dpi

Mouse Logitech G5 dành cho game có các quả "tăng trọng" để phù hợp với tay cầm và cảm giác trọng lượng với game thủ.

Hiện nay trên thị trường Việt Nam có bán nhiều loại chuột quang có chất lượng thấp, đa phần chúng làm việc không chính xác hoặc có độ phân giải thấp, hoạt động không ổn định. Tôi đã tháo một vài con chuột như vậy (khi nó hỏng) và có một số cảm nhận về nguyên nhân như sau:

* Bề mặt tiếp giáp với mặt bàn làm việc được thiết kế không đều, tạo ra sự không song song với mặt bàn dùng cho di chuyển chuột.

* Hệ quang học được lắp ẩu do quá trình lắp ráp năng suất cao. Đèn LED được hàn theo các chân được cắt và bẻ quặt sẵn nhưng nhiều trường hợp lại không đúng tiêu cự cho hệ thống.

Những sự lệch này nếu như chịu khó quan sát sẽ dễ dàng điều chỉnh được chúng để đảm bảo làm việc tố hơn. Nhưng cũng nhắc lại rằng không phải chuột nào cũng cần điều chỉnh, mà chỉ nên hiệu chỉnh lại trong các loại chuột có giá thành thấp, chất lượng thấp mà thôi.

Chuột laser

Laser được ứng dụng vào chuột quang nhằm làm khắc phục một số nhược điểm mà việc sử dụng ánh sáng phát ra từ các điốt LED.

Tia lade nhỏ và mảnh hơn các đi ốt LED phát quang đã làm tăng độ phân giải của chuột laser lên đến 2.000 dpi và còn có thể cao hơn nữa (2500 dpi như hình mình hoạ hoặc có thể lên tới 3.200 dpi[2][3]). Điều này hoàn toàn đáp ứng được cho các game thủ hoặc những người làm việc liên tục với thiết kế đồ hoạ.

Chuột laser hiện nay có số lượng sản xuất ít hơn do chưa được sự chú ý của người sử dụng, một mặt khác giá thành của chúng cũng cao hơn loại chuột quang thông thường.

Lưu ý rằng chuột laser có nhiều độ phân giải khác nhau, chúng có riêng một nút nào đó hoặc một phương thức nào đó để có thể điều chỉnh chế độ hoạt động của mình từ những độ phân giải này sang độ phân giải khác mà không nhất thiết phải điều chỉnh bằng phần mềm hoặc cài đặt driver. Ví dụ loại chuột Genius mà tôi đang dùng thì chế độ chuyển độ phân giải giữa 800 dpi/1.600 dpi là bấm cả ba nút : Trái-Giữa-Phải đồng thời với nhau. Vậy nên nếu sử dụng chuột laser thì bạn nên đọc các tài liệu kèm theo khi mua hoặc xem các tính năng nào đó trên website của hãng sản xuất.

Chuột quang (mà đa phần là chuột laser) muốn mở rộng được các tính năng của nó thì cần có các tính năng sau:

Đặc tính Lợi ích

Độ phân giải 800 dpi Cải thiện sự điều khiển chính xác

Kích thước cảm biến lớn Cải thiện tốt hơn so với các bề mặt có sự đồng đều về hình ảnh: Ví dụ các vân, thớ gỗ trên mặt bàn.

Kiểm soát sự biến đổi tốc độ cao Giúp cho sự điều khiển chuột đáp ứng được với các tốc độ cao: ví dụ đối với các game đòi hỏi sự điều khiển tốc độ cao.

Bộ cảm biến kép Tốc độ cao hơn, phù hợp đặc biệt với các game tốc độ cao.

Tôi nghĩ rằng nên khuyên bạn sử dụng các chuột quang sử dụng công nghệ laser cho mình. Tôi đã sử dụng một chuột laser cho máy tính xách tay để có thể dã chiến đối với đa số mặt làm việc mà mình bắt gặp: Chỉ cần một mặt phẳng thì chuột laser đã dễ dàng điều khiển cho dù chúng nhấp nhô.

Vì giữa chuột quang sử dụng công nghệ đèn LED và laser khó phân biệt nên bạn cần chú ý những điểm sau đây:

1. Chuột laser thường ghi rõ trên thân nó dòng chữ "laser", còn chuột quang thường ghi dòng chữ "optical".

2. Khi làm việc, chuột quang phát ra ánh sáng màu hồng, còn chuột laser thì không phát ra bất kỳ ánh sáng nhìn thấy nào cả.

GIAO TIẾP VỚI PC

Một PS/2-USB adapter dùng sử dụng chuột USB trên hệ thống cũ (không có USB hoặc có các cổng này hạn chế)

Là một thiết bị ngoại vi nên chuột chắc chắn phải giao tiếp với PC thông qua một ngõ giao tiếp nào đó. Có các kiểu giao tiếp sau đây đã được sử dụng đối với chuột máy tính:

* Cổng nối tiếp: COM (RS-232)

* Cổng dành riêng cho chuột: PS/2

* Cổng USB

Ngoài ra thì chuột còn sử dụng các cổng khác như: Cổng hồng ngoại, bluetooth, sóng radio...nhưng đây chỉ là hình thức kết nối từ chuột không dây đến một bộ thu, rồi từ bộ thu này sẽ kết nối vào máy tính thông qua các cổng thông dụng dã nói ở phía trên (đa số thường là USB).

Trong thời gian đầu tiên thì chuột được kết nối với máy tính thông qua các cổng tuần tự, ban đầu là cổng 25 chân, sau đó đến các cổng 9 chân. Các cổng này được ký hiệu là COM1 và COM2 để thuận tiện cho quá trình tìm kiếm các thiết bị trong quá trình kiểm tra phần cứng, sau này thì cho phép đến các cổng COM3, COM4 hoặc thậm chí một số loại đời sau cùng thì còn đến cả COM14.

Năm 1987 thì IBM đã cho ra đời cổng dành riêng cho các thiết bị điều khiển, nó là PS/2. Từ đó thì hầu như các loại bo mạch chủ hoặc các máy tính được sản xuất của các hãng riêng thì đã sử dụng giao tiếp PS/2 cho chuột và bàn phím. Đến vài năm gần đây thì PS/2 đã thưa thớt dần bởi các chipset thế hệ mới và các IC hỗ trợ đã có thể cho phép mở rộng nhiều hơn số cổng USB, do đó thì chuột hay như bàn phím đã chuyển sang giao tiếp USB bởi các lợi thế của nó so với PS/2.

Ngày nay, đa số chuột đều sử dụng cổng USB bởi chúng có nhiều lợi thế hơn so với các cổng truyền thống. Những lợi thế của chuột cổng USB thường là:

* Tuân theo yêu cầu "cắm-là-chạy", có nghĩa là ngay sau khi cắm vào máy tính thì chuột có thể hoạt động được ngay. Đây là một lợi thế rất lớn cho các loại chuột sử dụng giao tiếp USB so với các cổng trước đó: Ví dụ như với một chuột cổng PS/2 thì trong quá trình hoạt động nếu gắn thêm chuột thì chuột này không thể làm việc được ngay với hệ điều hành đang sử dụng, chỉ có thể khởi động lại hệ thống thì chuột mới làm việc.

* Có tốc độ truyền dữ liệu cao hơn so với các cổng truyền thống do đó đáp ứng tốt hơn về tốc độ. Với các chuột PS/2 thì thường làm việc với tần số khoảng 40 Hz, nhưng với chuột sử dụng USB tần số có thể đến 125 Hz và cao hơn nữa trong các chuẩn USB 2.0, 3.0.

* Mỗi cổng USB có thể trở thành các USB hub để mở rộng nhiều hơn số cổng USB trên các bo mạch chủ. Điều này không có ý nghĩa nhiều đối với các loại thiết bị chuột và bàn phím riêng lẻ, nhưng chúng lại có thể thuận tiện cho các loại chuột không dây: Từ một kết nối duy nhất vào máy tính thì bộ phận thu phát tín hiệu có thể làm việc với cả bàn phím và chuột.

Một số bo mạch chủ đời mới còn loại bỏ các cổng PS/2 ra khỏi cụm I/O của mình, có lẽ rằng nhà sản xuất đã tin tưởng rằng hai thiết bị sử dụng chuột đã được dùng với giao tiếp USB. Như vậy, nếu phải lựa chọn mua chuột thì bạn hãy chọn loại giao tiếp USB để tận dụng tốt các ưu thế trên (trừ các trường hợp cho các máy tính quá cũ không có nhiều cổng USB mà thôi).

CHUỘT KHÔNG DÂY

A: Vị trí làm việc của chuột hồng ngoại. B (4): khoảng không gian không hoạt động được. 2: Ngoài khoảng cách không hoạt động được. 1: Vị trí lý tưởng. 3: Bị chắn bởi vật nào đó: Không hoạt động được. Wi-fi và bluetooth không bị nhược điểm này.

Chuột không dây tất nhiên là loại chuột mà chúng không có dây kết nối với máy tính. Đây là loại chuột mà đã được sử dụng khá nhiều trong thời gian gần đây.

Xuất phát về chuột không dây là chúng giải quyết sự vướng víu của dây dẫn được gắn vào chuột khiến cho việc điều khiển có thể gặp vướng mắc hoặc hạn chế, khó chịu, tạo ra các trở lực không đều ở các điểm di chuyển khác nhau. Sau này thì chuột không dây còn có một mục đích nữa là phục vụ cho sự gọn nhẹ của các máy tính xách tay muốn sử dụng chuột ngoài và sự điều khiển trong giải trí số ở gia đình với các màn hình lớn cho hệ thống máy tính giải trí kết hợp ti vi.

Trong mọi trường hợp thì hệ thống chuột không dây luôn phải kết nối với máy tính thông qua một bộ thu tín hiệu để nhận tín hiệu phát đi từ thân chuột (do nguyên lý hoạt động nên các loại chuột đều không quan trọng tín hiệu phản hồi từ máy tính đến trực tiếp chuột, do đó chuột không dây chỉ cần bộ phát tín hiệu tại thân chuột).

Cách thức mà các loại chuột không dây phát tín hiệu qua không gian về đến bộ thu tín hiệu thông qua các hình thức sau:

* Hồng ngoại (IR)

* wi-fi

* Bluetooth

Quy trình đưa tín hiệu về toạ độ từ chuột đến máy tính như sau:

1. Chuột nhận ra sự di chuyển của nó theo cách thông thường

2. Bộ phận phát sóng (hoặc ánh sáng) sẽ phát đi sóng có lai tín hiệu về toạ độ đó

3. Bộ phận thu sóng tiếp nhận sóng qua không gian, phân tách thành tín hiệu về sự di chuyển chuột giống như tín hiệu chuẩn.

4. Dây dẫn từ bộ thu về máy tính giống như đoạn dây thông thường.

Liệt kê bốn bước trên thì tôi có một cảm nhận rằng chuột không dây sẽ gây ra một thời gian trễ nhất định về sự điều khiển. Sự trễ này đối với các thao tác thông thường thì không ảnh hưởng nhiều và người sử dụng khó nhận biết được, nhưng khi chơi các game tốc độ thì người chơi sẽ có cảm giác về độ trễ này. Trên thực tế thì tôi đã sử dụng một bộ bàn phím và chuột không dây để sử dụng cho chiếc máy tính để bàn của mình, nhưng quả thật rằng với một số game đã cảm thấy khó chịu với phản ứng chậm khi điều khiển. Đây là những ý chính mà tôi muốn lưu ý đối với các bạn khi sử dụng chuột không dây (bởi là một bài học của tôi khi nhận ra sự sai lầm khi mua bộ kit bàn phím+chuột với giá ~50USD: nếu như dùng để mua bộ kit có dây sẽ đạt được loại chất lượng cao hơn).

Xin lưu ý về một nhược điểm nữa của chuột không dây là chúng thường sử dụng giao tiếp USB, do đó một số hệ thống cũ không hỗ trợ nên sẽ không sử dụng được bàn phím và chuột không dây với cổng USB khi khởi động vào DOS (phục vụ sửa chữa, phục hồi hệ điều hành).

ĐIỆN NĂNG CHO CHUỘT

Bên trong chuột luôn có các thiết bị sử dụng điện năng, chúng là các hệ thống đi-ốt phát quan và điốt cảm quang, các IC, đèn LED...và do đó chúng đều phải sủ dụng điện năng. Với các giao tiếp như COM, PS/2, USB thì máy tính sẽ cung cấp một nguồn điện 5V cho chúng hoạt động.

Một chuột wireless cùng với phần đế cắm + sạc của nó Chuột bi không dây với pin của nó

Đối với các chuột không dây thì cần phải có các pin để chuột hoạt động. Thường là các chuột không dây sử dụng 02 pin với điện áp 2,4 đến 3 V cho chuột hoạt động. Do tính chất sử dụng pin liên tục nên hầu hết các chuột không dây đều sử dụng pin sạc để giảm chi phí sử dụng.

Dòng điện định mức đối với các chuột thường nhỏ hơn 100 mA. Với các chuột không dây thì người ta chú trọng đến công suất tiêu thụ cho chuột bởi pin nuôi của chúng có các giới hạn về thời gian hoạt động, do đó một số loại chuột này là loại chuột bi (hình minh hoạ) mà theo sự phát triển của công nghệ là cọc cạch.

Trong một số trường hợp khi tắt máy tính thì chuột quang vẫn có thể có đèn đỏ khi nhấc chúng lên khỏi mặt bàn làm việc, có một vài khả năng dẫn đến điều đó:

* Đối với chuột có dây và nguồn cung cấp cho chuột được lấy từ nguồn 5Vsb (xem thêm nguồn máy tính).

* Nếu như là chuột không dây thì chúng luôn luôn hoạt động để gửi tín hiệu toạ độ về máy tính mỗi khi có sự chuyển động, do đó cho dù có tắt máy tính thì chuột vẫn hoạt động.

Như vậy thì việc tắt máy tính rồi mà bạn vẫn nhìn thấy chuột như đang hoạt động thì đó là điều bình thường (tôi thấy có một số bạn thắc mắc về điều này và tỏ ý lo ngại nên viết phần này vào đây).

TRÌNH ĐIỀU KHIỂN (DRIVER)

Nếu một chuột bình thường thì hầu hết các hệ điều hành đã cài đặt sẵn trình điều khiển cho nó bởi chuột máy tính hiện nay được coi là một thiết bị cơ bản - ít khi thiếu được trong hệ thống - nên các trình điều khiển mặc nhiên có sẵn đối với các tính năng cơ bản.

Chuột quang (không laser) khi làm việc sẽ phát ánh sáng màu hồng, hoặc đỏ. (Ảnh phát sáng khi hơi nhấc đầu chuột quang lên một chút)

Driver cho phéi tuỳ chỉnh chức năng chuột

Chuột này ngộ nghĩnh không chịu dược :D

Hix, chuột này sợ quá!

Một chuột máy tính giống hình máy bay, [>nguồn]

Tuy nhiên, đối với các chuột có sử dụng các tính năng mở rộng như: Chuột có nhiều nút mở rộng, chuột dành riêng cho game thủ, chuột dành riêng cho Internet...thì lại cần thiết phải cài đặt một trình điều khiển (hoặc phần mềm) để hệ thống có thể nhận diện được chúng và làm việc chính xác với các tính năng đó.

Hầu hết chuột đều có các tính năng giao tiếp với máy tính theo các chuẩn, do đó mà nếu không cài đặt trình điều khiển thì các tính năng cơ bản cũng được kích hoạt (còn các tính năng mở rộng thì không, bởi vì hệ thống không thể tự nhận biết ra được chúng bao gồm các tính năng nào).

Một số phần mềm của các driver khác mà không liên quan đến một số nút điều khiển cụ thể nào đó thì cũng có thể được sử dụng chung cho các loại chuột khác. Ví dụ như tôi nhận thấy có một số phần mềm/tiện ích dành riêng cho một loại chuột nhất định nào đó (bán kèm) nhưng chúng lại có tác dụng cho các loại chuột khác khi cắm vào máy tính được cài phần mềm đó.

THOẢI MÁI VỚI CHUỘT

Bàn di chuột

Đi kèm chuột có lẽ các các tấm đế di chuột (mousepad). Đây có vẻ là một thiết bị xa xỉ đối với người sử dụng bình thường bởi chúng khá đắt, có những tấp mouse pad giá đắt gấp 3-4 lần giá bán của một chuột máy tính thông thường.

Bàn di chuột có công dụng giúp cho mặt tiếp xúc của chuột đối với mặt bàn là đồng đều nhất theo mọi hướng. Các bề mặt làm việc thường thấy như mặt bàn hay ngay như bàn di có chất lượng bình thường thì tính chất đồng đều về bề mặt theo mọi phương là khó mà đạt được, do đó các loại bàn di chuột cao cấp ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu tiếp cận đến những sự hoàn hảo này. Chúng làm tăng độ chính xác đến mức gần như tuyệt đối cho những người có cảm giác tốt về điều khiển chuột - phù hợp với các game thủ thường xuyên chơi game. Tuy nhiên, trong các công việc hàng ngày thì chúng có vẻ không tương xứng đối với số tiền bỏ ra cho hiệu quả đạt được bởi vì đa số người sử dụng điều khiển chuột không cần thiết điều khiển chính xác một cách tinh tuý trong thời gian ngắn nhất giống như xác định toạ độ trong các game.

Ergonomic mousepad Kensington mousepad

Bàn di chuột không những có tác dụng đối với các loại chuột bi thì bàn di còn có công dụng đối với cả các loại chuột quang.

Bàn di chuột thường cấu tạo sao cho người sử dụng chúng có cảm giác thoải mái nhất, do đó chúng có một phần lồi lên để đỡ cổ tay phải (hoặc tay điều khiển chuột, giả sử là tay trái đối với những người thuận tay này)

Thiết kế: Kích cỡ, hình dạng, dây dẫn

Sự phát triển của chuột máy tính thì ngày càng chú trọng đến sự thoải mái cho người điều khiển chúng. Từ những thiết kế dạng hộp khối bằng gỗ rất lớn của con chuột máy tính đầu tiên, đến các loại chuột của Apple cho máy Mac với dáng dấp cục mịch cho đến các loại chuột cao cấp ngày nay thì đã có những sự thay đổi phải nói rằng "một trời một vực".

Chuột máy tính cao cấp ngày nay đã chú trọng đến từng chi tiết nhỏ nhất nhằm giúp cho người điều khiển nó được thoải mái nhất có thể: Từ những miếng tải trọng tính đến từng gam để tạo ra độ nặng phù hợp của chuột (ảnh minh hoạ phía trên) cho đến hình dáng thiết kế mà bàn tay con người ôm vào một cách thoải mái nhất, vừa vặn nhất.

Dây dẫn chuột cứng đơ trong các loại chuột giai đoạn trước đây đã được thay thế bằng dây dẫn mềm mại hoặc không cần dùng dây dẫn. Độ lớn của chuột cũng được thiết kế sao cho phù hợp với các bàn tay con người ở lứa tuổi trẻ hoặc già.

...Đây là những yếu tố mà xin lưu ý với bạn thêm mà thôi. Khi mua chuột, hãy cố thử xem chúng có phù hợp, vừa vặn đối với bàn tay của bạn hay không - bởi vì bạn sẽ sắp có một thời gian dài làm việc với chúng.

CHÚ THÍCH

1^. Chỉ 3 năm nữa, chuột máy tính sẽ 'tuyệt chủng', Lê Nguyên (theo BBC), 19/7/2008.

2^. Raven SST-RVM01B, với độ phân giải 3.200 dpi. (en)

3^. Logitech G9 SKU 910-000173 độ phân giải từ 200-3.200dpi (en)

XEM THÊM

Lịch sử chuột máy tính qua những thời kỳ, đăng trên VietnamNet. (2006)

Chuột ngộ nghĩnh, khác thường:

Chuột máy tính không dây hình chiếc ô tô, trên Sức trẻ Việt Nam.

Chuột máy tính có hình dạng chiếc bút nhớ trên Megabuy.vn

Tr Minh Linh (21/9/2008)

(Mục từ tương tự về chuột cũng được tôi viết trên vi.wiki, tuy nhiên tôi đã phát triển entry này trên một entry cũ trước đây trên blog với tên gọi "Lựa chọn loại chuột máy tính nào")

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

4 nhận xét/bình luận

Thứ ba, ngày 16 tháng chín năm 2008

RAM máy tính (Random Access Memory)

RAM máy tính (Random Access Memory) là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên được sử dụng trong toàn bộ các hệ thống máy tính cá nhân hoặc các hệ thống máy tính nói chung. RAM có chức năng ghi lại dữ liệu nhiều lần trong một khoảng thời gian ngắn tính bằng miligiây (ms). RAM thường mất hết dữ liệu lưu chứa khi ngừng cung cấp điện năng cho chúng.

RAM là một thành phần rất quan trọng quyết định đến sự làm việc của một chiếc máy tính. Có lẽ rằng đa số những người sử dụng máy tính đều nhắc tới RAM và tính năng của chúng trong việc làm tăng hiệu suất làm việc, nhưng hiểu sâu về chúng thì con số đó lại không nhiều.

RAM là một đề tài đã được nói đến rất nhiều trong các entry, các mục từ trong từ điển hay như các các topic của diễn đài, thiết tưởng không còn gì cần phải nói thêm về nó, nhưng có lẽ rằng với tham vọng viết về các bộ phận của một chiếc máy tính thì tôi cũng cố viết entry này theo cách riêng của mình.

Xin lưu ý rằng tôi coi như bạn sẽ đọc các phần tài liệu tham khảo (dạng liên kết có thể truy cập bằng Internet được) nên có thể bỏ qua nhiều phần đã có ở các tài liệu hoặc chú thích được dẫn trong entry này. Cũng như các entry khác thì entry này không được sao chép nguyên văn bất kỳ đoạn nào ở đâu đó trên Internet (^_^).

Tại sao lại gọi là "Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên" ?

Các loại RAM động (cổ điển); [Nguồn ảnh]

Bạn có thể thấy phần định nghĩa ở trên nói rằng RAM là viết tắt của cụm từ tiếng Anh mà nội dung của nó là "Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên", vậy thì tại sao lại phải là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên? Thế thì có cái gì là không truy cập ngẫu nhiên được không?

Bộ nhớ là đã nói đến một cái gì đó để có thể lưu trữ lại những thông tin đã xảy ra. Chúng ta gặp nhiều về chúng: Những chiếc đĩa hát cổ điển, những băng cát xét có độ dài 60 phút hoặc 90 phút rất thông dụng trong một thập kỷ trước, những chiếc đĩa compact (CD, DVD...) ngày nay. Trong máy tính thì bạn còn gặp một dạng bộ nhớ thông dụng nữa là cái ổ cứng.

Trong nhóm những thiết bị (hoặc những thứ) nói ở trên cũng được phân thành hai loại: Truy cập tuần tự và truy cập ngẫu nhiên.

Sự truy cập tuần tự có nghĩa là muốn lấy một dữ liệu nào đó thì bạn phải lấy dữ liệu trước đó, xong mới đến dữ liệu tiếp theo mà không thể nào lấy đúng dữ liệu mình mong muốn một cách ngay lập tức được. Tiêu biểu cho dạng này là các đĩa nhựa cổ điển ghi âm thanh và băng từ. Lấy ví dụ ở băng từ cát xét thì bạn muốn nghe một bài hát nào đó đã được ghi lại thì chỉ có cách: Hoặc nghe lần lượt đến bài yêu thích, hoặc là "tua" đi đến một đoạn nào đó mà bạn nghĩ rằng nó sẽ chứa bài hát yêu thích của bạn. Đây chính là cách tuần tự.

Còn truy cập ngẫu nhiên là sao? Đó là bạn có thể truy cập ngay lập tức vào dữ liệu muốn lấy. Ví dụ đơn giản cho điều này là bạn đọc một cuốn sách nào đó, mà cuốn sách này thì có mục lục trình bày rất rõ ràng, vậy thì việc bạn muốn đọc một phần nào đó thì chỉ cần xem mục lục rồi giở ra đúng trang mình cần để đọc nội dung. Đĩa cứng, đĩa quang...cũng có các cách như vậy để có thể truy xuất dữ liệu một cách ngẫu nhiên, làm giảm thời gian làm việc với các dữ liệu của nó.

Và như vậy thì RAM máy tính cũng thuộc một dạng bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. Đây là những khái niệm mở đầu mà thôi, ở phần sau có lẽ rằng bạn sẽ thấy sự truy cập ngẫu nhiên là như thế nào trong cách làm việc của RAM.

CPU liên quan thế nào với RAM?

RAM rất quan trọng trong sự hoạt động của CPU bởi tốc độ của nó. Để biết được điều này xin xem lưu đồ mà CPU đã muốn lấy dữ liệu như thế nào trong quá trình xử lý của mình

* CPU thì chỉ xử lý trên các dữ liệu. Nó không tự sinh ra dữ liệu để phục vụ cho mình nên nó luôn cần đến dữ liệu nhị phân ở đâu đó cung cấp cho nó.

* CPU đòi hỏi RAM ở cache của nó theo thứ tự cache L1 gần nhân CPU nhất, cache L2.

* Nếu cache không thấy, nó đòi hỏi ở RAM chính của hệ thống - tức là các modul RAM mà được nói đến như mục đích chính của entry này.

* Nếu dữ liệu đó ở RAM không sẵn có, nó đòi hỏi ở các dạng lưu trữ khác xa hơn: Ổ cứng, Ổ quang, các loại thiết bị nhớ USB flash...

Do đòi hỏi của CPU nên RAM là bộ nhớ được coi là chính trong hệ thống. Với mỗi sự phát triển của công nghệ CPU thì càng ngày càng cần sự vận chuyển dữ liệu giữa CPU và RAM nhanh hơn, do đó quá trình phát triển của RAM cũng rất sôi động không kém gì đối với sự phát triển của công nghệ CPU.

SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA RAM

RAM thì về cơ bản chúng được phân thành hai loại dựa trên nguyên lý chứa dữ liệu của nó, đó là RAM tĩnh và RAM động.

RAM động

Sơ đồ mạch RAM động (cổ điển)

RAM động (Dynamic RAM) hoặc viết tắt là DRAM là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên mà trong quá trình hoạt động của nó thì dữ liệu chứa trên các đơn vị nhớ bị biến mất dần theo thời gian. Khái niệm này thì trái với RAM tĩnh mà ở phần dưới sẽ nói.

Để nói về RAM động thì cũng phải nói một chút về cơ chế của RAM hoạt động như thế nào. Bạn có thể nhìn thấy hình ảnh đầu tiên của entry này, chúng là các IC (integrated circuit) được gắn trên các thanh có nhiều tiếp điểm dành cho việc cắm vào bo mạch chủ. Như vậy thì RAM cũng không có hình dáng gì khác so với nhiều linh kiện điện tử mà bạn thường gặp, có nghĩa là chúng có các IC.

Bên trong các IC đó thì chứa rất nhiều transistor và các tụ điện. Để lưu trữ bộ nhớ thì nhất định chúng phải chứa các tín hiệu có và không hoặc nói cách khác là 0 và 1 (mà tôi đã có lần giải thích về trạng thái có và không trong entry này).

RAM động thì dùng các trasistor và các tụ điện để chứa trạng thái nhớ của nó (tức là nhớ đến trạng thái 0 hoặc trạng thái 1): Khi tụ được nạp điện thì nó ở trạng thái 1, khi tụ bị rò rỉ hoặc phóng điện làm cho mất hết điện tích chứa trên nó thì coi như nó sẽ lưu trạng thái 0. Như vậy là với mỗi một transistor và một tụ điện sẽ ghi nhớ một bit dữ liệu.

Hình minh hoạ về sự làm tươi của RAM động. [Nguồn VOZforum, phần xem thêm]

Transistor trong mạch điện (như hình) có nhiệm vụ nạp đầy điện cho tụ điện để lưu trữ một giá trị 1 (còn không nạp thì nó là giá trị 0 của bit). Nhưng không giống như các tụ điện có điện dung lớn khác mà bạn có thể đã biết thì tụ điện trong IC nhớ này chỉ có một dung lượng khá nhỏ, và chúng bị rò rỉ điện giữa hai bản cực sang nhau sau một khoảng thời gian nhỏ (cỡ vài ms). Sau một thời gian ngắn như vậy thì trasistor lại phải nạp lại điện cho tụ, và quá trình lưu trữ dữ liệu trên DRAM thì liên tục phải nạp điện - hay nói một cách khác là làm tươi dữ liệu của chúng - hoặc một cách khác là lại cấp điện vào tụ để duy trì giá trị được nhớ ở đó.

Bạn hình dung sự hoạt động này giống như một chiếc thùng bị thủng lỗ: Khi muốn duy trì một mức nước nhất định thì cần duy trì việc xả nước vào thùng, sau khi ngừng xả thì nước lại bị rò hết, nếu vẫn muốn giữ mức nước của thùng lớn hơn một giá trị nào đó (để duy trì giá trị 1) thì lại phải đổ nước vào thùng....quá trình này lặp lại liên tục. Trong DRAM thì quá trình nạp lại điện cho tụ như vậy xảy ra với một số lượng lớn lần trong một giây.

Bạn nhìn hình minh hoạ sẽ thấy một cụm gồm 4 hàng và 4 cột các phần tử nhớ. Chúng được đánh dấu theo các hàng và các cột địa chỉ để xác định vị trí nhớ dữ liệu. Nếu muốn ghi dữ liệu vào một ô nào đó thì cần xác định địa chỉ theo hàng và cột để có thể nạp điện vào tụ của địa chỉ đó. Tương tự như vậy thì khi đọc dữ liệu ra thì một mạch thuật toán sẽ so sánh các mức năng lượng còn chứa trong tụ điện để xác định giá trị mà nó đang chứa. Vậy nếu bạn thắc mắc rằng mức năng lượng này đang bị mất đi bởi sự rò rỉ điện qua tụ thì sao? Không ngại điều này, bởi vì trong kỹ thuật số thì giá trị 1 được xác định nếu như chúng lớn hơn một thông số nào đó. Chẳng hạn như thế này: Tụ điện chứa các điện tích khiến cho hiệu điện thế của nó là (ví dụ thôi nhé) 10 Vôn, chúng cứ từ từ giảm dần điện tích do bị rò rỉ xuống các mức 9 V; 8 V..cho đến 0 V. Khi này thì người ta sẽ lấy một mức giá trị nào đó để coi như trên nó tương đương với 1 - chẳng hạn cứ trên 6 V là giá trị có - tức là 1 - và dưới là giá trị không - tức là 0. Đó chính là điều mà dữ liệu được đọc ra đảm bảo không bị sai sót. Còn quá trình đọc dữ liệu sẽ luôn phải chú ý đến sự làm tươi điện tích chứa trên các tụ điện. Những điều này thì một mạch điện sẽ cần đảm bảo cho chúng làm việc đúng và tương thích.

Một ô nhớ của SRAM chứa 6 transistor [nguồn ảnh]

Trong chế độ làm việc của DRAM sẽ phải qua nhiều công đoạn cho việc đọc dữ liệu và ghi dữ liệu vào các ô nhớ. Tuy nhiên khoảng thời gian này thì không lớn, chúng chỉ tính bằng ns (nano giây, 1 ns bằng một phần một tỷ của 1 giây). Người ta đánh giá các DRAM hoạt động thông qua khoảng thời gian bắt đầu tính từ thời điểm đọc dữ liệu của một ô nhớ cho đến khi nạp dữ liệu vào ô nhớ đó. Trong một ví dụ rằng một DRAM với thời gian 70 ns thì có nghĩa rằng đó là khoảng thời gian tiến trình đó hoạt động thành công (đọc dữ liệu ra và nạp dữ liệu vào).

RAM tĩnh

RAM tĩnh (Static RAM, viết tắt SRAM) thì không có cơ chế làm việc giống như RAM động (DRAM) ở trên. Việc ghi nhớ dữ liệu thì không sử dụng các tụ điện nữa mà chúng sử dụng một tổ hợp đến 6 transistor cho một ô (cell) nhớ.

4 transistor trong hình minh hoạ bên phải về SRAM làm nhiệm vụ lưu trữ trạng thái 0 hoặc 1 trong một mạch nghịch đảo. Hai transistor còn lại thì làm nhiệm vụ kiểm soát việc đọc và ghi dữ liệu vào mạch. Rõ ràng rằng trong sơ đồ này thì chúng ta không nhìn thấy sự hiện diện của các tụ điện - và do đó thì chúng không bị biến mất điện tích được nạp ở các tụ điện. Đây là lý giải mà người ta đặt tên loại RAM này là RAM tĩnh.

Một mặt khác thì do không sử dụng tụ điện nên RAM không cần phải có sự nạp điện nhằm tránh sự rò rỉ điện tích giữa các bản cực, vậy nên bỏ qua yếu tố này thì tốc độ của RAM tĩnh tăng lên đáng kể. Nhưng chúng thì nhiều linh kiện hơn nên trong một đơn vị diện tích (so với RAM động) sẽ chứa được ít bộ nhớ hơn và do đó thì tổng thành sản xuất sẽ cao hơn RAM động (DRAM).

RAM tĩnh vs RAM động?

Cache L2 (loại SRAM) chiếm 1/3 diện tích một CPU Pentium !!! (đời cũ). Các CPU mới có thể chiếm diện tích nhiều hơn.

RAM tĩnh chỉ được sử dụng cho những vị trí cần làm việc với tốc độ cao, một ví dụ là chúng là bộ nhớ cache nằm bên trong các CPU. Trái ngược lại với RAM tĩnh thì RAM động được sử dụng trong các loại bộ nhớ chính của máy tính thông thường. Phần nhiều là chúng ta biết đến RAM động như hình minh hoạ đầu tiên của entry này.

Tại sao lại không sử dụng RAM tĩnh thay cho RAM động để làm các modul cho máy tính ngày nay? Có vẻ như chúng đắt quá chăng? Điều này thì không hợp lý, bởi vì giá thành của RAM tĩnh có cao đến mấy thì chúng vẫn có thể được một số người sử dụng cao cấp chấp nhận, và dần dần thì việc bán được nhiều sản phẩm sẽ hạ giá thành sản xuất. Có lý do khác hơn: đó là dện tích mà RAM tĩnh chiếm dụng bởi 6 transistor so với một cặp một transistor và một tụ điện. So sánh điều này có nghĩa là RAM tĩnh có mật độ linh kiện cao hơn nhiều so với RAM động. Thật vậy, với cùng một diện tích thì RAM động có thể chứa một dung lượng 64 MB nhưng với RAM tĩnh thì chỉ là 2 MB.

Điều này khiến cho bạn giải toả được thắc mắc rằng tại sao lại không làm cách cache của CPU có dung lượng cao lên. Qua các hình ảnh về cache của CPU thì dễ thấy rằng chúng chiếm đến 1/3 diện tích của toàn bộ lõi CPU.

PHÂN BIỆT MỘT SỐ TÊN CỦA RAM

Thế nhưng các loại RAM không chỉ có hai loại RAM tĩnh và RAM động được nêu ở trên, chúng đã được phát triển thành rất nhiều loại khác nhau cho đến ngày nay khiến cho bạn bối rối về chúng. Do vấn đề chi phí sản xuất và sự chiếm dụng các khoảng không gian nên RAM tĩnh không được phát triển thành các modul RAM để ta có thể thay thế, nâng cấp với ưu thế về tốc độ, chỉ còn sự biến đổi công nghệ của RAM động - tức là các loại DRAM cho đến ngày nay.

Thời điểm mà các loại RAM được sử dụng, tính đến 2006

Nhìn vào biểu đồ về thời điểm bắt đầu sử dụng của một số loại RAM như hình bên trái, bạn sẽ nhận thấy có nhiều loại. Biểu đồ đó không được vẽ cho đến thời điểm hiện tại - tức là thời điểm đã xuất hiện DDR3 SDRAM, vậy thì làm cách nào bạn phân biệt được chúng để có thể biết được chiếc máy tính của mình đang dùng loại RAM nào, khi nâng cấp thay thế thì loại RAM đó đã còn được bán trên thị trường hay không hay như một chút xíu cơ bản về chúng như thế nào mà lại có sự khác nhau cần phân biệt.

Phần dưới đây xin trình bày một chút hiểu biết của tôi để phân biệt tên gọi của một số loại RAM thông dụng đã từng được sử dụng gần đây mà có thể bạn đã biết đến tên của chúng hoặc đã sử dụng nó trong chiếc máy tính của mình.

SDRAM

Bạn có thắc mắc rằng tại sao lại có thêm một chữ S vào phía trước của DRAM hay không? Đó chính là điểm mà tôi trình bày ở phần dưới đây để tránh sự thắc mắc rằng loại RAM động đã được nói ở phía trên chính là các thanh RAM ngày nay mà chúng ta đang nhìn thấy. Qua cái SDRAM này thì lại còn vài sự lằng nhằng nữa cho đến các loại RAM mới nhất ngày nay.

Chữ S này là viết tắt của Synchronous, có nghĩa là "đồng bộ". Vậy tổng thể của SDRAM là: Synchronous Dynamic Random Access Memory.

Mặc dù DRAM thì xuất hiện vào những năm 1970 bởi IBM thì đến năm 1993 SDRAM mới được sử dụng trong các máy tính cá nhân. Sự mở đầu của loại RAM này được Samsung giới thiệu loại SDRAM KM48SL2000 của mình. Nhằm tránh sự phát triển các loại bộ nhớ theo các kiểu định dạng khác nhau tuỳ theo công nghệ của các hãng thì hiệp hội JEDEC đã thống nhất chung các công nghệ về SDRAM (cũng như các loại công nghệ khác) nhằm có sự tương thích tối đa giữa các hãng sản xuất phần cứng khác nhau. Về sau này thì các loại SDRAM được phát triển cho đến hiện nay (DDR3 SDRAM) cũng tuân theo sự thống nhất chung theo nó.

Tuy nhiên không phải hoàn toàn các hãng cũng đã tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn theo JEDEC, ví dụ loại DDR2 SDRAM theo quy định thì chỉ làm việc với bus lớn nhất ở 800 Mhz, nhưng một số hãng còn cho phép nó chạy với bus cao hơn - chẳng hạn ở 1066 Mhz để làm hài lòng các overcloker.

Nếu như bạn đọc phần trên và nhận thấy rằng RAM động (DRAM) thì cố gắng thực hiện những sự đáp ứng nhanh nhất về tốc độ làm việc của chúng đối với hệ thống thì với SDRAM thì chúng lại không như thế, chúng chú trọng đến sự làm việc đồng thời so với các xung nhịp dữ liệu được vận chuyển của bus hệ thống.

SDR SDRAM

Chu kỳ dữ liệu ở SDR SDRAM và DDR SDRAM (ký hiệu mũi tên)

Bây giờ thì có vẻ lần này lại mọc thêm mấy chữ nữa vào RAM rồi nhỉ, và chúng có vẻ lặp lại và giống nhau khiến cho bạn có thể cảm thấy khó nhớ chúng. SDR lại là viết tắt của Single Data Rate.

Điều này có vẻ như là phức tạp nếu giải thích đúng cho những phương thức hoạt động của nói đối với cả tôi và bạn. Có một hình ảnh minh hoạ bên mà bạn có thể dễ hiểu về sự khác nhau giữa chúng.

Trong hình này thì phần đồ thị phía bên trên của hình là SDR, được giải thích rằng chỉ có một sự chuyển đổi dữ liệu trong một xung nhịp. Dữ liệu được nói đến ở đây được biểu thị theo chiều của mũi tên. Như vậy thì một chu kỳ SDR SDRAM sẽ chỉ vận chuyển một lần dữ liệu mà thôi.

Tuy nhiên đây là cách giải thích mang tính thuận lợi cho sự hiểu biết, còn lại phương thức làm việc thì không phải rằng mỗi một xung nhịp đồng hồ của hệ thộ thống thì ở SDR sẽ mang một lần dữ liệu, còn DDR lại mang đến gấp đôi số lần dữ liệu, bởi vì cơ chế hoạt động của nó khá phức tạp mà có lẽ bạn sẽ hiểu dần ở các mục khác phía dưới.

DDR SDRAM

Cũng như phần trên, bây giờ chỉ cần thay một chữ S thành chữ D (so với trên) để chúng ta có một loại RAM mới. Đó là Double data rate (DDR) SDRAM.

Nhìn vào hình minh hoạ thì bạn thấy rằng trong cùng một xung nhịp như nhau thì DDR SDRAM có hiệu quả gấp đôi so với hoạt động của SDR SDRAM. Ở SDR SDRAM thì với mỗi một xung nhịp (clock) RAM chỉ chuyển một lần dữ liệu, nhưng ở DDR SDRAM thì trong một xung nhịp nó chuyển 2 lần dữ liệu (cả ở chiều lên và chiều xuống của biểu đồ trên). Đây là một cải tiến đáng kể và làm giảm bớt sự khó khăn của tốc độ RAM khi mà không cần phải tăng gấp đôi tần số bus hệ thống mà băng thông vẫn đạt được ở mức cao, đáp ứng các nhu cầu xử lý nhanh của các CPU hiện đại.

Do hiệu quả như vậy nên DDR SDRAM thường ghi bus của mình tăng gấp đôi so với bus làm việc thực của hệ thống, ví dụ như DDR400 thì tần số bus thực với nó cũng chỉ ở 200 Mhz.

DDR2 SDRAM

Với những sự phát triển của các CPU mà khả năng xứ lý ngày càng nhanh thì DDR SDRAM không còn đáp ứng được các yêu cầu về băng thông cung cấp cho CPU nữa (xem bảng bên) thì DDR2 SDRAM ra đời.

DDR2 SDRAM là sự cải tiến của DDR SDRAM, chúng tuy không là một sự thay đổi mang tính đột phá (như giữa DDR và SDR) nhưng cũng cải thiện đáng kể về tốc độ và băng thông. Theo bảng bên thì DDR2 bắt đầu với bus 400, tức là ở tốc độ cuối cùng của DDR.

DDR2 cũng có thêm các sự cải tiến về các đường tín hiệu mà biểu hiện cụ thể là chúng sử dụng đến 240 chân so với 184 chân ở DDR.

Nếu như nhìn vào hình bên dưới thì có vẻ như sau một sự phát triển: Từ khi chuyển từ SDR SDRAM lên DDR SDRAM thì băng thông tăng lên đáng kể nhờ sử dụng gấp hai lần truyền dữ liệu trong một xung nhịp đồng hồ. Loại DDR2 lại có số lần chuyển đổi tăng lên gấp 2 lần nữa? và như vậy thì hiệu quả tăng lên gấp đôi. Nhưng thực ra cùng có một xung nhịp lõi, nhưng xung nhịp vận hành trong DDR2 đã tăng lên gấp đôi so với trước.

So sánh trực quan ba loại bộ nhớ: SDR SDRAM (trên cùng), DDR SDRAM, và DDR2 SDRAM (dưới). Xin lưu ý rằng hình minh hoạ này không phải là sự so sánh các loại RAM khác nhau vì chúng có các so sánh lệch (^_^)

Tại sao lại nói rằng đó là xung nhịp lõi của DDR2? Bởi vì cũng giống như DDR thì chúng đã sử dụng xung nhịp của hệ thống để làm xung nghịp hoạt động của bản thân chúng trong việc giao tiếp với các ô nhớ bên trong. Nhưng đối với DDR2 thì một xung nhịp tần số chúng sẽ sử dụng gấp đôi lần sự hoạt động của các ô nhớ bên trong. Điều này có nghĩa rằng cho dù thực chất thì việc vận chuyển dữ liệu đến CPU không tăng lên gấp đôi nhưng chúng đã có thể chuyển một phần dữ liệu ra sẵn ra bộ đệm của chính mỗi modul RAM để có thể đợi xung nhịp kế tiếp CPU sẽ lấy dữ liệu được nhanh hơn. (đây là các cách nói đơn giản để bạn dễ hình dung và so sánh về cách hoạt động của các loại RAM, thực chất thì vấn đề này rất phức tạp và đòi hỏi phải có chuyên môn cao về điện tử thì mới có thể hiểu thấu đáo về chúng).

DDR2 cũng giảm công suất tiêu thụ điện năng so với DDR, điện áp sử dụng cũng từ 2,5 V (ở loại DDR SDRAM) xuống còn ở mức 1,8 V.

Standard name Memory clock Cycle time I/O Bus clock Data transfers per second Module name Peak transfer rate

DDR-200 100 MHz 10 ns 100 MHz 200 Million PC-1600 1.600 MB/s

DDR-266 133 MHz 7.5 ns 133 MHz 266 Million PC-2100 2.100 MB/s

DDR-300 150 MHz 6.67 ns 150 MHz 300 Million PC-2400 2.400 MB/s

DDR-333 166 MHz 6 ns 166 MHz 333 Million PC-2700 2.700 MB/s

DDR-400 200 MHz 5 ns 200 MHz 400 Million PC-3200 3.200 MB/s

DDR2-400 100 MHz 10 ns 200 MHz 400 Million PC2-3200 3.200 MB/s

DDR2-533 133 MHz 7.5 ns 266 MHz 533 Million PC2-4200

PC2-4300 4.266 MB/s

DDR2-667 166 MHz 6 ns 333 MHz 667 Million PC2-5300

PC2-5400 5.333 MB/s

DDR2-800 200 MHz 5 ns 400 MHz 800 Million PC2-6400 6.400 MB/s

DDR2-1066 266 MHz 3.75 ns 533 MHz 1066 Million PC2-8500

PC2-8600 8.533 MB/s

DDR3-800 100 MHz 10 ns 400 MHz 800 Million PC3-6400 6.400 MB/s

DDR3-1066 133 MHz 7.5 ns 533 MHz 1066 Million PC3-8500 8.533 MB/s

DDR3-1333 166 MHz 6 ns 667 MHz 1333 Million PC3-10600 10.667 MB/s

DDR3-1600 200 MHz 5 ns 800 MHz 1600 Million PC3-12800 12.800 MB/s

DDR3 SDRAM

DDR3 SDRAM (Double Data Rate Three Synchronous Dynamic Random Access Memory) là thế hệ kế tiếp của DDR2 SDRAM.

Sự thắt cổ chai thường nói đến trong sự sử dụng MCH của Intel. Xem thêm sơ đồ khối ở entry Bo mạch chủ.

DDR3 SDRAM có các ưu điểm cải tiến sau so với DDR2 SDRAM[1]

* Băng thông cao hơn bởi tần số làm việc cao hơn. Chúng là loại kế tiếp cho DDR2 khi mà bus vượt qua 800 Mhz.

* Giảm tiêu thụ điện năng bởi sử dụng công nghệ chế tạo 90 nm cho các chip nhớ (điều này không so sánh trong công nghệ sản xuất CPU đã ở mức 45 nm).

* Bộ đệm được tăng gấp đôi so với DDR2, tức là tới 8 bit để gia tăng hiệu năng hoạt động (DDR2 thì sử dụng 4 bit).

Mức điện áp được quy định với DDR3 bởi JEDEC (JESD 79-3B vào tháng 4/2008[2]) là 1,5V, nhưng nó cũng phải chịu đựng được điện áp từ 1,575 V cho đên đến 1,975 V mà không gây ra hư hỏng. Đây quả là tin vui đối với các tay overclocker bởi vì tăng điện áp là một trong số các phương thức đã được sử dụng nhiều trong kỹ thuật ép xung.

Chuẩn DDR3 cho phép sử dụng với các chip nhớ có dung lượng từ 512Mb cho đến 8Gb, mỗi modul (tức mỗi một thanh RAM) có thể có dung lượng lên tới 16 GB. Gần đây thì một số hãng đã trình diễn các modul này trong một máy chủ (hình minh hoạ phía dưới).

Cho đến nay DDR3 SDRAM được coi là công nghệ bộ nhớ động mới nhất thông dụng cho các máy tính theo họ IBM-PC. Ở thời điểm tháng 09/2008 một số hãng đã công bố về loại DDR3-2500 có băng thông lên tới đến 2,5 Gbps[3] hoặc như hãng Kingston vào tháng 11/2008 đã công bố bộ kit 3 thanh RAM dành cho các bộ xử lý thế hệ mới (i7) mà RAM này hoạt động với xung nhịp 2 GHz[6]

RDRAM

RDRAM (Rambus DRAM) khi mà loại RAM này đã có mặt một thời trên các loại PC cao cấp vào những năm 1999 đến 2002. Rambus đã chết yểu sau này khi mà Intel đã hợp đồng hỗ trợ cho nó kể từ năm 1996 cho đến năm 2001. Sau năm 2001 thì Intel vẫn tiếp tục hỗ trợ Rambus nhưng các chipset của hãng này lại bắt đầu hỗ trợ các loại DDR SDRAM là công nghệ mới hơn. Do vậy Rambus đã không còn con đường nào phát triển trong tương lai của PC nữa.

CÁC THÔNG SỐ VỀ RAM

Một modul chứa nhiều chip nhớ như thế này

Nguyên lý của RAM được sắp xếp theo dạng: Hàng và cột để xác định địa chỉ các ô nhớ. Trong sơ đồ này có hai dạng bus quan trọng: Bus địa chỉ yêu cầu ô nhớ và Bus dữ liệu nhận về.

Có lẽ là sẽ sai lầm nếu không có mục về các thông số về RAM bởi vì ngoài ba thông số chính: Loại RAM, bus và dung lượng của chúng thì còn lại các thông số về các chế độ làm việc của chúng. Chính nhờ các thông số nhỏ mà người sử dụng thường ít biết đến này mới tạo ra các thương hiệu khác nhau trong ngành công nghệp sản xuất RAM.

Trước khi giải thích về các thông số này thì cũng cần nhắc lại rằng RAM được chia thành các ô nhớ (cell) mà chúng có thể chứa một cặp transistor và một tụ điện đối với loại RAM động (còn đối với RAM tĩnh thì chúng gồm 6 transistor cho một ô nhớ). Ma trận tập hợp các ô nhớ đó mới có thể tạo thành một cụm bộ nhớ của RAM. Mỗi hàng trong ma trận đều có địa chỉ để cụm điều khiển bộ nhớ có thể biết được chúng để lấy dữ liệu.

Ở đây có sự liên quan đến sự làm việc tổng thể của ô nhớ. Bạn có thể nhìn vào hình phía gần đầu của entry này để nhận ra rằng các hàng và cột có mạch điện được nối chung nhau, địa chỉ được kích hoạt tại ô này thì đến ô kế tiếp cùng chung số hàng cũng phải chờ đợi bởi vì trong cách quản lý dữ liệu toàn bộ các ô trong ma trận như vậy thì không thể đồng thời lấy toàn bộ chúng được. Cách thức làm việc này có vẻ giống như sự xuất hiện điểm ảnh ở trên màn hình máy tính nhưng ở bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên thì chúng không thể tuần tự như việc xuất hiện điểm ảnh.

Chúng ta có một số từ viết tắt sau liên quan:

* RAS (Row Address Strobe): Tín hiệu địa chỉ hàng

* CAS (Column Address Strobe): Tín hiệu xác định địa chỉ cột.

Chúng ta có 4 thông số rất hay được nhắc đến bởi giới thông thạo phần cứng máy tính như sau:

1. CAS Latency

CAS Latency (Column Access Strobe Latency), hoặc còn gọi là tCL hay viết tắt nữa là CL: là khoảng thời gian tính từ khi yêu cầu gửi dữ liệu cho đến khi dữ liệu bắt đầu chuyển đến đầu ra của RAM.

Thông số này rất quan trọng đối với RAM bởi vì nó phần nào quyết định đến hiệu năng làm việc của hệ thống. Người ta thường nói đến RAM với tham số CL3, CL4, CL5...chính là tham số này.

Giá trị của CAS được tính bằng xung nhịp đồng hồ (mà xung nhịp đồng hồ thì tính theo Hz, có nghĩa là chu kỳ).

Trong hình minh hoạ dưới đây có 2 minh hoạ về các tCL khác nhau: Nếu tính theo thứ tự từ trên xuống dưới thì ở đồ thị trên cùng chỉ đến xung nhịp đồng hồ, lệnh đọc dữ liệu, thời gian đáp ứng dữ liệu ở modul sử dụng CL3 và với CL5.

Hình minh hoạ này thật đơn giản cho cách hiểu của bạn: Nếu như có sự đòi hỏi đọc một ô chứa dữ liệu thì đối với loại RAM có CL = 3 thì phải sau 3 chu kỳ chúng mới đáp ứng dữ liệu ở data bus. Tương tự, đối với CL = 5 thì cũng cần đến 5 chu kỳ. Nếu bạn đếm các ô nhấp nhô thấy chúng tăng gấp đôi so với 3 hoặc 6 thì cũng cần xem lại định nghĩa về "chu kỳ" ở liên kết ngoài phía bên trên - và có nghĩa ở đây chu kỳ là hai lần cái dạng xung vuông nhấp nhô đó.

Như vậy, bạn có thể nhận ra rằng chỉ số CL càng thấp thì càng tốt cho hiệu năng máy tính. Lý do đơn giản rằng thời gian đọc dữ liệu từ RAM của CL với trị số thấp sẽ nhanh hơn đối với RAM có tham số CL có trị số cao. Nếu như nhìn vào các bảng giá bán của các loại RAM có chỉ số CL khác nhau thì bạn sẽ nhận thấy rằng thanh RAM có CL thấp sẽ có giá cao hơn (có thể gấp nhiều lần) so với thanh RAM có trị số CL cao như thông thường.

Cũng qua đây bạn nhận thấy rằng không phải trong máy tính cứ có tốc độ xử lý cao là tốt, các thông số hoạt động khác của phần cứng (mà đặc biệt là RAM) cũng ảnh hưởng đến đến hiệu năng của toàn bộ hệ thống.

2. RAS to CAS Delay

RAS to CAS Delay (Row Access Strobe to CAS Delay), hoặc còn gọi là tRCD: Là khoảng thời gian trễ kể từ khi có tín hiệu về địa chỉ hàng cho đến khi có tín hiệu về địa chỉ cột khi mà hệ thống cần truy xuất một ô địa chỉ nhớ.

Khi cần lấy giá trị ở một ô nhớ, bus địa chỉ sẽ cung cấp các thông số về toạ độ các ô nhớ đó với các RAS và CAS, tuy nhiên không phải là hai tín hiệu này đi đồng thời với nhau đến với chip nhớ. Xem hình nguyên lý hoạt động dưới đây ta sẽ nhận thấy khoảng thời gian tRCD này

(1) Bus địa chỉ gửi một RAS (2) đến bộ điều khiển về hàng, từ đây chúng kích hoạt trạng thái hoạt động (active) của toàn bộ hàng có cùng RAS đó. Bus địa chỉ lại bắt đầu gửi một CAS để xác định địa chỉ cột (5) và CAS này (6) kết hợp với RAS trước đó (3) đã gửi thì xác định được toạ độ ô nhớ chứa dữ liệu. Sau khi xác định được thì hệ thống nhận được dữ liệu chứa trong ô nhớ đó (7) và gửi về bus dữ liệu. Đến đây hệ thống kết thúc một quy trình yêu cầu và đọc một bit dữ liệu.

Nhìn lại với hình phía bên trên thì khoảng thời gian kích hoạt RAS cho đến khi kích hoạt CAS, nó quả thật đúng với ý nghĩa của cụm từ tiếng Anh: RAS to CAS Delay.

Kích hoạt hàng Kích hoạt cột, định vị ô nhớ và đọc dữ liệu

3. RAS Precharge Delay

RAS Precharge Delay còn gọi là tRP, là khoảng thời gian bắt đầu từ khi một hàng được kích hoạt để sẵn sàng thao tác với dữ liệu, sau đó chúng bị ngắt kích hoạt, tiếp tục kích hoạt cho một hàng kế tiếp để cho bắt dầu thao tác với một ô nhớ có toạ độ ở hàng khác so với hàng hiện tại đang thực hiện.

Như vậy thì việc thao tác với dữ liệu ở một ô khác so với hàng của ô hiện tại đang thao tác sẽ có thời gian bằng tổng của tRP + tRCD. Do cần thao tác với nhiều hàng khác nhau nên thông số này cũng ảnh hưởng đến sự làm việc của toàn hệ thống RAM.

4. Precharge Delay

Precharge Delay, hoặc còn gọi là tRAS là khoảng thời gian để khi kích hoạt dữ liệu của một hàng mà chúng vẫn có thể được đọc tại hàng này. Điều này nhằm đảm bảo rằng các linh kiện trong ô nhớ không bị quá nóng khi cung cấp dòng điện quá lâu trong một khoảng thời gian nào đó. Và do vậy thì tRAS có sự ảnh hưởng nhỏ đối với hiệu năng làm việc của hệ thống.

Đây là một thông số đáng được lưu ý trong quá trình overclocking, bởi vì nếu như thiết đặt này không được chính xác, chúng sẽ làm mất dữ liệu trong quá trình hoạt động của RAM, và do đó thì hệ thống sẽ gặp trục trặc trong phần xử lý (tức có thể bị treo cứng). Tuy nhiên trong quá trình tìm đọc các bài viết hoặc sự trao đổi trên các điễn đàn, website thì tôi nhận thấy khá nhiều nơi đã nhận thức sai về thông số này và do đó khi họ overclocking và điều chỉnh tham số này sẽ thường gặp thất bại (đa số nhận thức rằng toàn bộ các thông số càng thấp càng tốt, do đó họ cố hạ thấp thông số này). Ngay trong phần giải thích về mục này ở Wikipedia tiếng Anh cho đến ngày 14/8/2008 là không hợp lý khi nói rằng thông số tRAS là tổng của ba thông số trên. Phiên bản này viết: TRAS = Active to Precharge delay: The total time that will elapse between an active state and precharge state. This is the sum of the previous timings: CL + TRCD + TRP.

Cách thức nhận ra các thông số này

Qua bốn thông số trên thì bạn có thể dễ dàng nhận ra chúng được ghi trên hầu hết các thanh RAM. Nếu như trên thanh RAM của bạn không ghi rõ thì bạn có thể sử dụng một phần mềm để biết được các thông số này.

Vì phần mềm này rất tốt trong việc tìm hiểu các thông số phần cứng nên tôi sẽ hướng dẫn luôn tại đây: Đó là phần mềm CPU-Z (miễn phí) đã được hầu hết những người am hiểu về phần cứng sử dụng chúng.

Các thông số về CPU Thông số RAM hiện tại

Các thông số khi chạy ở bus khác

* Bạn vào trang CPUZ.

* Tìm đến phần Versions history, trong đó sẽ có ô về phiên bản mới nhất (ví dụ đến ngày 15/9/2008 đang là phiên bản 1.47). Nhìn vào ô của bảng đó có một liên kết download phiên bản mới nhất. Ví dụ bản 1.47 thì bấm vào luôn liên kết của nó, trình duyệt sẽ tải về phiên bản 1,47 có dung lượng khoảng 572 KB.

* Tập tin này có dạng nén RAR, dùng phần mềm nào đó (chẳng hạn WinRAR) giải nén nó ra, sẽ thấy 3 tập tin khác nhau: cpuz.exe, cpuz.ini, cpuz-readme.txt

* Thực thi tập tin cpuz.exe sẽ ra một hình ảnh như sau (hình đầu tiên bên trái):

Nhãn này chỉ ghi CL4

Nhãn này cho biết thông số 5.5.5.15

Qua phần mềm này thì bạn có thể nhìn ra rất nhiều các thông số của phần cứng trên máy tính của bạn, thế nhưng các thông số ở trên ở đâu khi bạn đang ở phần hình thứ nhất bên trái (tức là bạn vừa thực thi tập tin cpuz.exe)? Hay bấm vào tab Memory để thấy các thông số này, và hãy bấm vào tab SPD (thông tin về các trạng thái hoạt động tốt được lưu lại trên ROM của RAM) để thấy ở các tần số làm việc khác nhau thì thông số này sẽ thay đổi như thế nào.

Trong ví dụ mà tôi lấy tại minh hoạ trên thì thanh RAM chạy ở bus 200 Mhz sẽ là 3-3-3-9, ở 266 Mhz sẽ là 4-4-4-12, và ở 333 Mhz sẽ là 5-5-5-15. Sở dĩ có các dải thông số trên là do thanh RAM này có thể hỗ trợ với các hệ thống sử dụng CPU khác nhau, tuỳ thuộc vào từng CPU mà nó có thể làm việc ở thông số nào.

Trên các thanh RAM thì các thông số này có thể được ghi trực tiếp đối với cả 4 thông số hoặc chỉ ghi thông số đầu tiên (xem hình bên phải)

CÁC MODUL RAM

Trong thời kỳ mà các máy tính cá nhân mới phát triển, tốc độ xử lý CPU còn chậm thì các RAM được hàn trực tiếp vào bo mạch chủ. Theo quá trình phát triển không ngừng của công nghệ, các máy tính ngày càng có tốc độ cao hơn, yêu cầu có nhiều RAM trên hệ thống, và đặc biệt phục vụ quá trình sửa chữa, thay thế hoặc nâng cấp RAM thì các loại RAM đã được tách rời khỏi bo mạch chủ thành các modul riêng biệt. Lúc này nhà sản xuất bo mạch chủ không còn độc quyền gắn RAM và cố định dung lượng của chúng được nữa.

Những modul RAM có hình dạng khác nhau. Thanh ở trên có gắn sẵn tản nh7ệt. [Nguồn ảnh]

Các modul RAM đầu tiên thì chúng không được thanh mảnh, gọn nhẹ như những gì bạn thấy trong các sản phẩm của các hãng ngày nay: Các chip nhớ có kích thước lớn (dày hơn và ít chân hơn), một mặt khác chúng có hình dạng giống như các IC nhỏ và cắm trên các tấm đế nên kích thước tổng thể của modul lớn hơn so với các modul hiện tại. Dung lượng thì lại nhỏ hơn rất nhiều lần bởi công nghệ chế tạo chưa phát triển như ngày nay. Bạn có thể so sánh hai modul có kích thước có vẻ gần như nhau nhưng một chiếc hiện đại có dung lượng 16 GB, còn chiếc kia thì lại rất nhỏ cụm hình minh hoạ phía dưới.

Thật may mắn cho ngành công nghiệp phần cứng máy tính là chúng được các hãng phát triển tuân theo những thoả thuận chung để thiết kế các linh kiện - mà gọi là các chuẩn do một tổ chức nào đó công nhận. Quy trình chuẩn hoá một công nghệ nào đó có vẻ như bắt đầu bằng các phát minh hoặc cải tiến mới của các hãng sản xuất, sau đó các hãng khác nhau cùng xem xét và có chấp nhận hay không để rồi chúng trở thành các chuẩn chung. Do quá trình phát minh luôn kèm theo bản quyền nên nhiều khi các thiết kế mới mặc dù được xem là hợp lý nhưng lại không được nhiều hãng công nhận bởi chi phí bản quyền quá cao - do đó sẽ không trở thành một chuẩn chung. Có những phát minh mới phải khá vất vả mới có thể được chấp nhận thành chuẩn nhưng con đường phát triển của nó lại khá mờ mịt vì các công nghệ hiện tại đã có thể vẫn còn lại thiết bị thoả mãn số đông của người sử dụng (ví dụng công nghệ đĩa quang Blu-ray để thay thế cho DVD).

Tôi đã viết "thật may mắn cho nghành công nghiệp phần cứng máy tính" bởi vì chúng là những thiết bị phục vụ cho con người một cách thông dụng lại được chuẩn hoá. So sánh với các công nghệ khác như: xe máy, xe hơi...đều được nhiều người sử dụng nhưng lại không được chuẩn hoá như vậy, do đó mà người sử dụng sẽ không được hưởng lợi bằng cách có thể lựa chọn từng linh kiện của nó cho chiếc xe của mình. Điều này thì hơi hài hước nếu như coi những nhà sản xuất ô tô có thể lắp lẫn các linh kiện quan trọng với nhau hoặc tạo ra các thương hiệu lớn khác nhau về động cơ, về bộ chế, về bộ làm mát, về hệ đánh lửa...cho đến những chiếc vỏ xe...Nhưng điều này sẽ làm cho giá thành chung của những chiếc xe sẽ giảm khá nhiều bởi sự cạnh tranh. Và nếu điều đó xảy ra thì tôi thấy thú vị rằng ngoại hình của những chiếc xe sẽ có vẻ giống nhau phần nào đó để chứa các thiết bị tương thích. Tuy điều khá buồn cười này không xảy ra trên xe hơi, nhưng đối với những chiếc xe máy thì bạn có thể thấy chúng dễ dàng thế nào khi thay thế các cụm thiết bị của những chiếc xe đã có thương hiệu và những chếc xe được làm nhái sản phẩm thành công trước đó - tôi thấy gần như 100% có thể thay thế lẫn nhau được.

Hình dưới đây sẽ cho thấy ngoại hình của một số loại modul RAM khác nhau:

Một thanh DDR3 SDRAM dung lượng 16 GB cho máy chủ. [Nguồn ảnh] Một modul RAM có dung lượng 4 MB trong thời gian trước đây

Một thanh DDR3 SDRAM của Corsair có gắn tản nhiệt không quạt Một cặp RAM có sử dụng các bộ tản nhiệt tốt giúp cho quá trình overclocking tốt hơn

Chính do sự tương thích mà các modul RAM đã có những sự tương thích nhau, giống nhau. Những loại RAM cũng loại, cùng kiểu mặc dù có thông số khác nhau (dung lượng, các thông số làm việc) thì cho dù chúng do các hãng khác nhau sản xuất nhưng vẫn có thể gắn vào các bo mạch chủ sử dụng một loại RAM đó.

Đó là những sự tương thích các RAM cùng loại đối với bo mạch chủ. Nhưng có lẽ không đảm bảo chắc chắn rằng 100% người sử dụng các PC có thể nhận biết, phân biệt các loại RAM khác nhau để có thể cắm chúng vào bo mạch chủ sao cho phù hợp, bởi các sự khác biệt nhau về công nghệ dẫn đến các đế cắm và vị trí chân tiếp xúc (pin) sẽ khác nhau ở từng loại RAM nên không thể cho phép một sự thiết kế giống nhau mà các loại RAM khác nhau có thể cùng cắm chung (chẳng hạn như SDR SDRAM cắm vừa với DDR SDRAM trên cùng một loại đế cắm). Do đó chúng phải có những thiết kế khác đi với mục đích ngăn chặn sự nhầm lẫn.

(đang viết)

DUAL CHANNEL

Kết quả Benchmark về đồ hoạ của Tom's Hardware đã cho thấy hiệu quả của dual channel không như mong đợi.

Dual channel (bộ nhớ kênh đôi) được nhắc đến nhiều trong sự hỗ trợ và sử dụng hiệu quả các loại RAM bởi thiết kế các bo mạch chủ mà cơ bản là chipset của chúng. Như vậy thì dual channel không phụ thuộc vào cách thiết kế hoặc công nghệ của RAM mà lại phụ thuộc vào cách tận dụng nó.

Dual channel sẽ khiến cho băng thông dữ liệu từ RAM đến CPU tăng lên gấp đôi so với single channel (tức là cách sử dụng RAM thông thường). Ví dụ như khi sử dụng single channel DDR-400 thì có băng thông 3,2 GB/s nhưng khi gắn hai thanh theo chế độ dual channel thì băng thông sẽ tăng lên đến 6,4 GB/s (đây là các thông số lý thuyết).

Tuy nhiên, xét trên một mức tổng thể của các kết quả benchmark bởi Tom's Hardware thì thật bất ngờ rằng dual channel đã không tăng hiệu năng hoạt động ở một số phép thử về đồ hoạ lên nhiều so với mong đợi[5] (lưu ý rằng các kết quả này không phản ánh bất kỳ hệ thống máy tính nào cũng như vậy, chúng chỉ đúng đối với các hệ thống có cấu hình nhất định và được đo trên các phần mềm benchmark nhất định hoặc game cụ thể nào đó. Có nghĩa là nó có thể cho kết quả khác nhau và tốt hơn trên máy tính của bạn).

Cách thức cắm các modul RAM đúng vào các khe cần thiết trên bo mạch chủ thì cần phải xem cụ thể từng phần hướng dẫn sử dụng đi kèm. Tuy nhiên có một vài điều dễ nhận ra sự chung chung như sau:

* Nếu có 2 thanh RAM giống nhau về mặt dung lượng, để cắm theo cặp dual channel với nhau, hãy cắm từ vị trí khe số 1 và số 3 (kết hợp việc sử dụng màu sắc đế cắm RAM giống nhau).

* Nếu có bốn thanh RAM thì cứ hai thanh một cặp sẽ cắm theo vị trí: Cặp đầu cắm ở 1 và 3, cặp 2 cắm ở 2 và 4.

(Lưu ý rằng cách phân biệt bằng màu sắc có thể không đúng với một vài bo mạch chủ: Ví dụ như các bo mạch chủ xuất hiện trong thời gian gần đây có thể hỗ trợ sử dụng đồng thời hai loại RAM là DDR3 và DDR2 thì cũng sử dụng màu sắc khác nhau - đó là về loại RAM chứ không phải nhằm hướng dẫn cắm dual channel)

GẮN CÁC MODUL RAM VÀO MÁY TÍNH

Tháo và lắp các thanh RAM trong các trường hợp cần thiết như nâng cấp, thay thế, hoặc đơn thuần là sửa chữa các tình trạng lỗi của máy tính là điều mà một số người quen biết với phần cứng máy tính có thể dễ dàng làm được. Đa số những người thực hiện tốt điều này là người có thể tự lắp ráp một bộ máy tính hoàn chỉnh cho dù họ có hiểu về nhiều về phần cứng hay không. Tuy nhiên nếu là lần đầu tiên tháo lắp các thanh modul RAM thì có lẽ bạn nên thực hiện như sau cho đúng bài bản.

1. Đặt vỏ máy tính nằm xuống sàn nhà hoặc mặt bàn thao tác. Mọi hành động lắp ráp RAM tại vị trí vỏ máy tính đang làm việc đều có thể dẫn đến lắp không chắc chắn, tạo các lực thừa và lào uốn vặn đối với bo mạch chủ.

2. Xác định đúng loại RAM cần gắn vào khe.

3. Xác định chiều gắn để đảm bảo vị trí tương đồng giữa rãnh khuyết của thanh RAM với vị trí lồi tương tự trong khe cắm RAM. Nếu vị trí bị lệch nhưu thì thử xoay chiều 180 độ của thanh RAM để so sánh đối chiếu. Đây là một lỗi mà nhiều người mắc phải và khiến cho thanh RAM bị chập cháy (có thể bo mạch chủ cũng bị hư hỏng trong trường hợp này).

4. Đặt nhẹ và vuông góc thanh RAM với khe cắm

5. Ấn với lực vừa phải ở hai đầu cùng của thanh RAM xuống theo chiều vuông góc với bo mạch chủ. Khi RAM được gắn tiếp xúc thì ngoàm định vị hai bên phải được bám vào trong các vị trí tương ứng trên thanh RAM mà không cần phải ấn chúng vào.

6. Kiểm tra ngoàm định vị thanh RAM, nếu chúng chưa hoàn toàn bám chắc chắn thì tiếp tục ấn nhẹ và bấm chúng vào cho chắc chắn.

Đặt đúng khe, rãnh và ấn nhẹ theo chiều vuông góc với bo mạch chủ. Bấm phần ngoàm định vị chắc chắn vào RAM (có thể chúng đã tự khít)

Tham khảo

RAM cho máy tính xách tay (SO DIMM) có kích thước ngắn hơn RAM cho máy tính để bàn.

How RAM Works, viết bởi Jeff Tyson và Dave Coustan (en) (Có một bản dịch tiếng Việt tại đây)

DDR3 RAM: System Memory Technology Explained, trên Benchmarkreviews.com.

Upgrading and Repairing Pcs, 17th Edition. Scott Mueller Có thể mua phiên bản mới hơn (18) tại: Amazon.com (ISBN-10: 0789736977; ISBN-13: 978-0789736970)

Chú thích

1^. What is DDR3 SDRAM? trên Tech FAQ!.

2^. JEDEC DDR3 SDRAM Standards JESD 79-3B (pdf)(en) (10,24 MB!!!)

3^. ELPIDA công bố SDRAM DDR3-2500 tốc độ 2,5 Gbps đầu tiên, Thanh Quang (Theo sina) đăng trên Thông tin Công nghệ. (19/8/2008)

4^. JEDEC DDR2 SDRAM Standards JESD 79-2E (pdf)(en) (3,81 MB).

5^. Test Results: Single Vs. Dual Channel RAM, trên Tom's Hardware, (en), 2007. (Đây là một phần mà cụ thể chỉ là trang 11 của một bài dài)

6^. Kingston công bố RAM DDR3 siêu tốc 2GHz, Thanh Quang (Theo MyDrivers) trên Thông tin Công nghệ, (11/2008)

Xem thêm

RAM và một số khái niệm căn bản, viết bởi emtraisieunhan trên VOZforums. (một số hình ảnh trong entry đã lấy từ nguồn cung cấp của trang này)

Random-access memory, mục từ trên en.wikipedia (en)

RAM máy tính và những điều cần biết, Nguyễn Thúc Hoàng Linh, đăng trên PC World VN. (2005) (Đây là phiên bản để in, xin vui lòng huỷ lệnh in xuất hiện trên máy tính của bạn)

DDR2: Công nghệ bộ nhớ mới nhiều triển vọng, Chu Đình Phú - Tạp chí BCVT & CNTT đăng trên Quản trị mạng. (2004)

Độ trễ CAS và RAS to CAS delay trong quá trình truy xuất bộ nhớ viết bởi ThangMMM trên fotech.org.

RAM Timing của DDR và DDR2, trên Tư vấn tin học 1088. (một số hình ảnh trong entry đã lấy từ nguồn cung cấp của trang này)

Intel Dual-Channel DDR Memory Architecture (pdf)(en)

Gaming Performance Analysis - 4GB vs 2GB (pdf) (en), Gareth Ogden, Corsair Memory Inc. Trong tài liệu này thì bạn sẽ nhận ra rằng dung lượng RAM đã ảnh hưởng đến sự hoạt động của hệ thống như thế nào thông qua kết quả benchmark các game hoạt động với các hệ thống 2 GB RAM và 4 GB RAM.

Lời khuyên

Q4-2008- Giá DDR2 giảm, nên nâng cấp cho PC của bạn!: Entry trên blog này nói đến thời điểm cuối năm 2008 giá DDR2 rất thấp khiến cho người sử dụng sẽ có cơ hội nâng cấp RAM cho hệ thống máy tính của mình lên dung lượng lớn, tối ưu hơn đối với các ứng dụng của bạn.

Tr Minh Linh (16/9/2008)

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

0 nhận xét/bình luận

Thứ tư, ngày 10 tháng chín năm 2008

Màn hình máy tính (Visual display unit)

Màn hình máy tính (Computer display, Visual display unit hoặc hay bị gọi là Monitor) là thiết bị điện tử kết nối với máy tính với mục đích hiển thị và phục vụ cho quá trình giao tiếp giữa người sử dụng với máy tính.

Đối với các máy tính cá nhân (PC), màn hình máy tính là một bộ phận tách rời. Đối với máy tính xách tay màn hình là một bộ phận gắn chung không thể tách rời. Đặc biệt màn hình có thể được dùng chung (hoặc không sử dụng) đối với một số hệ máy chủ.

THẾ NÀO LÀ HÌNH ẢNH

Hình ảnh là gì? Đó là...những gì mà ta nhìn thấy. Bạn đi ra đường và nhìn thấy những thứ xung quanh mình đang chuyển động, bạn nhìn thấy một bông hoa đang nở trong vườn, nhìn thấy một cô gái đẹp nào đó và cảm thấy rung động để rồi ngơ ngẩn tập toẹ làm thơ...Và bạn đang nhìn thấy những dòng chữ này trên màn hình máy tính. Thật đơn giản cho những hình ảnh mà bạn nhìn thấy ở ngoài đời, nhưng còn những hình ảnh mà bạn đang nhìn thấy trên màn hình máy tính ngay trước mặt bạn thì sao? Có bao giờ bạn tự hỏi tại sao hình ảnh lại xuất hiện được trên màn hình máy tính với rất nhiều màu sắc gần giống như hình ảnh của thiên nhiên, lại còn động đậy được nữa chứ.

Thử coi hình ảnh là các mảnh nhỏ

Sự ghép nôi những hình đơn sắc rời rạc sẽ cho ta cảm nhận về hình ảnh [Nguồn ảnh: Wikimedia commons]

Chúng ta thử tư duy thế này về hình ảnh: Mọi thứ hình ảnh mà ta nhìn thấy được đều có thể được cắt vụn ra thành các mảnh nhỏ có kích thước đều nhau. Sau đó ghép chúng lại - đó tạo lên hình ảnh. Có vẻ cách nói này là hợp lý đấy. Bây giờ thì đơn giản hơn nếu như chúng ta kẻ các ô vuông (hoặc hình tổ ong gì đó) lên một bức ảnh thì sẽ thấy rằng bức ảnh được ghép lại bởi nhiều phần tử nhỏ. Vậy thì khi mà ta cắt nó thành các mảnh nhỏ nữa - có nghĩa rằng rất nhỏ thì sao? Khi ghép chúng lại theo đúng thứ tự, đúng vị trí thì chúng vẫn tạo ra một hình ảnh. Và như vậy thì đến đây chúng ta đã giả thiết xong một điều giống như là sự ngớ ngẩn: Mọi hình ảnh đều được cắt nhỏ xíu thành các hình bé tí ti để rồi ghép chúng lại thành ra hình ảnh nguyên bản.

Tại sao lại phải giả sử như vậy khi mà hình ảnh thì không như thế. Đúng là mọi thứ đều không được phân tách ra thành từng ô nhỏ như vậy, một ví dụ đơn giản rằng một đồ vật nào đó như là cái màn hình trước mặt bạn thì không thể được cắt ra thành từng mảnh nhỏ để rồi chúng ta nhìn thấy các mảnh nhỏ đó ghép lại với nhau thành đầy đủ hình ảnh như nó chưa từng bị cắt ra.

Cho dù mắt con người được coi là một thứ thiết bị quang học cực kỳ hoàn hảo thì chúng cũng phải được cảm nhận các hình ảnh bằng các đầu dây thần kinh thị giác (cũng giống như cảm biến của các loại máy ảnh vậy). Chính đây là điều mà tôi khó giải thích ở phía trên khi muốn nói rằng hình ảnh được phân tách ra thành từng khối nhỏ để có thể mỗi khối đó tác động vào một đầu dây thần kinh trên võng mạc, rồi từ đó mới có thể truyền tín hiệu về não bộ và tái hiện hình ảnh lại cho ta có thể cảm nhận được hình ảnh và xử lý chúng theo ý của chúng ta.

Thật là thừa khi sự vòng vo ở bên trên chỉ để so sánh với một điều rằng: Các màn hình máy tính cũng chỉ hiển thị các hình ảnh dựa trên các khối nhỏ, chúng ghép lại với nhau để thành một hình ảnh hoàn chỉnh. Tuy nhiên các khối nhỏ này thì có kích thước lớn hơn nhiều so với kích thước các dây thần kinh ở mắt con người, nên chúng ta có thể nhìn kỹ được các khối nhỏ hình ảnh đó trên màn hình. Nếu bạn thử ghé sát mắt vào màn hình, bạn sẽ thấy các khối nhỏ xíu đó thật buồn cười.

Và mỗi một điểm ảnh nhỏ xíu ở trên màn hình máy tính được gọi là một pixel. Khái niệm pixel này không chỉ sử dụng ở màn hình máy tính, mà bạn còn gặp chúng rất nhiều nữa trong công nghệ thông tin: Ví dụ như các bức ảnh, bộ cảm biến máy ảnh số, khả năng của máy in...hầu như chúng thì có liên quan chút gì đến hình ảnh.

Màu sắc của hình ảnh hiển thị trên màn hình

Ba màu cơ bản có thể phối hợp với nhau để ra đầy đủ các loại màu sắc khác nhau. [Nguồn ảnh: Wikimedia commons]

Trong tự nhiên thì màu sắc được phân tách từ ba màu gốc cơ bản là đỏ, xanh nước biển và xanh lá cây (dịch thế không biết có đúng hay không, nhưng những từ tương tự trong tiếng Anh thì là Red-Blue và Green, tôi viết đậm các chữ đầu, bởi vì chúng dễ nhớ cho cụm từ RBG mà có lẽ rằng bạn sẽ quen nhớ sau này). Tất cả các màu còn lại đều chỉ là sự phối hợp của ba màu cơ bản này. Trong màn hình cũng như vậy, chúng có các màu cơ bản như thế để tạo ra rất nhiều màu sắc khác nhau.

Từ ba màu này mà máy in trước đây chỉ gồm ba hộp màu cơ bản trên, để in màu đen thì các máy in này in cả ba màu với cường độ cao để pha trộn sao cho ra màu đen (chứ khôn gphải là màu trắng như trong hình này). Nhận thấy rằng các bản in có thành phần màu đen cũng chiếm đáng kể, do đó sau này các máy in được cải tiến sử dụng một hộp màu đen riêng. Còn cải tiến hơn nữa khi mà một số máy in không chỉ sử dụng bốn hộp mực mà chúng còn sử dụng nhiều hộp mực hơn nữa để phối màu, đảm bảo chất lượng cao hơn.

Cũng về máy in thì trước đây các hộp mực màu của chúng sử dụng chung nhau thành một khối, nhưng nhận thấy sự sử dụng các màu không đồng đền nên người ta lại chế tạo các màu riêng biệt thành các hộp riêng, điều đó có thể làm tiết kiệm hơn nhiều khi tận dụng in được đến các giọt mực gần cuối cùng của mỗi hộp.

Bạn nhận thấy qua điều này thế nào? Có vẻ như nếu chúng ta nhận được ra các điều cải tiến ngay từ đầu sẽ giúp cho không có các giai đoạn sản xuất rồi cải tiến thêm - điều đơn giản như vậy mà trước đây người ta không nghĩ ra ?! Đó chính là giá trị của chất xám - nếu như người ta phát triển thiết bị vượt qua công nghệ kế tiếp thì có nghĩa là một hãng/công ty nào đó đã vượt qua đối thủ - và do đó thì người ta thường rất coi trọng chất xám trong khoa học công nghệ.

Vậy thì để hiển thị màu trắng thì sao? Bạn nghĩ rằng ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy hàng ngày ngày thì có màu trắng? Không phải như vậy, chúng được tạo bởi rất nhiều màu. Thí nghiệm bằng hình ảnh ở dưới đây sẽ cho ta thấy điều đó khi chiếu ánh sáng trắng qua một lăng kính.

Ánh sáng trắng khi qua lăng kính được tách thành các tia đơn sắc khác nhau. [Nguồn ảnh: Wikimedia Commons, ảnh gốc của NASA]. (Lưu ý: Hình bên trái là chụp thực tế, hình bên phải là mô phỏng trên máy tính)

Qua lăng kính thì bạn sẽ thấy ánh sáng được tách ra thành nhiều màu rất đẹp. Hiện tượng này đã được tự nhiên ứng dụng để tạo ra các hiệu ứng hình ảnh mà bạn thỉnh thoảng bắt gặp là "cầu vồng". Cầu vồng thì tạo bởi ánh sáng mặt trời chiếu qua các đám mây và các khối không khí vô tình tạo thành một cái lăng kính khổng lồ. Khi đám mây bay đi hoặc góc chiếu của mặt trời thay đổi thì cầu vồng biến mất.

Cũng qua lăng kính như vậy thì tôi còn nhớ một câu "Nhìn đời qua lăng kính" tức là thấy cái gì cũng đẹp.

Và chính do đó mà trên các màn hình máy tính thì một điểm ảnh màu trắng sẽ là tổng hợp của cả ba màu, tức là lúc này thì cả ba màu đều sáng với cường độ bằng nhau.

Những điều này thì chỉ đúng đối với các loại màn hình màu, còn đối với màn hình đen-trắng xịn, tức là các loại màn hình giống như ti vi thủa trước đây thì lại không đúng bởi vì chúng không lấy đâu ra các màu để có thể tổng hợp thành màu trắng từ các màu đó. Hiển nhiên là như vậy rồi, và lúc đó thì màu trắng là do sự phát ánh sáng của huỳnh quang màu trắng, và chúng thì gần giống như các loại đèn tuýp bình thường vậy thôi, và ánh sáng của chúng thì chúng ta cảm nhận được là màu trắng.

Đến đây thì tôi lại muốn nói đến hiệu ứng cảm giác về màu sắc mà ta cảm nhận được bởi các điểm màu nhỏ xíu đứng gần nhau.

Ở trên thì bạn biết rằng các màu được phối trộn với nhau để tạo ra đầy đủ các màu. Ứng dụng này được sử dụng trong đời sống bằng cách pha trộn các màu để vẽ ra các bức tranh, hoặc như là dùng các loại bút chì màu để có thể vẽ phối với nhau rồi ra các màu khác biệt. Hồi bé, tôi có sử dụng các hộp sáp 12 màu để có thể tô với nhau mà tạo ra các màu mới hơn, chẳng hạn chọn một màu xanh lá cây nào đó để phớt thêm các màu vàng vào cho thêm độ tươi xanh, sống động của lá, hoặc như ngọn lửa được pha trộn giữa màu đỏ và màu vàng cho sống động như thật.

Nếu như chúng ta chỉ sử dụng ba màu gốc cơ bản để chấm gần nhau thành các điểm chấm rất nhỏ thì sao nhỉ? Đối với các tỷ lệ về cường độ khác nhau mà chúng sẽ cho chúng ta một sự cảm nhận về màu sắc khác nhau. Bạn hãy nhìn vào hình đầu tiên của entry này, với các kích thước nhỏ đi cho dần đến thực tế thì sự ghép các khối màu gần nhau sẽ cho chúng ta cảm giác về màu sắc mà nó muốn hiển thị.

Có lẽ chỉ thế thôi, mục này chủ yếu muốn nói rằng trên các màn hình máy tính thì các điểm màu cơ bản nhỏ xíu ghép lại với nhau thành các hình ảnh hiển thị. Điều đơn giản này lại quan trọng trong việc trình bày các nguyên lý làm việc của các màn hình ở các mục dưới đây.

_____________

MÀN HÌNH CRT

CRT là cụm viết tắt của Cathode-Ray Tube, có nghĩa là ống phóng điện tử chân không. Chính cụm viết tắt này đã giúp ta phân biệt các loại màn hình khác nhau khi nói đến chúng. Sau khi hiểu được nguyên lý làm việc thì bạn có thể hình dung được ngay loại nào là màn hình nào khi nói tắt rằng "màn hình CRT" hay là "màn hình LCD".

Nguyên lý hoạt động

Màn hình CRT sử dụng phần màn huỳnh quang dùng để hiển thị các điểm ảnh, để các điểm ảnh phát sáng theo đúng màu sắc cần hiển thị cần các tia điện tử tác động vào chúng để tạo ra sự phát xạ ánh sáng. Ống phóng CRT sẽ tạo ra các tia điện tử đập vào màn huỳnh quang để hiển thị các điểm ảnh theo mong muốn. Tất nhiên đây là những tóm tắt về nguyên lý làm việc của chúng, chi tiết hơn xin xem phần dưới đây:

Sơ đồ nguyên lý đèn hình CRT. [Nguồn ảnh: Wikimedia commons]

Màn hình CRT được cấu tạo từ một ống phóng điện tử và cụm màn hình (6) bằng thuỷ tinh. Toàn bộ phần bên trong được hút chân không để đảm bảo rằng không có không khí thông thường.

Cụm đầu phóng điện tử bao gồm ống phóng các chùm tia điện tử (1). Ở đây có ba ống để phục vụ cho ba màu khác nhau. Trong mỗi ống có một sợi đốt (kiểu giống dây tóc bóng đèn sợi đốt mà chúng ta thường thấy, nhưng tóc sợi đốt ở đây thì có hình dạng đặc biệt hơn nhiều). Khi làm việc thì sợi đốt được nung nóng đến nhiệt độ nhất định để các điện tử tự do trong kim loại của sợi dây tóc nhảy khỏi bề mặt. Khi các điện tử nhảy ra thì chúng đã được nằm trong một điện trường có hiệu điện thế rất lớn giữa (1) và (5)) thì bị hút vào điện trường đó thành các chùm tia điện tử (2).

Để tạo ra một tia điện tử có thể hội tụ tại mặt nạ của màn hình (7), ống CRT có cụm thấu kính từ (3) (hệ thấu kính từ này không giống như các thấu kinh quang học đâu nhé). Để lái các tia điện tử đến các điểm mong muốn thì ống CRT có các cuộn lái tia theo hai phương (ngang và đứng) điều khiển tia này đến các vị trí trên màn huỳnh quang (4).

Các chùm tia điện tử đã được điều khiển theo các toạ độ khác nhau bởi các cuộn lái tia thì sẽ hội tụ tại các điểm lỗ của mặt nạ (7), xuyên qua các lỗ này thì chúng đập vào lớp phốt pho (8) mà ở đó sẽ hiển thị đối với các màu sắc khác nhau. Mỗi lỗ trên mặt nạ là một điểm ảnh, tương ứng với ba màu đỏ-xanh lục-xanh lam.

Mặt nạ của màn hình thì không đơn thuần chỉ có một kiểu là các lỗ đục sẵn theo như hình minh hoạ ở phía trên. Các hãng sản xuất khác nhau đã cho ra đời các công nghệ hiển thị trên màn hình theo cách khác nhau để có thể tạo ra chất lượng hình ảnh tốt nhất. Dưới đây là hình ảnh minh hoạ ba loại công nghệ đã được sử dụng trong các loại màn hình CRT trong TV và màn hình máy tính.

Ba công nghệ hiển thị hình ảnh khác nhau và cách tính kích thước điểm ảnh trên màn hình CRT. Phần mũi tên màu trắng là biểu thị cách tính "dot pitch" [Nguồn ảnh: Wikimedia commons]

Đến đây thì bạn đã hiểu về nguyên lý hoạt động của loại màn hình CRT (mà chúng cũng giống như các loại ti vi hiện nay) không nhỉ? Tôi thấy chưa đầy đủ, đó mới là làm cho các điểm ảnh được xuất hiện tại vị trí mong muốn, còn lại thì có thể thắc mắc của bạn sẽ là: Thế thì hình ảnh được hiển thị thế nào trên màn hình?

Bạn có thể nghĩ rằng: Quá đơn giản, khi các tia được phát ra bởi các ống thông qua các lỗ mặt nạ (ở đây thì tôi vẫn tiếp tục sử dụng với công nghệ mặt nạ thông thường) để hiển thị ra các điểm ảnh. Các điểm ảnh này đã được nói ở phần trên rồi, có nghĩa là chúng sẽ hiển thị ra hình ảnh bằng cách ghép nhiều điểm ảnh lại với nhau.

Đúng là thế đấy! Tôi cũng nghĩ như vậy.

Nhưng thực ra có một điểm vô lý ở đây: Chỉ có ba ống phóng, có một hệ thấu kính từ và một hệ thống lái tia, vậy thì làm sao mà tạo ra được tất cả điểm ảnh trên khắp màn hình được. Nếu như một màn hình có độ phân giải 1280x1024 thì có nghĩa rằng chúng có 1280x1024=1.310.720 điểm ảnh, và để điều khiển chúng đồng thời hiển thị trong một lúc thì cũng cần có từng đó hệ thấu kính, bỏ đi hệ lái tia, nhưng có đến gấp 3 lần như vậy là các ống phóng. Đó là một sự kinh hoàng cho ý tưởng chế tạo một ống CRT như vậy.

Hệ đa màn hình này sử dụng các màn hình CRT.

Nếu không thể làm được điều đó thì có nghĩa rằng trong một thời điểm thì chỉ có thể làm cho một điểm ảnh xuất hiện mà thôi. Đúng như thế đấy, chỉ có điều đó mới chế tạo được ống CRT phát hình màu với 3 ống phóng điện tử, một hệ thấu kính và một hệ thống lái tia. Vậy thì làm thế nào đây.

Tôi có một ý nghĩ so sánh khá thú vị rằng khi tôi đang gõ những dòng chữ này, và sau một thời gian nữa thì bạn cũng đang đọc dòng chữ này. Chúng ta có điểm nào giống nhau? Một người viết, và một người đọc? Không biết được. Tôi thì rõ ràng là một gã đàn ông có một vợ và hai con như đã nói ở lề trái blog này rồi, còn bạn thì là ai: nam/nữ, già/trẻ...tôi không có biết. Nhưng tôi cam đoan rằng chúng ta có một thứ chung khi đang gõ chữ và đọc chữ trên màn hình máy tính: Đó là nhìn theo từng con chữ từ trái sang phải, hết một hàng thì lại xuống, cho đến khi hết entry này thì đều là: Trái sang phải, trên xuống dưới, mỗi một thời khắc chỉ đọc một chữ mà thôi - không thể nhìn một cái là đọc hết toàn bộ nội dung, hoặc không thể thao tác một vài nhát là chữ hiện đầy ra màn hình theo mong muốn.

Đó là cách thức mà chỉ một điểm ảnh xuất hiện một thời điểm nhưng lại có thể tạo ra một hình ảnh hoàn chỉnh. Một hình ảnh nào đó đã được chia cắt thành nhiều điểm ảnh, nhưng lại xuất hiện dần dần theo thời gian: Trái sang phải (hoặc ngược lại), trên xuống dưới (tôi nghĩ thì điều này đúng là từ trên xuống dưới chứ không có ngược lại) và hình như là quét theo các bán ảnh chẵn và bán ảnh lẻ (tôi nhớ không rõ lắm từ khi đọc tài liệu trước đây vào khoảng năm học lớp 11 gì đó, nếu thời gian cho phép thì tôi sẽ bổ sung thêm về những điều này cho đầy đủ hơn, nhưng chưa cần nó thì bạn đã hiểu được tổng quát rồi, vấn đề bán ảnh chẵn/lẻ chỉ là đi sâu về mặt công nghệ mà thôi - mà cái đó dành cho người chuyên nghiệp thì hợp lý hơn).

Vậy tại sao ta không có cảm giác rằng hình ảnh được hiển thị như vậy, vẫn cứ thấy một bức tranh đẹp đẽ trên màn hình mà? Làm gì thấy chạy chạy từ trên xuống dưới đâu?. Thức tế thì tia quét vẫn là như vậy, nhưng sự cảm nhận của con người là chậm chạp so với thực tế mà thôi. Có những tính chất này có thể giúp ích cho sự hiển thị hình ảnh như vậy khiến cho chúng ta không cảm nhận được hình ảnh được hiển thị dần dần: Thứ nhất là sự phát sáng của các lớp màu sẽ không thể tắt đi nhanh sau khi được tia điện tử kích thích chúng, do vậy tia điện tử đã quét đến các điểm ảnh ở xa nó rồi thì nó vẫn còn sáng; Thứ hai là hiện tượng lưu ảnh trong võng mạc của con người (mà tôi đã có dịp nói đến nó trong entry về ánh sáng đèn tuýp - đó là khi ta vung vẩy một chiếc đũa dưới ánh sáng đèn tuýp loại sử dụng chấn lưu dây quấn thông thường thì sẽ nhìn thấy bóng của nó có vệt sáng vệt tối vậy).

Một màn hình LCD có kích thước lớn lắp tại các sân vận động. [Nguồn ảnh: Wikimedia commons]

Như vậy thì ta biết rằng ở màn hình CRT mỗi hình ảnh được hiển thị không tức thời, mà từ phía trên xuống phía dưới. Nếu dùng máy ảnh chụp ảnh màn hình CRT với tốc độ nhanh sẽ nhận thấy các hình ảnh xuất hiện theo từng khối ngang màn hình. Nếu quay phim bằng những sự khác nhau thì sẽ thấy các khối hình nhảy nhảy từ trên xuống dưới. Đây là điều mà bạn thường nhìn thấy khi mà xem một chương trình nào đó có quay phim về một màn hình máy tính loại CRT đang hoạt động: Bạn sẽ nhìn thấy chúng có các sọc đen chuyển từ trên xuống dưới một cách đều đặn. Thực tế thì khi quan sát bằng mắt thường sẽ không nhận ra điều này.

Sự hiển thị như vậy đối với màn hình CRT sẽ gây cảm giác rung hình, mắt mệt mỏi, ngồi lâu sẽ thấy nhức đầu. Những nhược điểm này thì không hạn chế được, chỉ có cách thiết lập chế độ làm việc của chúng đúng như thiết kế với sự tối ưu nhất để giảm hiện tượng này mà thôi.

Khó khăn công nghệ

Có nhiều sự khó khăn phức tạp trong công nghệ sản xuất màn hình CRT nhưng ở đây thì tôi muốn giải thích một chút với sự hiểu biết của mình vì những điều này liên quan đến sự phát triển của chúng.

Cầu-cong-phẳng

Trước đây thì màn hình loại CRT thường có dạng cầu, tức là bề mặt hiển thị của chúng giống như lấy ra một phần ở một quả cầu nào đó. Toàn màn hình bị cong theo một vòng cung để đảm bảo cho đường đi của một tia điện tử từ ống phóng cho đến màn hình tại mọi điểm là như nhau. Tôi nghĩ rằng với khó khăn trong công nghệ điều khiển các tia điện tử đến với màn hình như điều này đã khiến cho công nghệ màn hình CRT được bắt đầu bằng các màn hình cong như vậy.

Sau đó thì màn hình không còn cong theo hình cầu nữa, tức là theo phương thẳng đứng thì chúng ta có thể áp một chiếc thước kẻ và rò từ bên phải sang trái của màn hình mà không bị nhấp nhô nào nữa. Công nghệ này đã phức tạp hơn một chút khi cần điều khiển khoảng cách từ ống phòng cho đến các điểm theo một hàng là bằng nhau.

Và đến gần đây thì chúng ta chứng kiến công nghệ màn hình CRT phẳng. Điều đó có nghĩ là bạn có thể rê thước kẻ đi khắp nơi, xoay các góc trong vùng làm việc của màn hình mà toàn bộ thước kẻ nhỏ đó luôn tiếp xúc với bề mặt màn hình. Để làm được điều này thì về mặt điều khiển sẽ có nhiều khó khăn khi mà mỗi tia điện tử đập vào màn hình lại có quãng đường đi khác nhau. Dễ nhận thấy quãng đường mà tia điện tử đi gần nhất chính là tâm của màn hình, còn lại các góc của màn hình thì đường đi của chùm tia là dài nhất

Kích thước lớn

Khi hình dung ra được sơ đồ nguyên lý làm việc như phần trên thì bạn sẽ nhận thấy rằng màn hình CRT sẽ khó khăn khi sản xuất ở các kích thước lớn. Đúng như vậy, dễ nhận thấy rằng để sản xuất các màn hình có kích thước lớn thì toàn bộ đèn hình sẽ phải lớn và dài ra để đảm bảo cho sự chênh lệch của các quãng đường đi không quá lớn. Do đó đây là một tiêu chí đánh giá tốt khi so sánh giữa hai loại màn hình mà tôi sẽ trình bày ở phần dưới. Ở màn hình LCD thì chúng thường được chế tạo thành các loại màn hình kích thước cực lớn dành cho các sân vận động.

______________________

MÀN HÌNH MÁY TÍNH LOẠI LCD

Màn hình LCD đơn sắc ứng dụng nhiều trong đời sống hàng ngày

LCD là viết tắt của Liquid Crystal Display tức có nghĩa là màn hình tinh thể lỏng. Ứng dụng của công nghệ LCD có lẽ rằng đã được sử dụng từ rất lâu trước đây (tôi còn nhớ những chiếc máy tính cá nhân dùng cho các phép tính cộng trừ đơn giản đã sử dụng màn hình LCD). Ngày nay thì LCD bạn có thể gặp trên các điện thoại di động, thiết bị giải trí cá nhân, giao diện giao tiếp điều khiển của các máy móc thiết bị và ngày càng được sử dụng nhiều trong các loại màn hình máy tính, Ti vi.

Tôi thì không nghiên cứu kỹ về loại màn hình này như đã từng làm với loại màn hình CRT trong thời gian trước đây, do đó chỉ cảm nhận được các loại màn hình LCD một số ý như sau:

Một màn hình LCD của ASUS tích hợp cả loa siêu trầm phía sau

LCD hiển thị hình ảnh dựa trên nguyên tắc lọc màu sắc của ánh sáng đi qua một tinh thể lỏng có thể xoay chiều nếu như có dòng điện chạy qua. Trong ví dụ về một lăng kính như đã dẫn ở phía trên thì ta nhận thấy rằng ánh sáng màu trắng sẽ được phân tách ra thành các tia ánh sáng đơn sắc khác nhau.

Màn hình LCD sẽ sử dụng một đèn phát ra ánh sáng trắng ở phía sau nó (đèn backlight). Lớp mặt hiển thị hình ảnh của LCD thì chia ra thành nhiều ô nhỏ (để dễ hình dung, bạn coi nó cũng gần giống như cơ chế hiển thị màu sắc của màn hình CRT) mỗi một điểm ảnh trên màn hình LCD sẽ bao gồm ba ô (cell) với mỗi ô phụ trách một màu sắc riêng biệt đi qua nó. Mỗi ô màu sẽ chứa các tinh thể lỏng mà các tinh thể này có thể xoay hướng khác nhau nếu như có dòng điện đi qua.

LCD trên một điện thoại di động. Ảnh nguyên gốc phóng đại 400 lần.

Người ta đã điều khiển sự lọc màu của các ô màu bằng cách điều khiển dòng điện. Vậy thì ánh sáng của đèn backlight sẽ được xuyên qua các ô màu sẽ chỉ cho phép màu sắc và cường độ dựa trên sự điều khiển bằng các dòng điện đó. Bằng cách này mà các điểm ảnh được điều khiển theo từng màu dựa trên các ô màu được điều khiển với độ sáng và tối như thế nào.

Đó là những gì tôi hiểu về màn hình LCD, nhưng mong muốn tìm hiểu về loại màn hình này chắc là sẽ không dừng lại ở đó. Tôi sẽ tự tìm hiểu và viết thêm về những điều này để viết cho đoạn này dễ hiểu thêm hoặc chỉnh sửa những sự hiểu sai của mình nếu có trong thời gian sau. Trong lúc đó thì tôi nghĩ rằng bạn sẽ có thể tự tìm hiểu được chúng nếu tìm kiếm thông tin trên Internet.

Hai màn hình LCD được sử dụng bởi cùng một hãng trên các máy tính xách tay, nhưng góc nhìn rộng và hẹp khác nhau: Chiếc bên phải có góc nhìn rộng, chiếc bên trái khi nhìn ngoài giới hạn sẽ cho hình ảnh không còn đúng nữa.

[Ảnh theo nguồn en.wiki của ShadowCloud, giấy phép Creative Commons Attribution 3.0]

Điểm chết trong màn hình LCD

Do công nghệ chế tạo các loại màn hình cũng như các sản phẩm khác thì đều có các lỗi sai hỏng, tuy nhiên điểm chết trong màn hình LCD thì lại là các lỗi có thể được chấp nhận ở một số lượng nhất định nhằm tránh loại bỏ các sản phẩm mà chi phí sản xuất của nó còn cao. Số lượng điểm chết thì là một tiêu chí rất quan trọng trong đánh giá một màn hình LCD, bởi vì một màn hình xuất hiện các điểm chết thì không thể sửa chữa được, và nó tồn tại suốt đời của chiếc màn hình đó.

Ở màn hình loại CRT thì không có khái niệm về điểm chết bởi nguyên lý hiển thị của chúng không phụ thuộc vào các điểm ảnh cố định như ở màn hình LCD.

Một điểm chết đen

Điểm chết có thể là điểm chết đen hoặc điểm chết trắng, loại điểm chết này rất quan trọng trong chế độ bảo hành của các loại màn hình máy tính, chẳng hạn như với một số hãng sản xuất cho phép 3 điểm chết trắng và 5 điểm chết đen, nhưng một số hãng đã kiểm tra và loại bỏ các điểm chết trước khi bán sản phẩm (hoặc cho phép đổi lại các sản phẩm trước đó)[1]. Trong thời gian trước đây thì tỷ lệ xuất hiện điểm chết của màn hình LCD chiếm khoảng 30% tổng sản phẩm xuất xưởng nên các hãng sản xuất có các thái độ riêng về vấn đề này.

* Điểm chết đen được coi là một điểm ảnh chỉ xuất hiện màu đen trong mọi trường hợp hiển thị, tức là nó như một chấm bẩn nhỏ trên màn hình LCD bình thường mà ta có thể thỉnh thoảng nhìn thấy - nhưng nó hoàn toàn màu đen. Các điểm chết đen chúng ít lộ và dễ lẫn vào hình ảnh bởi đa phần các hình ảnh được hiển thị trên một nền có màu sắc nào đó không phải hoàn toàn là màu trắng.

* Điểm chết trắng là các điểm mà lúc nào cũng phát ra một màu trắng, chúng rất dễ lộ nên thường gây ra sự khó chịu từ người sử dụng. Tôi nhận thấy rằng nếu như chỉ soạn thảo văn bản hoặc duyệt web thì có lẽ các điểm chết trắng có lẽ không quan trọng, nhưng nếu xem một bức ảnh tối màu thì điều đó thật tệ.

Để kiểm tra các điểm chết trên các màn hình LCD, tốt nhất dùng các phần mềm chuyên dụng (rất dễ tìm các phần mềm kiểu này bởi chúng thường miễn phí do sự đơn giản của nó có thể chỉ là hiển thị các màu sắc khác nhau thay đổi theo thời gian), hoặc nếu không có các phần mềm, người sử dụng có thể tạo các ảnh toàn một màu đen, toàn một màu trắng, toàn một màu khác và xem nó ở chế độ chiếm đầy màn hình (full screen) để kiểm tra và đếm các điểm chết.

Đèn backlight

Như ở trên đã nói, màn hình LCD thì sử dụng một nguồn sáng từ phía sau cho nguyên lý hoạt động của chúng. Có một vài điểm lưu ý về đèn này:

Một số màn hình LCD có hiện tượng lọt sáng tại các viền biên của màn hình (do cách bố trí của đèn nền và sự che chắn cần thiết) gây ra cảm giác hiển thị không đồng đều khi thể hiện các bức ảnh tối. Khi chọn mua cần thử hiển thị để tránh mua các loại màn hình gặp lỗi như vậy, cách thử đơn giải nhất là quan sát viền màn hình khi hiển thị một hình ảnh toàn bộ là màu đen để kiểm tra xem chúng có bị lộ sáng hay không.

Đèn backlight thì sẽ thường được bố trí trên các màn hình sao cho chúng phân phối được ánh sáng đều khắp ở toàn màn hình, đèn này giống như một bóng đèn tuýp dài nhưng lại rất nhỏ và thường nằm phía trên và phía dưới của màn hình. Nếu như màn hình LCD nào quan sát thấy màu sắc ở hai biên khác với ở giữa thì chúng ta không nên lựa chọn. Tất nhiên đây là sự đòi hỏi khó tính mà thôi, đa phần chúng ta không cảm nhận được điều này hoặc hiện tượng lộ sáng ở phía trên.

SO SÁNH MÀN HÌNH CRT VÀ LCD

Sự cảm nhận của bạn sau khi xem cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hai loại màn hình hiện nay như thế nào? Tôi dám chắc rằng bạn sẽ yêu thích loại màn hình LCD hơn, nhiều người cũng thế, trong đó có cả tôi.

Tuy nhiên không phải là tất cả đều như thế, trong một số topic trên các diễn đàn thì đã có những sự tranh luận về hai loại màn hình LCD và CRT, và ở đó thì tôi đã...bênh vực loại màn hình CRT bởi chúng có những điểm mà LCD bình thường không có được - đó là độ nét và sự trung thực của màu sắc - có nghĩa rằng CRT vẫn là lựa chọn của người thiết kế đồ hoạ và game thủ khó tính. Một người nào đó đã khen tôi rằng "biết chơi" (hoặc tương tự như thế) nhưng thực sự thì tôi không có các loại màn hình CRT 21" với tần số làm tươi tầm 120 Hz như họ tưởng, bởi vì tôi thì biết một chút nguyên lý và đã suy luận ra điều đó mà thôi (cũng như sự cổ điển ở những người nào đó thích nghe đĩa nhựa mà tôi đã có lần nói trên entry "bo mạch âm thanh" vậy).

Và ở mục này thì tôi cố gắng suy luận trên những gì mình biết để so sánh hai loại màn hình CRT và LCD như bảng dưới đây, nếu có điều gì chưa đúng lắm với ý bạn thì xin comment lại, tôi sẽ điều chỉnh lại nếu như cảm nhận rằng sự góp ý của bạn là hợp lý.

Loại màn hình CRT LCD

Màu sắc Hiển thị màu sắc trung thực trong hầu hết các model. Màu sắc phụ thuộc vào từng thể loại, quyết định nhiều đến giá bán.

Tần số làm tươi Phổ thông: 85Hz; Cao cấp có thể lên tới 120 Hz Phổ thông: 60Hz (khó vượt ngưỡng 85Hz); Tuy nhiên một số loại LCD cực kỳ cao cấp cũng có thể đến 120 Hz

Góc nhìn Góc nhìn rộng, màu sắc và độ sáng không bị thay đổi theo các góc nhìn khác nhau Góc nhìn hẹp hơn, chỉ có thể tối ưu đối với một giới hạn về góc nhìn nhất định. Tuỳ thuộc vào các model mà khác nhau.

Thời gian đáp ứng

(Response time)

(Không có thông số này) Phụ thuộc vào model khác nhau. Loại cao cấp có thể 2 ms, các loại phổ thông có thể ở 25 ms.

Kích cỡ màn hình hiệu dụng

(Viewable size)

Màn hình CRT thường có kích thước hiển thị nhỏ hơn so với kích thước công bố thực tế. Sự hiển thị hình ảnh trong màn hình CRT thường được đặt trong các khoảng cho phép nhìn thấy và chịu ảnh hưởng bởi chính nguyên lý hoạt động của nó. Kích thước vùng hiển thị hữu ích của màn hình LCD không phụ thuộc vào sự lắp ráp của chúng với vỏ của màn hình. Do đó các kích thước công bố của màn hình LCD thường có khả năng hiệu dụng cao hơn. Ví dụ một màn hình LCD 15" tương đương màn CRT 17".

Thể tích Chiếm nhiều vị trí trên bàn làm việc do kích thước cồng kềnh - Đây là một nhược điểm của màn hình CRT. Chiếm ít vị trí do mỏng hơn rất nhiều so với màn hình CRT. Vị trí đặt màn hình rất đa dạng và thậm chí có thể treo lên tường hoặc trần nhà.

Khả năng sản xuất kích thước lớn Khó có thể sản xuất các loại màn hình kích thước lớn cho đến rất lớn Có thể sản xuất các loại màn hình LCD với kích thước lớn hoặc ghép các tấm màn hình kích thước nhỏ hơn thành các loại màn hình kích thước rất lớn đến cực lớn.

Công suất tiêu thụ điện Lớn hơn so với loại CRT, công suất có thể lớn hơn 60W. Nguyên nhân tiêu tốn điện năng một phần dành cho việc đốt các sợi đốt ở ống phóng điện tử. Nhỏ hơn, công suất có thể dưới 32W

Khả năng hiệu chỉnh Màn hình CRT cần hiệu chỉnh các thiết đặt về hình ảnh thông qua các phím điều chỉnh riêng. Không cần hiệu chỉnh về mặt vị trí, độ méo của hình ảnh.

Giá thành Rẻ Đắt hơn màn hình CRT

Xu thế phát triển Xu thế bị loại bỏ. Nhiều hãng đã ngưng sản xuất, một số hãng còn lại có kế hoạch ngừng sản xuất. Xu thế thay thế loại màn hình CRT truyền thống. Khả năng loại màn hình sử dụng công nghệ OLED sẽ thay thế cho các màn hình LCD thông thường trong tương lai.

Ảnh hưởng đến sức khoẻ Có nhiều quan điểm cho rằng màn hình CRT gây hư hại cho sức khoẻ con người nếu sử dụng liên tục. Nguyên nhân thường nêu ra là sự phát xạ các tia không mong muốn ra phía trước của màn hình. Ít ảnh hưởng đến sức khoẻ theo sự tác động của phát quang (Tất nhiên rằng sự ảnh hưởng đến sức khoẻ do làm việc quá nhiều thời gian trên PC thì lại là vấn đề khác).

Màn hình cũ vẫn còn được nhập về bán ở Việt Nam, Ảnh: HT, nguồn VnExpress.

Tuy rằng màn hình CRT thì đã được coi là lỗi thời đối với một bộ phận người sử dụng, nhưng chúng cũng vẫn được những người có thu nhập thấp người mua lại các màn hình cũ. Xét trên mặt lý thuyết thì màn hình cũ có tuổi thọ càng cao thì càng kém về mặt hiển thị hình ảnh (nhất là điểm ảnh bị nhoè, mức độ sáng không còn cao).

MỘT SỐ CÔNG NGHỆ KHÁC CỦA MÀN HÌNH

Công nghệ OLED

OLED: (Organic Light-Emitting Diode: điốt phát sáng hữu cơ) là công nghệ màn hình mới với các ưu điểm: Cấu tạo mỏng, tiết kiệm năng lượng, đáp ứng nhanh, tuổi thọ cao...

Màn hình OLED thường giống màn hình tinh thể lỏng nhưng có kích thước mỏng hơn nhiều do không sử dụng đèn nền nên các loại màn hình máy tính sử dụng công nghệ này thường mỏng hơn loại LCD thông thường. Do đặc điểm này mà màn hình OLED hiện nay mới được sử dụng nhiều trong các máy tính xách tay hoặc với màn hình để bàn ở một số model cao cấp.

Trong thời gian hiện tại (2007-2008) giá thành chế tạo các màn hình OLED còn cao nên chúng chưa được sử dụng rộng rãi nhưng sẽ có tương lai rất sáng lạn. Hiện tại thì OLED đã được sử dụng nhiều tại các điện thoại di động để làm giảm kích thước về độ dày và tiết kiệm năng lượng. Trong thời gian tới một số hãng sản xuất phần cứng máy tính hoặc các PC đã bắt đầu có kế hoạch chuyển dần sang thay thế loại màn hình LCD sang màn hình OLED. Một ví dụ rằng Dell đã tuyên bố sẽ chuyển toàn bộ các máy tính xách tay của hãng này sang sử dụng màn hình OLED trong thời gian tới[2].

Những thông tin kỹ thuật về công nghệ OLED có trong phần "Mời xem thêm" ở dưới cùng entry này. Tôi nhận thấy rằng phần giới thiệu này khá ổn để có thể không cần thiết phải nhắc lại chúng trên entry này.

Màn hình laser

Màn hình laser có kích thước lớn của Misibishi

Mới được tiết lộ gần đây bởi hãng Misibishi thì công nghệ màn hình sử dụng ba tia laser có màu cơ bản để phối trộn tạo ra các màu sắc khác nhau tại triển lãm hàng điện tử dân dụng (CEDIA) Hoa Kỳ. Dù mới xuất hiện nhưng đã có một số nhận định rằng công nghệ màn hình này sẽ thay thế loại màn hình LCD[3].

Loại màn hình này sẽ dự kiến bán ra vào cuối tháng 9, và đại trà vào khoảng tháng 10 năm 2008. Giá thành của chúng khá đắt so với các loại sản phẩm có cùng kích thước.

Do nguyên lý hoạt động của laser và sự giới thiệu về loại màn hình này thì tôi có cảm nhận rằng chúng sẽ chỉ được sản xuất cho các loại màn hình có kích thước lớn. Nguyên nhân bởi các kích thước nhỏ có thể không thể cạnh tranh được với các loại màn hình LCD thông thường về mặt tiêu thụ năng lượng. Không rõ rằng thông tin trên bài báo theo chú thích trên có sai lệch hay không mà chúng viết rằng "Đặc biệt loại màn hình mới này chỉ tốn 200 Watts, tiết kiệm hơn hẳn so với các loại màn hình LCD, Plasma đang phổ biến. Tuy nhiên, giá hiện tại của loại màn hình tiết kiệm điện công nghệ Laser này có giá khá cao, khoảng 7000 USD chỉ rẻ hơn màn hình 65 inch có giá 10.000 USD của Pioneer Kuro".

Màn hình cảm ứng

Màn hình cảm ứng là các loại màn hình được tích hợp thêm một lớp cảm biến (hoặc sử dụng các phương pháp khác) trên bề mặt để cho phép người sử dụng có thể điều khiển, làm việc với máy tính. Chúng thì giống như các loại điện thoại di động cảm ứng thông thường nhưng lại ở một kích thước lớn bằng toàn bộ màn hình. Màn hình cảm ứng xuất hiện ở một số máy tính xách tay cùng với hệ điều hành Windows XP phiên bản Tablet PC của Microsoft.

Hiện nay thì sự cảm ứng mới chỉ đáp ứng bằng điều khiển "một chạm", có nghĩa rằng trong một thời điểm thì chỉ có một toạ độ được xác định (giống như đầu mũi tên của con trỏ máy tính mà bạn đang điều khiển). Trong tương lai thì có lẽ rằng màn hình cảm ứng sẽ cho phép điều khiển "đa chạm" - tức là nếu bạn ấn một ngón tay trỏ lên màn hình thì máy tính sẽ nhận ra vân tay của bạn.

Một số máy tính sử dụng cho các tụ điểm công cộng (quán café, sân bay, siêu thị...) cũng sử dụng loại màn hình này phục vụ giải trí, mua sắm trực tuyến hoặc các mục đích khác bởi sự tiện dụng của chúng.

__________________________________________

CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÀN HÌNH MÁY TÍNH

Độ phân giải

Như trên đã nói thì màn hình máy tính hiển thị ảnh theo từng điểm rời rạc rất nhỏ, liên kết các điểm đó cho phép hiển thị các ảnh theo những gì ta nhìn thấy. Theo cách này thì độ phân giải của màn hình là khả năng chia các màn hình thành các điểm ảnh theo chiều ngang và chiều dọc, ví dụ: 1024x768 có nghĩa là có 1024 điểm ảnh theo chiều ngang và 768 điểm ảnh theo chiều dọc.

Đối với mành hình CRT, người sử dụng có thể thiết lập làm việc với độ phân giải tối đa hoặc thấp hơn mà vẫn đảm bảo sự hiển thị hoàn hảo. Tuy nhiên ở một số loại màn hình CRT chỉ chấp nhận hoạt động ở độ phân giải tối đa với tần số làm tươi thấp đi so với bình thường. Ví dụ là tôi đã có một chiếc màn hình CRT hiệu Samsung SyncMaster 753 DFX (17"), độ phân giải thông thường và sử dụng tốt nhất ở: 1024x768 có thể làm việc ở 85 Hz, nhưng ở độ phân giải tối đa của nó là 1280x1024 thì chỉ có thể hoạt động ở 60Hz mà thôi - nhưng nếu đặt thấp như vậy thì người sử dụng sẽ có cảm giác rung hình, nhức mắt nên không thể chấp nhận điều đó.

Đối với màn hình LCD thì tốt nhất phải thiết lập làm việc đúng với độ phân giải tối đa để đảm bảo hiển thị hình ảnh rõ nét (nguyên nhân trình bày ở phần sau).

Một số thông số về độ phân giải của và tỷ lệ khung hình mà màn hình máy tính, TV có thể đáp ứng được ở các model khác nhau, đa số các loại kích thước lớn là dòng sản phẩm cao cấp [nguồn ảnh]

Tần số làm tươi

Nguyên lý hiển thị sự chuyển động của hình ảnh trên màn hình máy tính cũng giống như nguyên lý chiếu bóng: Làm thay đổi nhanh các hình ảnh tĩnh trong một khoảng thời gian ngắn để lợi dụng tính chất lưu ảnh trong võng mạc của con người để ghép thành các hình ảnh chuyển động.

Tần số làm tươi thể hiện số khung hình đạt được trong một giây. Tần số làm tươi đối với các loại màn hình thông dụng ở tần số 60, 75, 85 Hz (trong điện ảnh thì đối với các phim nhựa, tần số thay đổi các khung hình tĩnh thường là 24 - tức là 24 hình/giây).

Đối với màn hình máy tính loại CRT, độ làm tươi có thể thay đổi rộng từ 60 Hz trở lên. Những loại màn hình CRT thông dụng thường từ 60 đến 85 Hz, đối với một số model đặc biệt, độ làm tươi có thể đến 120 Hz hoặc cao hơn. Đối với màn hình LCD, tần số làm tươi thường là 60 Hz nhưng không phải chỉ dừng lại ở đó, một số hãng đã sản xuất các loại màn hình LCD có tần số làm tươi lên tới 120 Hz (theo công bố).

tần số làm tươi ảnh hưởng đến sức khoẻ của người sử dụng máy tính. Nếu đặt quá thấp với màn hình CRT sẽ có cảm giác rung hình, nhức mắt dẫn đến nhức đầu khi làm việc liên tục. Thông thường với màn hình CRT nên đặt tối thiểu 75 Hz để tránh có cảm giác này. Với màn hình LCD độ làm tươi 60 Hz cũng ít tạo ra cảm giác rung hình và nhức mắt như trên bởi cơ chế tạo hình ảnh của nó hoàn toàn khác với màn hình CRT.

Mặc dù chưa đặt bút tính toán kỹ về mối liên quan giữa tần số làm tươi và thời gian đáp ứng, nhưng tôi cảm thấy có vẻ như chúng sẽ liên quan tới nhau. Sự quảng cáo của các hãng sản xuất thì thường tìm kiếm các cách tính toán có lợi hơn cho mình để hấp dẫn người sử dụng nên có thể chưa được chính xác cho lắm.

Thời gian đáp ứng

Thời gian đáp ứng (response time) là một khái niệm chỉ nhắc đến đối với các màn hình LCD, chúng được tính bằng miligiây (ms), nói đến khoảng thời gian biến đổi hoàn toàn một màu sắc của một điểm ảnh.

Nếu như cần hiển thị một chuyển động rất nhanh (ví dụ tường thuật một trận đua xe công thức 1 hoặc chơi game đua xe tốc độ cao chẳng hạn) thì màn hình phải thay đổi các hình tĩnh liên tục. Nếu như việc chuyển đổi các hình ảnh không kịp thời sẽ xảy ra hiện tượng các hình ảnh cũ và mới bị đan xen nhau, do có sự chuyển động theo một phương nào đó của một hình ảnh nên chúng thì tạo ra các vệt hình ảnh như chiếc đuôi của nó (hiện tượng hiển thị này quen được gọi là "bóng ma").

Với việc xử lý văn bản, lướt web, xem phim thông thường (không có các pha hành động cực nhanh) thì thời giam đáp ứng 25 ms cũng đủ. Tuy nhiên với việc chơi các game đua xe hoặc các tác vụ khác liên quan đến thay đổi hình ảnh liên tục thì người sử dụng nên chọn thời gian đáp ứng càng thấp càng tốt. Hiện nay nhiều hãng sản xuất màn hình LCD đã quảng cáo sản phẩm của mình có thời giam đáp ứng đạt mức 2 ms (là mức có thể đáp ứng mọi vấn đề về hiển thị).

Mỗi hãng sản xuất lại có cách tính về thời gian đáp ứng theo một cách khác nhau để làm nổi bật ưu điểm và cạnh tranh, do đó cũng khó cho việc so sánh một cách thực sự về thời gian này. Hiện không có bất kỳ một phần mềm nào đo được thời gian này, nhưng tôi nghĩ rằng có thể chế tạo một thiết bị thực hiện được điều đó: Chẳng hạn sử dụng một cảm biến (sensor hoặc gọi là mắt thần cũng được) với cách thức giống như sự đối chiếu màu sắc rồi xử lý bằng phần mềm.

Kích thước điểm ảnh

Bảng so sánh kích thước màn hình: LCD và CRT

LCD Size

LCD Resolution

CRT Size

CRT Viewable Area

CRT Maximum Resolution

15"

1024x768

17"

16"

1024x768

1280x1024

1600x1200*

17"

1280x1024

18.1"

1280x1024

19"

18"

1600x1200

1920x1440*

19"

1280x1024

20.1"

1600x1200

21"

20"

1600x1200

1920x1440*

2048x1536*

21.3"

1600x1200

23"

1920x1200

Ghi chú: * Chỉ có ở các màn hình cao cấp (high-end)

Kích thước điểm ảnh (dot pitch) là một thông số cố định và không thay đổi được, nó là kích thước điểm ảnh nhỏ nhất - tương ứng với độ phân giải lớn nhất. Các kích thước điểm ảnh còn có thể thay đổi đến lớn hơn tuỳ thuộc vào người sử dụng khi thiết lập độ phân giải màn hình thấp hơn so với thiết kế của nhà sản xuất.

Kích thước điểm ảnh của mỗi hãng, mỗi model đều có thể khác nhau. Thấy rõ nhất là với các màn hình LCD có giá phổ thông hai loại màn hình có kích thước đường chéo khác nhau 17" và 19" thường cùng độ phân giải (lớn nhất) 1280x1024 (cùng so sánh với thể loại không phải màn hình rộng (non-wide) )

Kích thước điểm ảnh càng nhỏ hình ảnh hiển thị sẽ nét hơn và nếu kích thước điểm ảnh càng lớn thì ngược lại.

Tỷ lệ màn hình

Màn hình máy tính thì tuân theo hai chuẩn về tỷ lệ giữa số điểm ảnh lớn nhất theo chiều ngang và theo chiều dọc.

* Màn hình theo chuẩn 4:3 thông thường. Đa phần các loại màn hình mà bạn có cảm giác rằng chúng quen thuộc, có dạng hình chữ nhật là theo chuẩn tỷ lệ 4:3.

* Màn hình theo chuẩn rộng (wide): Có tỷ lệ thường là 16:9 hoặc ít hơn là 16:10. Thực chất có rất nhiều tỷ lệ khác nữa nhưng chúng thì ít thông dụng trong các loại màn hình máy tính được sản xuất trong thời gian gần đây.

Với màn hình LCD thì thường gặp hai loại, còn với màn hình kiểu CRT thì thông dụng nhất vẫn theo chuẩn thông thường (tỷ lệ 4:3), còn lại một số trường hợp hãn hữu lắm mới có màn hình rộng.

Tuỳ theo nhu cầu công việc mà nên chọn màn hình theo chuẩn nào. Với chơi game thông thường, lướt web, soạn thảo văn bản thì màn hình 4:3 là đủ. Với mục đích xem phim DVD, dùng nhiều đến bảng tính (giống như Excel của Microsoft) thì nên chọn màn rộng để đảm bảo hiển thị được nhiều cột hơn.

Tuy nhiên hiện nay xu thế người sử dụng đang dần chuyển sang sử dụng màn hình rộng bởi dần các game hỗ trợ màn hình rộng tốt hơn. Vấn đề lựa chọn giữa loại màn hình có tỷ lệ 4:3 thông thường và màn hình rộng hiện nay cũng hay gây nhiều tranh cãi trên các diễn đàn bởi thói quen sử dụng của từng người.

________________________________

KẾT NỐI GIỮA MÀN HÌNH VỚI MÁY TÍNH

Hai kiểu giao tiếp thông dụng hiện nay giữa màn hình máy tính và máy tính (thông qua bo mạch đồ hoạ) là: D-Sub và DVI:

* D-Sub là kiểu truyền theo tín hiệu tương tự, các màn hình CRT đều sử dụng giao tiếp này.

* DVI là kiểu truyền theo tín hiệu số, đa phần màn hình LCD hiện nay sử dụng chuẩn này, phần còn lại vẫn sử dụng theo D-Sub. Kiểu giao tiếp này có ưu điểm hơn so với kiểu D-Sub là có thể cho chất lượng ảnh tốt hơn. Tuy nhiên để sử dụng kiểu DVI đòi hỏi bo mạch đồ hoạ phải hỗ trợ chuẩn này (đa số các bo mạch đồ hoạ rời đều có cổng DVI, tuy nhiên bo mạch đồ hoạ tích hợp sẵn trên bo mạch chủ phần nhiều là không hỗ trợ chuẩn này).

Tuy nhiên không phải chỉ có hai giao tiếp trên, còn một dạng giao tiếp nữa mới xuất hiện trong vài năm gần đây dùng cho việc hiển thị hình ảnh ở độ phân giải cao mà đã được nhắc tới tại entry "Bo mạch đồ hoạ" trên blog này.

ĐIỀU CHỈNH MÀN HÌNH MÁY TÍNH

Mỗi màn hình máy tính sau khi sản xuất đều được test kiểm tra trước khi đóng hộp xuất xưởng, tuy có được hiệu chỉnh sơ bộ nhưng khi bắt đầu sử dụng thì người dùng nên thiết đặt lại cho phù hợp nhất đối với thiết kế và đối với những sở thích của mình.

Với các màn hình LCD, hầu hết việc điều chỉnh chỉ liên quan đến thiết lập chế độ hiển thị, màu sắc. Với các màn hình kiểu CRT cần phải điều chỉnh nhiều hơn. Do đặc điểm chuyển đổi giữa chế độ hình ảnh, chế độ chuyển đổi giữa các cuộn lái tia sẽ làm việc khác nhau, do đó để phù hợp với chế độ phân giải thường xuyên sử dụng của người dùng máy tính, cần phải thiết lập lại màn hình cho phù hợp (hình ảnh chiếm đầy màn hình, không tạo sự méo mó, biến dạng khi hiển thị).

Phần dưới đây chỉ nói đến việc điều chỉnh màn hình CRT và được tiến hành theo thứ tự.

1. Điều chỉnh tần số làm tươi cố định theo mong muốn. Bước này phải thực hiện đầu tiên bởi vì chúng quyết định nhiều đến các bước dưới.

2. Đưa toàn bộ thiết lập của màn hình về mặc định: Do việc điều chỉnh sự dịch chỉnh khung hình có thể được thực hiện trên máy tính (bởi một số trình điều khiển của bo mạch đồ hoạ cho phép) nên có thể đã thực hiện một số sự điều chỉnh trên hệ thống, cần đưa về mặc định trước khi thực hiện việc điều chỉnh trên màn hình.

3. Tiến hành điều chỉnh trên màn hình thông qua các nút điều chỉnh: Chỉnh khung hình hiển thị nhỏ hơn so với các giới hạn mép biên của khung hình về mọi hướng (điều chỉnh nhỏ đi đồng đều). Căn chỉnh vị trí khung hình nhỏ về phía trung tâm khung hình. Căn chỉnh giãn đều về hai hướng trái phải và trên xuống sao cho khung hình chiếm đầy đủ màn hình (thực hiện 2 lần với hai chiều ngang và dọc). Điều chỉnh độ xoay nghiêng, độ méo không đồng đều theo chiều dọc và độ lệch (thành hình bình hành) sao cho khung hình ngay thẳng và hợp lý nhất.

Thiết lập độ phân giải hợp lý của màn hình LCD

Độ phân giải của màn hình LCD dù có thể đặt được theo người sử dụng, tuy nhiên để hiển thị rõ nét nhất phải đặt ở độ phân giải thiết kế của nhà sản xuất. Nguyên nhân là các điểm ảnh được thiết kế cố định (không tăng và không giảm được cả về số điểm ảnh và kích thước), do đó nếu thiết đặt độ phân giải thấp hơn độ phân giải thiết kế sẽ xảy ra tình trạng tương tự việc có 3 điểm ảnh vật lý (thực) dùng để hiển thị 2 điểm ảnh hiển thị (do người sử dụng thiết đặt), điều xảy ra lúc này là hai điểm ảnh vật lý ở sẽ hiển thị trọn vẹn, còn lại một điểm ảnh ở giữa sẽ hiển thị một nửa điểm ảnh hiển thị này và một nửa điểm ảnh hiển thị kia - dẫn đến chỉ có thể hiển thị màu trung bình, dẫn đến sự hiển thị không rõ nét.

Điều chỉnh màu sắc thực tế

Tuy không phải là người chuyên môn về đồ hoạ máy tính, nhưng trong một thời gian trước đây thì tôi đã đọc được một thông tin rằng sự hiển thị màu sắc trên các màn hình máy tính so với kết quả in ra ở một máy in màu nào đó là khác nhau. Quả thật là nếu như vậy thì thật tệ cho những người thiết kế các sản phẩm có liên quan đến màu sắc. Để điều chỉnh các màu sắc này thì cần có thiết bị chuyên dụng khi đo trực tiếp trên màn hình và so sánh với kết quả in ra rồi hiệu chỉnh sao cho màn hình hoàn toàn giống với bản in.

Trong thực tế thì tôi nhận thấy màu sắc trên các màn hình LCD ở mức chất lượng/giá thành khác nhau là không có sự đồng đều. Ví dụ như tôi có một chiếc màn hình LCD ở máy để bàn thì chất lượng cao hơn hẳn so với chiếc màn hình tích hợp ở máy tính xách tay, có lẽ điều đơn giản rằng chiếc máy tính xách tay của tôi ở dòng phổ thông nên không được chú trọng vào chất lượng màn hình hiển thị.

TÍNH NĂNG CỘNG THÊM CỦA MÀN HÌNH

Ngoài chức năng hiển thị, màn hình máy tính ngày nay còn được tích hợp các tính năng khác, mục đích chủ yếu của những sự tích hợp này là nhằm hấp dẫn người mua sản phẩm. Ví dụ các tính năng tích hợp như:

* Loa: Thường một số hãng sản xuất tích hợp loa vào một số model kể cả của loại CRT và LCD. Loa thường được gắn hai chiếc vào hai bên để phát stereo, một số màn hình được sản xuất cho các games thủ còn có cả các loa siêu trầm (như ví dụ tại phần màn hình LCD). Một cách khác loa cũng có thể được gắn chìm hoặc giấu phía sau màn hình.

* Microphone cũng có thể được gắn kèm vào màn hình (thường đi cùng với loa).

* Các cổng USB mở rộng: Nhằm thuận tiện cho việc thao tác cắm nhanh các thiết bị sử dụng giao tiếp USB. Cổng này đơn thuần chỉ là một Hub cho các cổng USB mà chúng được cắm vào bo mạch chủ.

* Webcam được tích hợp sẵn với một số model của màn hình máy tính. Kết hợp giữa micro, loa, webcam sẽ phù hợp cho một số người sử dụng thường xuyên tán ngẫu trực tuyến (chat).

Tôi nhận thấy những tích hợp chủ yếu phù hợp cho người dùng văn phòng, dễ nhận thấy rằng chất lượng của chúng thường ở tầm thấp, không thể dùng cho các mục đích chuyên nghiệp.

SO SÁNH MÀN HÌNH MÁY TÍNH VỚI TV

Bạn có thắc mắc gì về một chiếc màn hình máy tính với một chiếc Ti vi? Nếu như đó là công dụng thì tôi nhận thấy rõ ràng là có một sự khác biệt mà ai cũng nhận ra là công dụng của chúng là hiển thị các nội dung khác nhau. Tuy nhiên có suy nghĩ gì khi mà ngày càng có nhiều các bo mạch đồ hoạ cung cấp đường tín hiệu ra màn hình ti vi, còn các ti vi thì gần đây lại có thể được quảng cáo rằng chúng có thể kết nối với máy tính hoặc có thể sử dụng như một màn hình máy tính.

Sự so sánh về kích thước điểm ảnh trên TV (trái) và màn hình máy tính (phải) [Nguồn ảnh]

Trên thực tế thì độ phân giải của ti vi đã yêu cầu thấp hơn rất nhiều so với màn hình máy tính. Bạn có thể tự cảm thấy những điều này thông qua việc nhìn các chữ được hiển thị trên màn hình, chúng thật to và nhìn gần sẽ thấy không mịn màng một chút nào.

___________________________

Tham khảo

Upgrading and Repairing Pcs, 17th Edition (Scott Mueller)

Có thể mua phiên bản mới hơn (18) tại: Amazon.com

ISBN-10: 0789736977; ISBN-13: 978-0789736970

Chú thích

1^. Samsung to Offer 'Zero-PIXEL-DEFECT' Warranty for LCD Monitors. trên Forbes.com, 30/12/2004.

2^. Tất cả laptop của Dell sẽ dùng màn hình LED, trên Việt Báo Việt Nam, 2008.

3^. Màn hình Laser sẽ thay thế LCD, Plasma, đăng trên VTC News, 09/9/2008

4^. Chọn mua màn hình CRT cũ 'sống lâu', đăng trên VnExpress, 11/2008

Xem thêm

Màn hình tinh thể lỏng, mục từ trên Wikipedia tiếng Việt, (bản tiếng Anh có tại đây)

Visual display unit, mục từ trên Wikipedia tiếng Anh (en).

Giới thiệu về công nghệ OLED phần 1, phần 2, phần 3. Đỗ Tuấn Hưng (theo Howstuffworks) đăng trên Thông tin Công nghệ.

Tr Minh Linh (2007-2008)

(Entry này được phát triển trên mục từ "Màn hình máy tính" tại vi.wiki với những phần tôi đóng góp)

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

0 nhận xét/bình luận

Thứ năm, ngày 04 tháng chín năm 2008

Bo mạch âm thanh (sound card)

Bo mạch âm thanh (tiếng Anh: sound card) trong máy tính là một bo mạch mở rộng các tính năng về âm thanh (và một số chức năng khác về giải trí, kết nối...) để có thể phát tín hiệu cho các thiết bị về âm thanh như loa máy tính, amply cho hệ thống loa dân dụng.

ÂM THANH LÀ GÌ? TẠI SAO CẦN BO MẠCH ÂM THANH?

Âm thanh là gì?

Bạn có bao giờ thắc mắc rằng âm thanh là gì không? Chắc chẳng bao giờ có một người bình thường (không khiếm thính) thì câu hỏi này là thừa, và có lẽ rằng không cần giải thích gì nhiều đối với câu hỏi này. Bạn thì không cần đọc những điều này thì cũng tự biết rằng: Con người thì có thể phát ra các âm thanh để phục vụ quá trình trao đổi thông tin hoặc thể hiện cảm xúc. Nhạc cụ phát ra các âm thanh để cùng một dàn nhạc cho thưởng thức. Thiên nhiên phát ra âm thanh để ta cảm nhận được chúng đang tồn tại và phát triển.

Và bây giờ thì tôi muốn nói lại rằng: Có hai thứ quan trọng nhất trong âm thanh: Đó là: tần số âm thanh và cường độ âm thanh. Tần số thì luôn có một định nghĩa chung rằng chúng là các giao động trong một giây đồng hồ, còn cường độ là độ lớn của sóng dọc (mà nếu bạn thực sự tìm hiểu về nó thì đã click chuột vào link "âm thanh là gì" mà tôi đã cố công sưu tầm cho bạn ở trên).

Vậy thì đó là âm thanh tự nhiên, thiên nhiên, nhưng để chuyển chúng vào máy tính thì quả là phức tạp. Âm thanh tự nhiên là một dạng sóng tương tự (analog), có nghĩa rằng nguồn phát ra như thế nào thì nó được truyền vào tai người phải có dạng như thế đó - Thế nhưng máy tính thì lại chỉ làm việc ở dạng số (digital), nó hầu như không hiểu tương tự là gì và cũng không bao giờ làm việc ở dạng tín hiệu tương tự trên các bus của mình. Điều này thì dễ hiểu bởi vì tín hiệu tương tự, sóng tương tự rất dễ bị nhiễu trên đường truyền. Một lúc nào đó tôi sẽ trình bày rằng ngay cả việc truyền tín hiệu thông thường nhất từ bo mạch âm thanh cho đến dàn amply hoặc loa máy tính thì chúng đã bắt đầu bị nhiễu, và người sử dụng thì luôn không mong muốn điều đó đối với sự cảm nhận.

Số hoá âm thanh vào máy tính

Sơ đồ nguyên lý chuyển dạng tín hiệu analog sang digital

Ở phần phía trên thì bạn biết rằng âm thanh là sóng tương tự, bởi vì dạng tín hiệu digital đơn thuần thì không thể nào rạo ra âm thanh được. Ở phần trên cũng nói rằng dạng digital sẽ không bị nhiễu, đúng vậy, bởi vì chúng chỉ có hai dạng là có và không, nhỏ và lớn, thấp và cao, tức là hoàn toàn đối lập.

Bạn có thể hình dung như thế này là một dạng tín hiệu số: Bạn có một cái bóng đèn sợi đốt và một cái công tắc bật cái bóng đó. Khi bật công tắc lên thì bóng đèn sẽ sáng, và trạng thái sáng này thì tương đương với tín hiệu 1 - hoặc là "có". Khi tắt công tắc thì tất nhiên đèn sẽ không sáng nữa, tức là tương đương trạng thái 0, tức là "không có". Thế đấy, số hoá thật đơn giản chỉ với hai trạng thái 0 và 1, nó tạo thành các chuỗi 0 và 1 đan xen nhau kiểu như thế này: 00101110100101010001110101010

Trong trường hợp bóng đèn sáng hơi tôi tối đi một chút do công tắc có tiếp điểm kém đi (có điện trở) hoặc sáng hơn bình thường vì điện quá khoẻ, hoặc lý do gì đó mà bóng bị già cũ đi nên phát sáng yếu thì sao nhỉ? Trong digital nó không có ý nghĩa gì hết - bởi vì nó chỉ quan tâm xem là bóng đèn có sáng hay không hay là được tắt đi. Thế thôi. Và điều này thì giải thích rằng tại sao dạng digital lại không bị nhiễu - bởi vì nó không bị ảnh hưởng bởi những thứ lặt vặt như điện quá áp, công tắc cũ, sợi đốt kém...vì chúng không quan trọng đến cường độ sáng của bóng đèn. Thật dễ hiểu phải không bạn.

Bây giờ thì tôi không còn thấy các dạng lưu trữ dạng tương tự còn tồn tại nữa. Trước đây thì có, chúng là các băng từ để chứa âm thanh trên băng âm thanh hoặc như các loại đĩa nhựa cổ điển nhưng lại có âm thanh thật tuyệt vời. Bây giờ thì tất cả ở dạng số hết, và do đó thì chúng sẽ có âm thanh rất chuẩn, rất nét, trong trẻo, và ... tuyệt vời vì không còn nhiễu nữa? Nhưng không phải vậy đâu (do đó mà người ta còn thích các đĩa nhựa, và người ta còn thích các amply sử dụng các đèn điện tử chân không rất lạc hậu và cổ điển trước đây).

Tại sao lại như thế nhỉ? có gì vô lý chăng?

Nào, bạn hãy nhìn vào hình ảnh bên phải, chúng mô phỏng một số công đoạn số hoá tín hiệu âm thanh, thực ra thì mở rộng chúng ra với các tín hiệu tương tự khác thì cũng đều như thế cả.

Và qua hình đó thì bạn sẽ thấy điều gì nhỉ? Có vẻ như tôi nhìn vào đó thì nhận ra một vài điều như sau:

* Âm thanh tự nhiên khi chuyển sang số hoá sẽ không còn nguyên bản nữa. Đúng thế, có vẻ như một số dạng tín hiệu sẽ bị mất đi do quá trình số hoá bởi vì một biên độ lấy mẫu để chuyển hoá sẽ không còn tạo ra sự mượt mà của dạng tín hiệu sóng âm nữa.

* Tần số lấy mẫu càng lớn thì sẽ cho âm thanh càng "chuẩn". Đúng như vậy đấy!. Nếu tần số càng cao thì càng chuẩn, và điều này thì cũng như bạn đã học toán học và biết các hàm tích phân, khi bạn cần tính diện tích một hình thù kì quặc nào đó theo một hàm thì bạn càng băm nhỏ nó ra nhiều bao nhiêu thì kết quả sẽ càng chính xác. Bạn có vẻ quen thuộc với cách nói "tập tin mp3 này là 128 Kbps, cái kia chất lượng hơn ở 192 Kbps..." thì chính nó đã liên quan đến tần số lấy mẫu này đó - càng lớn thì càng chuẩn, và nếu một tập tin âm thanh để phát khoảng 5 phút thì ở đĩa CD audio (không nén) sẽ có dung lượng khoảng 50 MB.

Một bo mạch chủ vào năm 2002 của hãng AOpen (Đài Loan) sử dụng đèn điện tử chân không cho khuếch đại âm thanh để đảm bảo chất lượng âm

Đến lúc này thì bạn đã hiểu rằng tại sao lại có những người âm lịch đến nỗi thích sưu tầm các đĩa nhựa, thích các hệ thống amply cổ điển dùng đèn điện tử chân không, và thậm chí rằng cả một bo mạch chủ của một hãng nào đó đã sử dụng đèn điện tử chân không để khuếch đại tín hiệu âm thanh nữa. Họ rõ ràng rằng đã nói đến sự hay ho, trong trẻo của âm thanh bởi những tiếng violon không bị mất, tiếng gió xào xạc mà chỉ có đĩa nhựa mới tái hiện được? Bạn không tin và cho rằng đó là sự ngớ ngẩn? Nhưng bây giờ thì có lẽ rằng bạn tin điều đó - mặc dù những người âm lịch đó thì có lẽ chẳng hiểu về hai dạng sóng digital với lại analog khác nhau như thế nào, tại sao lại như thế như tôi vừa trình bày ở đây.

Quay lại với hình trên thì bạn có thắc mắc gì không khi mà dạng tín hiệu số lại nhấp nhô, cao thấp như kiểu bóng đèn sáng không đều nhỉ? Không đâu, đó chỉ là dạng cắt lấy mẫu thôi, còn dạng tín hiệu lưu trữ nó thì vẫn là 010011 mà thôi. Nếu bạn tư duy một chút nữa thì thấy rằng chúng chỉ có biên độ cao thấp khác nhau, mà nếu như biên độ là một tham số thì có gì là không thực hiện được nhỉ.

Và bo mạch âm thanh có tác dụng gì đây

Ở trên thì tôi đã nói rằng người ta đã số hoá âm thanh thành các dạng tín hiệu có thể được chấp nhận ở trong máy tính trên các thiết bị lưu trữ dữ liệu. Bây giờ là lúc cần phát lại âm thanh đó ra loa hoặc tai nghe. Vậy thì phần mục này thật đơn giản cho một mục đích: Chuyển âm thanh từ dạng tín hiệu số sang âm thanh dạng tín hiệu tương tự để qua một khâu kế tiếp nữa là khuếch đại công suất để có thể phát ra âm thanh cho con người.

Cirrus Logic CS4382 - 8-kênh DAC của bo mạch âm thanh Sound Blaster X-Fi [Nguồn ảnh: wikimedia commons]

Thế thì sao, bo mạch âm thanh có vẻ có một nhiệm vụ đơn giản. Quả thực chỉ như thế thì chỉ một linh kiện nho nhỏ như hình ở bên phải cũng có thể đáp ứng được sự làm việc của bo mạch âm thanh.

Nhưng không, nhu cầu của con người đã bắt nó phát triển đến các công nghệ mới, nó không còn đơn giản như chính công dụng ban đầu nữa, mà phục vụ cho các mục đích giải trí cao hơn...và những điều này thì bạn có thể xem ở các mục tiếp theo của entry này.

Có thể ngay bây giờ thì chưa xuất hiện những dòng chữ nói về những điều đó, nhưng mà tôi sẽ viết dần dần vào đây - bởi với ý định của tôi là sẽ viết toàn bộ các linh kiện trong máy tính một cách sơ lược (kiểu như là sưu tập cho đủ bộ vậy), rồi lại quay lại giải thích rõ hơn, sâu hơn.

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN

Bo mạch âm thanh không xuất hiện từ khi máy tính ra đời bởi các hệ thống máy tính cá nhân (IBM-PC) đầu tiên được phát triển với sự trú trọng vào cấu trúc và sự định hướng của bộ vi xử lý. Âm thanh trên máy tính khi này chỉ là những tiếng "bíp" với chức năng chính để báo lỗi trong quá trình khởi động hệ thống (POST) hoặc các lỗi tràn bộ đệm của bàn phím...mà từ đó chúng ta có thể chuẩn đoán được bệnh của PC thông qua việc giải mã các tiếng bíp đó.

Những máy Macintosh ngay từ khi ra đời vào khoảng năm 1984 đã có các chức năng âm thanh với chất lượng khá tốt. Với các dòng máy tính cá nhân (PC) của IBM thì sự mở rộng tính năng về âm thanh chỉ được chú trọng phát triển sau những năm 1980 bởi những công ty, phòng thí nghiệm AdLib, Roland, Creative Lab. Chính sự cạnh tranh của các công ty này và các công ty phát triển phần cứng máy tính sau này đã tạo ra sự phát triển và định hướng các chuẩn của bo mạch âm thanh.

Cho đến nay các bo mạch âm thanh đã được cải tiến rất nhiều so với những thời gian trước đó, với rất nhiều tính năng mở rộng, các bộ xử lý âm thanh còn có số transistor nhiều hơn các dòng CPU thời trước, chất lượng và các tính năng mở rộng của bo mạch âm thanh đã vượt khỏi chuẩn truyền thống khiến người sử dụng có một cách nhìn khác hơn về công nghệ giải trí số trên máy tính.

Để mở đầu cho entry này, tôi mong muốn giúp bạn hình dung ra những bo mạch âm thanh đã và đang được sử dụng trong thế giới của những chiếc máy tính cá nhân. Qua những hình ảnh này thì bạn có thể có một cái nhìn sơ bộ về sự phát triển của công nghệ bo mạch âm thanh.

Một bo mạch âm thanh sử dụng bus ISA (là các bus chậm nhất, đã bị loại bỏ theo chuẩn PC99) [Nguồn ảnh: Wikimedia commons]

Dưới đây là một bo mạch âm thanh cổ điển, được sản xuất năm 1990 bởi Ad Lib.

Một bo mạch âm thanh cổ điển, được sản xuất năm 1990. [Nguồn ảnh: en.wiki]

Và tiếp theo, cho đến thời gian gần đây thì bo mạch âm thanh đã phức tạp hơn rất nhiều so với những gì bạn nhìn thấy ở hình ảnh phía trên.

Bo mạch âm thanh Creative Sound Blaster X-Fi Fatal1ty - một đại diện của bo mạch âm thanh hiện đại. Bộ xử lý âm thanh trên bo mạch này đã phải sử dụng đến phiến tản nhiệt. Trên bo mạch đã có RAM để phục vụ cho quá trình xử lý hoàn hảo hơn. [Nguồn ảnh: Wikimedia commons] (Ảnh kích thước lớn)

Máy tính xách tay hiện nay cũng có thể được tích hợp sẵn các bo mạch âm thanh đa kênh, đối với các loại máy tính xách tay cũ hơn cũng có thể được nâng cấp phần âm thanh lên chất lượng tốt hơn nhờ các card mở rộng (xem hình dưới).

Một bo mạch âm thanh mở rộng dùng cho máy tính xách tay thông qua PC card, bo mạch cụ thể này có khả năng xử lý 24-bit/96 kHz 2 kênh (stereo). [Nguồn ảnh: Wikimedia commons]

Và dưới đây là một bo mạch âm thanh của một hãng mà ... không phải là chuyên sản xuất chuyên cho lĩnh vực âm thanh, đó là ASUS. Nhìn nó cũng không đến nỗi thất vọng lắm nhỉ.

Bo mạch âm thanh Xonar D2/PM của ASUS được thiết kế rất ấn tượng. Có lẽ rằng từ đây thì các bo mạch âm thanh cao cấp sẽ chú trọng đến hình thức bên ngoài để che đi các linh kiện và chắn các nhiễu có thể xuất hiện từ chúng đến các linh kiện khác. Do các jack đầu ra không có màu sắc nên chúng sử dụng đèn LED màu để phát ra ánh sáng phân biệt theo màu (mặc dù điều này là thừa bởi chúng đã được ký hiệu rõ ràng, và ít người thưởng thức màu sắc này ở phía sau của vỏ máy tính.

Giá bán của bo mạch âm thanh này vào khoảng 261 USD tại 3C (VN) (T8/2008) [Nguồn ảnh: Wikimedia commons]

Còn dưới đây là một bo mạch âm thanh sử dụng bus PCI Express của Creative

Một bo mạch âm thanh sử dụng bus PCI Express của Creative. Phần hình bên phải là khối lắp vào một khay chứa ổ quang của vỏ máy tính để điều khiển chế độ làm việc của bo mạch âm thanh. Có thể nói bo mạch âm thanh này thuộc loại gần như hiện đại nhất trong thời điểm năm 2008. [Nguồn ảnh: Creative]

Một bo mạch âm thanh gắn ngoài sử dụng giao tiếp USB 1.1 của Creative sẽ thuận tiện cho máy tính xách tay. [Nguồn ảnh: Creative]

Và bên phải ở đây là một hình ảnh về bo mạch âm thanh thiết kế nhỏ gọn cho các máy tính xách tay muốn mở rộng tính năng âm thanh thông qua USB.

PHÂN LOẠI CÁC BO MẠCH ÂM THANH

Tính năng chính

Mọi hoạt động của bo mạch âm thanh phải được điều khiển bằng phần mềm hoặc trình điều khiển (driver) trên máy tính. Các hoạt động của bo mạch âm thanh có thể là:

* Trích xuất các tín hiệu âm thanh dạng tín hiệu tương tự (analog) hoặc tín hiệu số (digital) tới các loa để phát ra âm thanh mà con người nghe được.

* Ghi lại về âm thanh để lưu trữ (hoặc phục vụ xử lý) âm thanh trong: tiếng nói, âm thanh tự nhiên, âm nhạc, phim...thông qua các ngõ đầu vào.

* Xử lý và phát lại âm thanh từ các thiết bị khác: Phát âm thanh trực tiếp từ các ổ đĩa quang, thiết bị phát MIDI.

* Kết nối với các bộ điều khiển game (joytick)

* Là thiết bị kết nối trung gian: (Cổng IEEE-1394)

Phân loại bo mạch âm thanh

Phân loại các bo mạch âm thanh có lẽ là điều không cần thiết lắm, tuy nhiên để có một cái nhìn tốt hơn về các kiểu, dạng loại bo mạch âm thanh mà tôi liệt kê chúng ra đây.

Phân loại theo bus sử dụng:

* Sử dụng bus ISA: Là loại bo mạch âm thanh cổ điển nhất, sử dụng các bus ISA thông qua các khe cắm ISA trên máy tính.

* Sử dụng bus PCI: Loại bo mạch âm thanh thông dụng hiện nay đang sử dụng, chúng sử dụng bus PCI thông qua các khe cắm PCI mở rộng trong máy tính.

* Sử dụng bus USB: Sử dụng các cổng USB với các bo mạch âm thanh gắn ngoài vỏ máy tính, thường sử dụng đối với các máy tính xách tay.

Phân loại bo mạch âm thanh số kênh đầu ra:

Cách phân loại này thông dụng hơn cách phân loại trên bởi nó phù hợp hơn đối với các loa sử dụng với bo mạch âm thanh hơn.

* Bo mạch âm thanh chỉ sử dụng với loa 2.0: Là loại thông dụng nhất trong các thời gian trước đây. Loại này chỉ hỗ trợ duy nhất hai đầu ra tín hiệu, người sử dụng không dùng nó để khai thác các hệ thống loa sử dụng nhiều hơn hai kênh.

* Bo mạch âm thanh sử dụng với loa X.1: Chỉ hỗ trợ đến tối đa X loa vệ tinh (X được hiểu là một số nào đó cụ thể tuỳ từng loại loa)

Phân loại bo mạch âm thanh theo dạng thức vật lý:

* Bo mạch âm thanh như một bo mạch mở rộng: Chúng giống như là các hình minh hoạ đầu tiên của entry này - có nghĩa rằng chúng có thể tháo rời khỏi bo mạch chủ.

* Bo mạch âm thanh tích hợp trên bo mạch chủ (onboard): Hiện nay (2008) đa số các bo mạch chủ đều được tích hợp sẵn các bo mạch âm thanh với chất lượng ngày càng cao. Chính sự tích hợp này đã khiến cho nhiều người không còn cần bận tâm đến việc trang bị thêm các bo mạch âm thanh riêng biệt để nâng cao chất lượng cho mình nữa. Cũng có một số bo mạch chủ dù tích hợp sẵn các bo mạch âm thanh nhưng lại tách thành một phần riêng để tiết kiệm không gian, ở dạng này thì chúng nhìn gần giống như một bo mạch âm thanh mở rộng thông thường.

CÁC KẾT NỐI VÀO-RA (I/O)

Các kết nối vào-ra trên một bo mạch âm thanh

Các đường kết nối vào/ra (I/O) mặt sau của bo mạch âm thanh bao gồm các loại như sau:

* Line in: Đường nối tín hiệu đầu vào cho bo mạch âm thanh, sử dụng phi muốn phối trộn âm thanh (mix) hoặc ghi âm từ nguồn âm thanh của các bên ngoài (ti vi, radio, CD/DVD player...).

* Speaker-out: Đường công suất cho loa hoặc các tai nghe (headphone). Trong một số bo mạch âm thanh đường Speaker-out được tích hợp chung với đường line-out. Nếu như bạn kết nối tín hiệu âm thanh ra một hệ loa máy tính hoặc amply cho hệ thống âm thanh dân dụng thì không nên kết nối với được Speaker-out bởi vì chúng đã qua một mạch khuếch đại, chính sự khuếch đại công suất này làm giảm chất lượng âm thanh (xem thêm giải thích ở phần thiết lập)

* Line out: Đường tín hiệu cho đầu ra cho loa (được gắn sẵn bộ khuếch đại công suất âm thanh) hoặc các thiết bị âm thanh khác. Đường line out có thể được sử dụng chung với nhiều đường khác nếu đầu ra cho các loại loa hỗ trợ X.1.

1. Line out 1: Cho các tín hiệu đầu ra các loa phía trước (front)

2. Line out 2: Cho các tín hiệu đầu ra các loa phía sau (rear)

3. Line out 3: Cho tín hiệu đầu ra với loa giữa và loa trầm (center và subwoofer)

4. Line out 4: Thường dùng cho các loại loa 7.1

* Micro in: Sử dụng cho micro cắm vào bo mạch âm thanh.

* Game/MIDI: Sử dụng cho các bộ điều khiển phục vụ chơi game (joystick) hoặc các thiết bị có kết nối chơi nhạc MIDI (như các loại đàn organ)

Ngoài các đường kết nối mặt sau, trên bo mạch âm thanh rời hoặc tích hợp trên bo mạch chủ còn có thể có các cổng kết nối sau:

* AUX: Đường tín hiệu đầu vào bo mạch âm thanh: Thường sử dụng với một nguồn âm thanh khác sẵn có trên máy tính, ví dụ bo mạch thu sóng ti vi/FM (khi sử dụng cần kết nối đầu ra audio với đường AUX hoặc Line in để phát âm thanh trên loa.

* CD-in: kết nối với CD Out của ổ CD/DVD, thường là tín hiệu tương tự.

* TAD: kết nối với các thiết bị truyền thông lắp trong, như modem lắp trong.

* PC-SPK: kết nối với loa máy tính, thường có 2 chân cắm (chỉ có trong các bo mạch âm thanh rất cũ, đa số các bo mạch chủ đều có đường âm thanh riêng cho các loa phát tín hiệu trong quá trình POST của máy tính)

* S/PDIF in hoặc out: dùng cho cáp quang hoặc cáp đồng trục.

Hầu như các bo mạch âm thanh đều mã hoá các cổng vào-ra theo màu sắc để dễ nhận biết, hãy tham khảo bảng sau:

Màu sắc Chức năng Kiểu cổng

Pink Tín hiệu âm thanh tương tự đầu vào cho microphone 3.5 mm TRS

Light blue Tín hiệu âm thanh tương tự cho đầu vào 3.5 mm TRS

Lime green Tín hiệu âm thanh kiểu tương tự cho đầu ra chính (loa trước hoặc tai nghe). 3.5 mm TRS

Brown/Dark Tín hiệu âm thanh tương tự đầu ra 3.5 mm TRS

Orange Đầu ra cho loa (có công suất) hoặc cho subwoofer 3.5 mm TRS

Gold/Grey Quy ước màu cho Game port hoặc cổng MIDI cho đàn organ, keyboard đánh nhạc (không phải bàn phím máy tính) 15 pin D

Màu sắc này thường được thể hiện ở vòng nhựa phía ngoài jack cắm hoặc khối nhựa của bo mạch âm thanh. Đôi khi ở các loại bo mạch âm thanh cao cấp, sử dụng các jack mạ vàng thì chúng sẽ không thể hiện bằng màu sắc như vậy, trong trường hợp này chỉ còn lại cách đánh dấu bằng cách khắc chữ, ký hiệu biểu tượng nhận biết trên mặt giao tiếp để người sử dụng nhận biết tránh nhầm lẫn.

Ở bảng trên thì có nói đến các loại tín hiệu đầu vào rồi thì đầu ra ở dạng tương tự, quả thật là phải như vậy khi mà hiện nay các bo mạch âm thanh đã có các đầu ra số và đầu ra quang học. Các loại đầu số và đầu quang thì luôn kết nối tốt hơn phần tín hiệu giữa máy tính và loa, chúng đảm bảo không bị nhiễu tạp âm trong một đoạn dây ngắn truyền đó.

TIÊU CHUẨN CỦA BO MẠCH ÂM THANH THEO MỤC ĐÍCH

Do có nhiều loại bo mạch âm thanh khác nhau do các hãng sản xuất để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng với chất lượng, giá thành sẽ khác nhau. Tuỳ theo từng nhu cầu của những người sử dụng khác nhau mà có các lựa chọn bo mạch âm thanh riêng cho phù hợp.

Ở đây thì tôi muốn nói rằng không phải là không có một bo mạch âm thanh nào đó có thể đáp ứng hoàn toàn, đầy đủ cho mọi nhu cầu sử dụng khác nhau bởi hầu như các loại tầm cao cấp sẽ đáp ứng được nhu cầu sử dụng đối với nhu cầu bình dân - chỉ có điều giá thành của chúng thì không đáp ứng được mà thôi, bởi vì có khi giá của chúng bằng cả một chiếc PC bình dân rồi.

Để đáp ứng mọi mục đích sử dụng, thị trường có sẵn các loại bo mạch âm thanh cao cấp, tuy nhiên giá thành của chúng rất cao. Để lựa chọn hợp lý theo mục đích sử dụng, đáp ứng mức ở múc độ đạt yêu cầu từng mục đích cụ thể, có thể có các yêu cầu riêng như sau:

Nhu cầu sử dụng thông thường

Mọi bo mạch âm thanh thường đáp ứng các nhu cầu đơn giản nhất luôn có tối thiểu 2 đường tín hiệu âm thanh đầu ra; 01 đường line in; 01 đường micro. Với các mức độ tối thiểu này có thể đáp ứng hầu hết các như cầu của người sử dụng nhưng chất lượng chỉ đạt ở mức tối thiểu.

Đáp ứng nhu cầu chơi game

Bo mạch âm thanh phục vụ cho việc chơi game thông dụng hiện nay cần có các yêu cầu sau:

* Phải có các đường âm thanh phía sau (rear), tức là tối thiểu phải thuộc loại 4.0 để đảm bảo có thể phát đầy đủ âm thanh trong không khí của game. Tất nhiên là yêu cầu này sẽ thoả mãn đối với các loại 5.1 trở lên.

* Phần xử lý của bo mạch âm thanh hỗ trợ âm thanh ba chiều (3D sound); hỗ trợ tăng tốc âm thanh (audio acceleration) giúp hệ thống không cần xử lý nhiều trên CPU để dành phần xử lý CPU cho game.

* Hỗ trợ tốt cho micro đầu vào (đây cũng là yêu cầu tối thiểu) để phục vụ việc hội thoại khi chơi game theo chế độ từng nhóm đội ở các vị trí khác nhau (có thể tại các quốc gia khác nhau).

* Hỗ trợ bộ điều khiển chơi game (Gaming controller), tuy nhiên chức năng này có thể sử dụng các giao tiếp USB trên bo mạch chủ bởi các thiết bị hỗ trợ chơi game hiện nay đa số cần sử dụng một bus kết nối tốc độ cao hơn so với trước đây.

Nghe nhạc, xem phim chất lượng cao

* Bộ xử lý âm thanh 24bit.

* Hỗ trợ Dolby 5.1; 6.1; 7.1 (phần mềm sử dụng cần có khả năng giải mã MPEG/DVD)

THIẾT LẬP, CÀI ĐẶT BO MẠCH ÂM THANH TRÊN PC

Thiết lập chế độ làm việc của bo mạch âm thanh bao gồm hai phần, thiết lập phần cứng và các thiết lập khi sử dụng bằng phần mềm. Các chế độ thiết lập nhằm đảm bảo cho bo mạch âm thanh hoạt động đúng thiết kế và cho kết quả tốt nhất đối với người sử dụng.

Phần cứng các bo mạch âm thanh loại rời và kể cả loại onboard có thể sử dụng các "cầu đấu chuyển mạch" (jump) hoặc mở rộng các cổng kết nối vào/ra ở vỏ máy tính để lựa chọn các chế độ làm việc phù hợp.

Lựa chọn kiểu tín hiệu đầu ra

Thông thường mọi bo mạch âm thanh đều có thể đưa ra tín hiệu có công suất nhỏ để sẵn sàng sử dụng với các loại tai nghe (headphone) bởi vì chúng thường cần một dòng điện đủ lớn chạy qua các cuộn dây để làm rung động các màng loa nhỏ. Chính vì điều này nên bo mạch âm thanh luôn có một IC khuyếch đại công suất có công suất nhỏ khoảng vài chục mW đến một vài W đáp ứng cho chúng. Nếu như sử dụng đầu ra của bo mạch âm thanh để cho đầu vào của các loa máy tính hoặc amply dân dụng thì chính các mạch khuyếch đại công suất này làm giảm chất lượng của âm thanh bởi sự méo tín hiệu, tiếng "sôi" gây ra bởi mạch khuếch đại.

Để đảm bảo chất lượng âm thanh tốt nhất với các loa có gắn mạc khuếch đại công suất hoặc các hệ thống (dàn) âm thanh dân dụng với amply chất lượng cao thì người sử dụng nên chọn đường line-out bởi nó đúng là thiết kế cho đường âm thanh phục vụ cho các bước khuếch đại tiếp theo. Tuy nhiên tôi nhận thấy có thể có một số bo mạch âm thanh lại sử dụng đầu ra speaker-out chung với đường line-out.

Thật may mắn là trên một số bo mạch âm thanh có các cầu đấu chuyển mạch bằng các jump để cho phép chuyển đổi qua lại giữa các loại tín hiệu đầu ra. Do không phải là bo mạch nào cũng có chế dộ này nên người sử dụng nên đọc kỹ hướng dẫn sử dụng đi kèm theo để thực hiện sự cho phù hợp. Đối với bo mạch âm thanh loại tích hợp trên bo mạch chủ thì cũng có thể có sự chuyển đổi tương tự.

Thiết lập các đường Line-in, AUX-in

Khi hệ thống máy tính sử dụng một modem lắp trong (hoặc modem ngoài), các tính năng tự động trả lời, ghi âm cuộc thoại... nếu sử dụng mà modem đó không có chức năng điều hợp âm thanh thì có thể cắm các đường speaker hoặc line-out trên modem với đường AUX-in hoặc line-in của bo mạch âm thanh. Tương tự như vậy thì đối với các bo mạch bắt sóng ti vi/FM, cũng có thể sử dụng như với modem.

Thiết lập các dây nối với các ngõ I/O tại mặt trước vỏ máy tính

Các vỏ máy tính hiện nay đa số đều có các ngõ xuất/nhập (I/O) ở phía trước để thuận tiện cho người sử dụng có thể cắm các thiết bị ngoại vi như USB flash, tai nghe...

Thông thường thì các ngõ vào/ra này bao gồm:

* Một đường speaker-out dùng cho việc cắm các tai nghe cho thuận tiện.

* Một đường mic-in dùng cắm phần micro đi kèm với tai nghe cho sự tán gẫu trực tuyến hoặc gọi điện thoại thông qua Internet...

* Hai giao tiếp USB: Rất thuận tiện cho các thiết bị lưu trữ dữ liệu USB flash.

* IEEE-1394: Thường chỉ thấy đối với các loại vỏ máy tính hiện đại và chất lượng cao. Đa số ở Việt Nam vẫn chưa khai thác tốt bus này (cái vỏ máy tính của tôi thì có, nhưng tôi chưa sử dụng đến nó bao giờ ^_^).

Để các ngõ này hoạt động được, cần sử dụng các đầu cắm của chúng để cắm vào bo mạch chủ (đối với loại bo mạch âm thanh tích hợp) hoặc trên bo mạch âm thanh thông thường. Trong một số bo mạch âm thanh có các chấu cắm được ghi rõ mục đích trên bản mạch hoặc trong tài liệu bán kèm. Khi thiết lập cần tìm các đầu cắm tương ứng trên các cụm dây của vỏ máy tính nối với một bản mạch nhỏ ở phía mặt trước, rồi cắm vào các chấu cắm cùng chức năng.

Đối với riêng đường speaker-out và mic-in thì đôi khi được thiết kế bằng các jack cắm (đầu đực) 3,5 mm, lúc này cần dùng dây này cắm vào mặt sau của vỏ máy tính vào các lỗ tương ứng của bo mạch âm thanh. Điều này đôi khi khó thực hiện bởi vì dây dẫn này thì không được dài như mong muốn - và trong trường hợp này nếu cố muốn cắm chúng thì cần phải nối thêm dây mà thôi (mà điều này cần hiểu biết thêm một chút về hàn thiếc bằng các mỏ hàn dùng cho sửa chữa thiết bị điện tử).

Thiết lập trên trình điều khiển hoặc các phần mềm đi kèm

Bo mạch âm thanh khi làm việc trên các hệ điều hành mới đây đều phải sử dụng các trình điều khiển (driver) cũng giống như các thiết bị khác. Để hệ thống làm việc đúng cần cài đặt trình điều khiển ngay sau khi lắp đặt bo mạch âm thanh vào hệ thống. Việc thiết lập trình điều khiển ngoài các cách cài đặt thông thường, cần thiết lập chú ý đến:

* Chế độ làm việc: 16bit hoặc 24bit: Chế độ thiết lập mặc định của driver và các phần mềm đi kèm theo bo mạch âm thanh thường thiết lập tại chế độ 16 bit. Để các phần mềm phát DVD hoạt động tốt hơn, cho chất lượng âm thanh cao hơn, cần thiết lập theo chế độ 24bit (Bit depth = 24 bit). Việc thiết lập này đa phần trên các phần mềm cài đặt kèm theo bo mạch âm thanh, chúng có thể xuất hiện tại thư mục cài đặt riêng hoặc trong Control Panel.

* Điều chỉnh âm sắc theo các dải tần khác nhau (equalizer), tạo lập ra các âm thanh theo môi trường giả lập: Mục đích của chúng nhằm lựa chọn chế độ âm thanh theo sở thích của người sử dụng.

* Thiết lập quy ước các cổng xuất nhập trên trình điều khiển hoặc phần mềm: Một số bo mạch âm thanh có thể lựa chọn các cổng vào/ra dựa trên trình điều khiển hoặc phần mềm. Trong các trường hợp như vậy thì chúng thường sử dụng các bộ cảm biến để nhận biết mỗi sự kết nối (hoặc bằng cách đo điện trở và so sánh). Người sử dụng có thể thiết lập chế độ tự động hoặc chế độ xác nhận lại sự chính xác của các thiết bị kết nối (đặc biệt là cần thiết đối với thứ tự các loa theo đúng thứ tự). Như vậy thì đối với thể loại bo mạch âm thanh này sẽ không có một sự quy định, định nghĩa chính xác về các cổng đầu vào/ra. (ví dụ: đường mic-in cũng có thể được lựa chọn thành line-out qua cách thiết lập của trình điều khiển hoặc phần mềm)

Những thiết bị kết nối đầu vào và đầu ra của bo mạch âm thanh

Kết nối đầu vào

* Micro độc lập hoặc được gắn kèm với tai nghe.

* Ti vi, đầu phát đĩa CD/DVD dùng để ghi lại âm thanh hoặc sử dụng vào các mục đích biên tập video, nén âm thanh...

Kết nối đầu ra

Đầu ra của bo mạch âm thanh có thể bao gồm các thiết bị sau:

* Loa có kèm bộ khuếch đại công suất.

* Tai nghe (headphone) dùng cho nghe âm thanh gọn nhẹ hoặc không làm ồn đến môi trường xung quanh.

* Các loại dàn âm thanh giải trí dân dụng cùng hệ thống loa của nó.

* Các thiết bị ghi âm.

BẠN CÓ CẦN NÂNG CẤP BO MẠCH ÂM THANH?

Bo mạch âm thanh tương lai sẽ thông dụng với chuẩn 10.2 (được phát triển Tomlinson_Holman) hoặc cao hơn nữa để phục vụ giải trí trong phạm vi gia đình. [Nguồn ảnh: Wikimedia Commons]

Mặc dù bạn có thể bạn cảm thấy hấp dẫn bởi công nghệ bo mạch âm thanh đã được trình bày tại entry này, nhưng để có thể thưởng thức được âm thanh thì còn phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố nữa mà chỉ một bo mạch âm thanh chất lượng cao sẽ không thể đem lại được.

Chẳng hạn như bộ loa máy tính của bạn có đáp ứng sự tái hiện âm thanh đảm bảo tốt như bo mạch âm thanh xuất ra hay không? Hoặc như bạn đang sử dụng một bộ loa 7.1 nhưng lại chỉ để nghe các tập tin âm thanh mp3 thông thường thì làm sao tận dụng được hết khả năng của hệ thống âm thanh?

Trên thực tế thì tôi nhận thấy rằng ngay như nguồn phát âm thanh 5.1 thông dụng nhất hiện nay vẫn là các loại đĩa DVD ca nhạc được xuất bản bởi các hãng băng đĩa hát ở Việt Nam thì cũng chưa hoàn toàn được ghi âm, pha trộn với 6 kênh với các âm thanh ở các kênh khác nhau một cách thực sự, chúng phần lớn vẫn là 2 kênh stereo thông thường giống như các đĩa CD audio hoặc VCD mà thôi.

Còn như các game? Hầu như các game thông thường mà bạn thường chơi thì có lẽ rằng đường âm thanh của chúng vẫn chỉ là 2.0, chỉ một số ít các game hiện đại, yêu cầu cấu hình mánh tính mạnh mới tuân theo các chuẩn EAX, THX để có thể xuất ra âm thanh nổi xoay vòng, đa chiều.

Vậy thì với những hệ thống loa bình thường, hãy tận dụng phần mạch âm thanh tích hợp trên bo mạch chủ của mình là đã đủ, bạn có trang bị một bo mạch tốt hơn thì âm thanh được phát ra cũng không có sự cải thiện đáng là mấy đâu. Đừng bỏ ra nhiều tiền để rồi thất vọng với những điều không đạt được.

Hê, đừng vội tức mình nếu những điều vừa nói trên là thừa đối với bạn (và có đủ khả năng đáp ứng về công nghệ giải trí trên máy tính). Xin thông cảm bởi vì entry này thường phục vụ số người đọc chưa hiểu biết nhiều về nó mà thôi.

Tôi hy vọng rằng entry này sẽ giúp ích bạn một số điều gì đó nếu bạn đọc hết nó - ít nhất là sự hiểu biết thêm. Nếu như tất cả đều không có gì mới đối với bạn thì thật là tuyệt vời, bạn đã giống tôi về mặt nhận thức về những điều trên, vậy tại sao bạn lại không viết giống như tôi để có thể chia sẻ những điều bạn biết như vậy nhỉ? Và tại sao bạn lại không gửi url của entry này qua email cho một người bạn của bạn bằng chức năng của Blogger rất hay có hình bức thư ở phia dưới đây. Có ích kỷ quá không nhỉ?

_______

THAM KHẢO

1. Sound card: Mục từ trên Wikipedia tiếng Anh.

2. Upgrading and Repairing Pcs, 17th Edition (Scott Mueller)

Có thể mua phiên bản mới hơn (18) tại: Amazon.com

ISBN-10: 0789736977

ISBN-13: 978-0789736970

MỜI XEM THÊM

Loa máy tính, entry trên blog này.

Tr Minh Linh (2007-2008)

(Entry này đã được tôi phát triển từ mục từ "Bo mạch âm thanh" trên WPtV đối với riêng phần do tôi đóng góp)

Tình trạng: Đang hoàn thiện

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

2 nhận xét/bình luận

Thứ ba, ngày 02 tháng chín năm 2008

Bo mạch đồ hoạ (video card)

Bo mạch đồ hoạ (tiếng Anh: Video card, Graphics Accelerator Card, hoặc Video Display Adapters...), card đồ hoạ, cạc màn hình ... là tên gọi của thiết bị chịu trách nhiệm xử lý các thông tin về hình ảnh trong máy tính để xuất tín hiệu ra thiết bị hiển thị. Bo mạch đồ hoạ thường được kết nối với thiết bị hiển thị hình ảnh (màn hình, máy chiếu...) cho mục đích giao tiếp giữa người và máy tính.

Cách gọi tên "bo mạch đồ hoạ" hiện nay mặc dù không được thừa nhận rộng rãi bởi thói quen của một số tác giả đã sử dụng cụm từ "card đồ hoạ". Ngay trong một từ hoạ cũng được viết khác nhau ở cách đặt dấu nặng (.) ở chữ o hay chữ a[1].

CÁI GÌ GỌI LÀ BO MẠCH ĐỒ HOẠ

Mọi máy tính cá nhân, máy tính xách tay đều phải có bo mạch đồ hoạ, chỉ có điều là nó ở dạng nào mà thôi. Bạn thấy điều này có vô lý hay không? Chắc là sẽ có nếu bạn đã từng mở một vỏ máy tính ra để xem ở bên trong nó có gì, nhưng đôi khi lại không thấy bo mạch đồ hoạ đâu cả. Xin hãy bình tĩnh, hãy đọc phần tiếp theo để có thể quy ước rằng sẽ có bo mạch đồ hoạ để cho chúng còn có chức năng đúng như định nghĩa ở trên.

Có thể có nhiều cách phân loại bo mạch đồ hoạ 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 hoạ theo dạng thức vật lý của chúng. Theo cách này bo mạch đồ hoạ có các loại:

* Bo mạch đồ hoạ được tích hợp trên bo mạch chủ: có thể sử dụng chip đồ hoạ riêng, bộ nhớ đồ hoạ riêng hoặc cũng có thể là một phần của chipset cầu bắc và sử dụng bộ nhớ của RAM hệ thống.

* Bo mạch đồ hoạ độc lập với bo mạch chủ, gọi tắt là bo mạch đồ hoạ rời, chúng liên kết với bo mạch chủ thông qua các khe cắm mở rộng.

* Bo mạch đồ hoạ có hình thức sử dụng một GPU độc lập, nhưng lại được gắn cố định vào bo mạch chủ thông qua hàn trực tiếp hoặc cắm vào các đế cắm (thường thấy ở máy tính xách tay).

* Rời hẳn và không cắm vào bo mạch chủ, nhưng kết nối thông qua một bus có tốc độ cao (có thể xuất hiện trong tương lai, ví dụ USB 3.0 chẳng hạn)

____

Các dạng trên có còn được phân tách rạch ròi hay không trong tương lai, tôi nghi ngờ rằng điều này thì không còn đúng nữa khi mà các hãng Intel và NVIDIA hiện đang có vẻ lấn sân sang nhau trong lĩnh vực CPU và GPU, xin xem thêm entry này để biết thêm một chút thông tin về những điều đó.

CÁC THẾ HỆ BO MẠCH ĐỒ HOẠ

Tôi không có tham vọng rằng trình bày được quá trình phát triển của các bo mạch đồ hoạ trong từng thời kỳ, từng năm, nhưng tôi muốn trả lời câu hỏi của chính tôi rằng sự phát triển của công nghệ phần cứng đồ hoạ có thực sự là cần thiết đến như vậy hay không? chúng ta được lợi gì khi có sự phát triển đồ hoạ mạnh mẽ như vậy.

Hình: Một bo mạch đồ hoạ thế hệ cũ (Tseng Labs ET4000), Có thể nhận thấy rằng GPU (ở vị trí trung tâm) không được gắn các thiết bị tản nhiệt. Bộ nhớ đồ hoạ (phía trên, bên trái) rất cổ điển. Bo mạch đồ hoạ này sử dụng một bus tốc độ chậm trong thời gian trước đây (thể hiện qua chân cắm cổ điển) là ISA.

[Nguồn ảnh: Wikipedia en]

Ban đầu tiên của những chiếc máy tính chỉ xuất ra các hình ảnh hai chiều (2D) đơn thuần, có nghĩa rằng một bo mạch đồ hoạ thời trước đây chỉ cần thực hiện những khối lượng công việc đơn giản, ngay như bộ xử lý đồ hoạ trong giai đoạn này cũng không tần tản nhiệt, lượng bộ nhớ cũng rất nhỏ so với hiện nay.

Trong giai đoạn này thì IBM đã đưa ra các chuẩn về bo mạch đồ hoạ như sau:

MDA (Monochrome Display Adapter)

VGA (Video Graphics Array)

HGC (Hercules Graphics Card)

SVGA (Super VGA)

CGA (Color Graphics Adapter)

XGA (Extended Graphics Array)

EGA (Enhanced Graphics Adapter)

UGA (Ultra Video Graphics Array)

Tuy các chuẩn này cho đến hiện nay không còn được sử dụng nữa, IBM cũng không còn quan tâm đưa ra các chuẩn của bo mạch đồ hoạ nữa khi mà hãng này đã bán bộ phận máy tính cá nhân (PC) cho Lenovo của Trung Quốc vào năm 2005. Chỉ duy nhất còn lại có lẽ là chuẩn VGA được coi như một sự tương thích đối với đa số các thiết bị hiển thị.

Bạn dễ nhận thấy rằng không phải người sử dụng sẽ chỉ dùng máy tính cho các trò chơi cũ kỹ, soạn văn bản đơn thuần trên các phần mềm cũ, mà đang tiến tới những gì cần hiển thị tốt hơn nữa, có độ phân giải cao do đó thì bo mạch đồ hoạ cũng phải phát triển mạnh mẽ để phục vụ nhu cầu sử dụng này. Từ những năm 1990 trở đi thì các ứng dụng bắt đầu chú trọng đến xử lý đồ hoạ 3D và do đó sự phát triển của bo mạch đồ hoạ lại chạy đua theo nhu cầu của một phần những người sử dụng đam mê game hay những người làm công việc liên quan đến xử lý đồ hoạ 3D (các nhà thiết kế phát triển game, các kiến trúc sư...)

Sự phát triển các bo mạch tăng tốc đồ hoạ 3D thì sớm hơn, chúng có thể tóm tắt theo bảng sau:

Thế

hệ

Thời gian

(năm)

Công nghệ

Ví dụ về Sản phẩm/Chipset

1st

1996-1997

3D PCI card with passthrough to 2D graphics card; OpenGL and GLIDE APIs

3dfx Voodoo

2nd

1997-1998

2D/3D PCI card

ATI Rage, NVIDIA RIVA 128

3rd

1999

2D/3D AGP 1x/2x

3dfx Voodoo 3, ATI Rage Pro, NVIDIA TnT2

4th

1999-2000

DirectX 7 API, AGP 4x

NVIDIA GeForce 256, ATI Radeon

5th

2001

DirectX 8 API, lập trình vertex và pixel shaders

NVIDIA GeForce 3, NVIDIA GeForce 4 Ti

6th

2001-2002

DirectX 8.1 API

ATI Radeon 8500, ATI Radeon 9000

7th

2002-2003

DirectX 9 API, AGP 8x

ATI Radeon 9700, NVIDIA GeForce FX 5900

8th

2004-2005

PCI Express, DirectX 9.0c

ATI X800, NVIDIA GeForce 6800

9th

2004->

Đồ hoạ kép GPU sử dụng PCI Express x8, x16

ATI X1K, NVIDIA GeForce 7800; ATI CrossFire, NVIDIA nForce SLI trên các bo mạch chủ với các chipset hỗ trợ chúng.

Vậy với những sự phát triển của các loại bo mạch tăng tốc đồ hoạ 3D thì chỉ phục vụ một phần nhỏ số người sử dụng thì người sử dụng bình thường thì sao? Có chút lợi gì không? Tôi nghĩ là có, bởi vì giá thành các công nghệ mới ra đời thì ban đầu sẽ rất cao, nhưng chỉ sau một thời gian thì những dòng sản phẩm cao cấp nhất sẽ lại trở thành lạc hậu hơn so với các công nghệ đồ hoạ mới hơn nữa. Chúng từ nhóm dành cho người sử dụng cao cấp được hạ dần xuống tầm trung và cuối cùng là trở thành thông dụng đối với người dùng phổ thông chỉ sau một vài năm. Đó là những gì mà chúng ta đã được lợi khi công nghệ phát triển nói chung và công nghệ đồ hoạ phát triển nói riêng.

Cùng với một hình minh hoạ về bo mạch đồ hoạ sử dụng bus ISA đã trình bày ở trên thì tôi cũng muốn giới thiệu một số hình ảnh (sưu tầm được) về các bo mạch đồ hoạ đã phát triển thế nào theo thời gian. Lưu ý rằng thời gian của sự phát triển này đã không quá dài, chúng chỉ trong vòng 10 năm. Thật khó tưởng tượng trong 10 năm tiếp theo thì sẽ ra sao.

Hình: Bo mạch đồ hoạ sử dụng bus PCI trước đây (Không phải PCI Express sau này đâu nhé). Cái giống như IC phần bên phải (có dán giấy) là video bios. Những thứ giống IC dọc hàng phía trên là RAM. GPU là cái có chữ S3 ở giữa.

[Nguồn ảnh: Wikimedia Commons]

Ở trên là một đại diện về bo mạch đồ hoạ sử dụng bus PCI, còn dưới đây là thế hệ kế tiếp: Sử dụng bus AGP.

Hình: Bo mạch đồ hoạ Gigabyte GA-MG400 32MB sử dụng bus AGP. Từ thế hệ AGP này trở đi thì hầu như các GPU đều được gắn các tấm tản nhiệt trên nó. RAM được hàn vào bo mạch đồ hoạ và có thể bắt đầu có gắn tản nhiệt trên chúng.

[Nguồn ảnh: Wikimedia commons]

Và đây rồi, những bo mạch đồ hoạ đương đại. Chúng không phải là hiện đại nhất những chúng đã từng là như vậy, cho đến ngày hôm nay thì giá bán của chúng đã rẻ đi khá nhiều để người dùng phổ thông cũng có thể sở hữu được.

Geforce 7800GT - một đại diện của bus PCI Express, bo mạch đồ hoạ thế hệ gần đây. Bạn có thể nhận thấy sự chú trọng đến tản nhiệt bởi GPU đã làm việc nặng và rất nóng. Tụ điện quan trọng được sử dụng dạng tụ rắn, có một phần cấp nguồn (6 pin) trực tiếp từ nguồn máy tính. Hai bộ adapter đặt kèm theo là để chuyển đổi cổng DVI sang VGA cho các màn hình máy tính chỉ có các cổng này.

[Nguồn ảnh: Wikipedia Commons]

CÁC HÀM API TRONG ĐỒ HOẠ

Sự xuất hiện của nhiều bộ xử lý đồ hoạ 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 đối với các bo mạch đồ hoạ khác nhau. Để thuận tiện cho các nhà viết phần mềm đồ hoạ và trò chơi trên máy tính cần thống nhất các hàm API (Application Programming Interface: Giao diện lập trình ứng dụng) sử dụng chung mà các bo mạch đồ hoạ cần phải tương thích với chúng các hãng đã đưa ra hai chuẩn chung là DirectX 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.

OpenGL được Silicon Graphics phát triển những năm 1990, tuy không được thông dụng như DirectX trong ứng dụng game nhưng hiện nay hầu hết các bo mạch đồ hoạ đều hỗ trợ chúng.

THÀNH PHẦN CƠ BẢN

Bộ xử lý đồ hoạ (GPU) hoặc chức năng đồ hoạ tích hợp

Một GPU của NVIDIA

Bộ xử lý đồ hoạ ("Graphics Processing Unit", viết tắt là GPU) là thành phần rất quan trọng quyết định đến sức mạch đồ hoạ, nó có ý nghĩa như CPU trong máy tính. GPU thường được hàn/dập chắc chắn vào bo mạch đồ hoạ rời. Đối với các bo mạch đồ hoạ 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 ở Việt Nam thì các bo mạch đồ hoạ rời thường sử dụng GPU của hai hãng sản xuất (các hãng khác ít thấy xuất hiện trên thị trường Việt Nam)

* NVIDIA

* ATI (Trước đây là một hãng độc lập, nay đã được AMD mua lại)

Đối với dạng tính năng đồ hoạ 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 hoạ thường được ký hiệu thêm chữ "G" (cùng một ký tự khác hoặc không có) ở sau ký hiệu chipset (Ví dụ: 945G, 965GV, G45...)

* 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 hoạ

Để xử lý các tác vụ đồ hoạ và lưu trữ kết quả tính toán tạm thời, bo mạch đồ hoạ sử dụng các dạng bộ nhớ sau:

* Chỉ sử dụng bộ nhớ riêng được gắn trên bo mạch đồ hoạ rời.

* Sử dụng một phần bộ nhớ rành riêng cho chúng từ RAM của hệ thống (cố định). Trường hợp này chỉ đúng với tính năng đồ hoạ tích hợp.

* Phần bộ nhớ cấp phát động từ RAM của hệ thống. Trường hợp này cũng chỉ đúng với tính năng đồ hoạ tích hợp.

* Kết hợp sử dụng bộ nhớ trên bo mạch đồ hoạ rời và bộ nhớ cấp phát từ RAM của hệ thống. Áp dụng cho các bo mạch đồ hoạ rời cho thị trường tầm trung và thấp.

Dung lượng của bộ nhớ đồ hoạ một phần quyết định đến: độ phân giải tối đa, độ sâu màu và tần số làm tươi mà bo mạch đồ hoạ có thể xuất ra màn hình máy tính.

Dung lượng bộ nhớ đồ hoạ có thể có số lượng thấp (1 đến 32 MB) trong các bo mạch đồ hoạ 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 hoạ cao cấp (512 đến 1GB và thậm chí còn nhiều hơn nữa trong tương lai).

Tuy nhiên, dung lượng không phải là một yếu tố quan trọng, cũng như dung lượng RAM và sự tổng thể chung của một hệ thống máy tính thì các tham số khác của bộ nhớ rất ảnh hưởng đến hiệu năng làm việc của bo mạch đồ hoạ. Để nâng cao hiệu năng thì các nhà thiết kế đã dần sử dụng các bộ nhớ có tốc độ cao hơn, do đó đến nay đã qua nhiều chuẩn bộ nhớ đồ hoạ 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 và mới nhất là GDDR-5 SDRAM[2].

Bus kết nối

Khi đã gắn vào bo mạch chủ để trở thành một hệ thống thì tất cả các thiết bị đều phải sử dụng một bus nào đó để kết nối chúng với hệ thống. Bo mạch đồ hoạ cũng vậy, chúng thường sử dụng các đường truyền dữ liệu theo các chuẩn nhất định (bus) để truyền dữ liệu giữa bo mạch đồ hoạ 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 hoạ sử dụng các bus được giới thiệu sơ lược như sau:

* ISA : bus cổ nhất trước đây

* PCI: bus cổ điển.

* AGP: có các thế hệ 1x, 2x, 4x và 8x.

* PCI Express

* USB 3.0 (Có thể là một xu hướng trong tương lai?)

Để biết thêm về tốc độ của một số bus kết nối, xin xem thêm entry này.

Trình điều khiển (driver)

Bo mạch đồ hoạ 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 hoạ 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 hoặc không thể khai thác được hết khả năng của của các bo mạch đồ hoạ.

Trình điều khiển được cần được cài đặt vào hệ điều hành sau khi kết nối bo mạch đồ hoạ 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 hoạ. Đôi khi trình điều khiển chưa được hoàn thiện hay tồn tại một số lỗi dẫn đến hiệu năng của bo mạch đồ hoạ bị giảm ít hay nhiều tuỳ mức độ, hoặc xuất ra hình ảnh không đúng, gây lỗi hiển thị.

RAMDAC

DAC (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 DAC có thể cao hơn tốc độ làm việc của bộ xử lý đồ hoạ trong các bo mạch trước đây (đến năm 2007 thường vào khoảng 300-500 Mhz). DAC có thể là một bộ phận tách rời hoặc tích hợp sẵn vào các bộ xử lý đồ hoạ mà không nhất thiết phải là một bộ phận độc lập nữa.

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 hoạ. Video Bios còn giúp cho bo mạch đồ hoạ hoạt 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 hoạ ở dạng một ROM, có thể được hàn trực tiếp vào bo mạch đồ hoạ, có thể ở dạng gắn trên đế cắm (đối với các bo mạch đồ hoạ trước đây, chúng có hình dạng cũng giống như các BIOS máy tính).

Trong thời gian trước đây, để ép xung bo mạch đồ hoạ thì một số overclocker hoặc hacker thường thay đổi Video Bios bằng cách tải ra firmware rồi sửa đổi và nạp lại chúng (đây là phương thức mà người ta thường sử dụng can thiệp vào phần cứng, ví dụ bẻ khoá các iPhone, nâng cấp các PocketPC...). Do quá trình sửa đổi firmware đòi hỏi phải biết rất sâu về phần cứng nên không phải ai cũng thực hiện được điều này.

Đa số các hãng sản xuất đều không cung cấp những sự thay đổi, nâng cấp các firmware cho video bios của bo mạch đồ hoạ bởi vì chúng thường được coi là tối ưu cho mỗi model (tất nhiên rằng trừ trường hợp phát hiện lỗi và cần thiết phải nâng cấp lại). Thay vì đó thì để phục vụ các mục đích overclock bo mạch đồ hoạ sẽ có các tiện ích tinh chỉnh tốc độ CPU, RAM riêng cho từng loại bo mạch hoặc cả một dòng sản phẩm.

KẾT NỐI VỚI MÀN HÌNH MÁY TÍNH

Kết nối đầu ra của bo mạch đồ hoạ đến các màn hình máy tính hoặc các thiết bị hiển thị/sử dụng hình ảnh khác (máy chiếu, TV...) có thể gồm các loại sau đây:

* VGA connecter (HD-15): 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. Kiểu kết nối này mang lại sự tối ưu hơn do làm giảm sự nhiễu hình ảnh do đường truyền từ PC tới màn hình, tuy nhiên không phải bất kỳ bo mạch đồ hoạ nào cũng hỗ trợ đầu ra DVI và không phải loại màn hình nào cũng hỗ trợ đầu vào DVI.

* DisplayPort[3], một chuẩn kết nối mới xuất hiện có thể phục vụ tốt các nhu cầu giải trí đối với độ phân giải cao, tuy nhiên trong thời điểm hiện tại (2008) thì chưa thấy các bo mạch đồ hoạ sử dụng cổng này. Cho dù có nhiều hứa hẹn nhưng các màn hình máy tính dòng phổ thông và tầm trung chưa đủ độ phân giản để có thể sử dụng lợi thế của DisplayPort.

* 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...Trong kiểu này thì còn có chứa cổng Video in là ngõ vào video ở một số bo mạch đồ hoạ có tính năng mở rộng "VIVO" (Video-In-Video-Out). Với tính năng Video in thì bo mạch đồ hoạ có một phần tính năng của một bo mạch kỹ xảo (chủ yếu phục vụ việc dựng phim, xử lý video khi thu các video từ nguồn máy quay nào đó để số hoá chúng trên máy tính).

Cổng kết nối: Từ trái sang: S-Video, DVI, và VGA (HD-15). [Nguồn ảnh: en.wiki]

Trên thực tế thì có nhiều bo mạch đồ hoạ sử dụng cả hai cổng DVI, bởi vì từ cổng này có thể có các bộ chuyển đổi sang cổng VGA được

NGUỒN ĐIỆN CUNG CẤP CHO BO MẠCH ĐỒ HOẠ

Các bo mạch đồ hoạ (rời) trước đây thường lấy điện trực tiếp từ bo mạch chủ thông qua các chân cắm (các khe cắm như PCI, AGP, PCI Express). Với nhu cầu xử lý ngày càng cao, ngày nay các GPU (bộ xử lý đồ hoạ) cần sử dụng một lượng điện năng lớn (có thể trên 150 W), do đó các mạch dẫn trên mạch in của bo mạch chủ và mối tiếp xúc của các khe cắm sẽ không thể đáp ứng nổi các dòng điện lớn như vậy. Đứng trước những yêu cầu như vậy thì bắt buộc hướng thiết kế bo mạch đồ hoạ phải chuyển sang một phương thức cấp nguồn điện khác.

Các cung cấp nguồn điện mới sẽ cấp điện trực tiếp từ nguồn máy tính thông qua các đầu cắm thiết kế riêng cho bo mạch đồ hoạ. Đây là một xu thế tất yếu của công nghệ bởi hình thức cung cấp nguồn riêng này đã làm tối ưu rất nhiều trong thiết kế nguồn và thiết kế bo mạch chủ: nguồn máy tính sẽ có thể sử dụng các đường điện +12V độc lập thứ hai, thứ ba hoặc nhiều hơn thế nữa, còn bo mạch chủ sẽ không bị các đường dẫn kích thước lớn để cung cấp cho khe cắm đồ hoạ hiện nay vốn đã có số lượng lớn (có thể có từ 2 đến 4 khe PCI Express theo kiểu X16)

Đầu cắm thông dụng cung cấp điện cho bo mạch đồ hoạ hiện nay thường là 6 hoặc 8 chân tuỳ theo mức độ sử dụng điện năng và thiết kế của nhà sản xuất. Hầu như các chân cắm này đều nối các dây dẫn song song - có nghĩa rằng ví dụ có 6 chân thì có đến 3 chân cho dây dẫn GND và 3 dây cho dây dẫn +12V.

THIẾT KẾ TẢN NHIỆT

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 hoạ thường toả một lượng nhiệt lớn, cũng như CPU trong máy tính, các bo mạch đồ hoạ 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 hoạ trung, cao cấp, tận dụng được quạt của CPU và case giải nhiệt qua những ống đồng và các phiến dẫn nhiệt. Điều kiện để thực hiện các phương thức này thường là áp dụng đối với các GPU toả ít nhiệt khi làm việc.

* Sử dụng tấm, phiến tản nhiệt kết hợp dùng quạt. Đây là cách thông dụng nhất cho các bo mạch đồ hoạ tầm trung và tầm cao cấp hiện nay. Phương pháp này tuỳ biến ra rất nhiều phương pháp tản nhiệt khác nhau, ví dụ việc gắn tấm tản nhiệt có quạt gắn trực tiếp trên GPU, sử dụng tấm tản nhiệt thông qua

* Tản nhiệt bằng chất lỏng: Rất hiếm gặp hình thức này ở các bo mạch đồ hoạ khi xuất xưởng bởi một bo mạch đồ hoạ sử dụng phương thức này thì cũng phải kèm theo hệ thống tản nhiệt bằng chất lỏng để đảm bảo cho vận hành ổn định. Chính do đó nên thông thường hình thức này do người dùng thay thế cách cách tản nhiệt nguyên bản của bo mạch đồ hoạ để ép xung.

Do bộ nhớ đồ hoạ 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 hoạ. Các trường hợp còn lại thì bo mạch đã không tản nhiệt cho bộ nhớ đồ hoạ hoặc thiết kế các phiến tản nhiệt riêng.

ĐA MÀN HÌNH

Hình minh hoạ: Hai màn hình có thể mở rộng desktop; [Nguồn ảnh: Wikimedia commons]

Sử dụng nhiều màn hình giúp mở rộng Desktop (màn hình chính khi khởi động vào hệ điều hành) và hiển thị nhiều ứng dụng cùng lúc. Với các ứng dụng thông thường hoặc những người sử dụng thông thường thì có vẻ như nhiều desktop đồng thời là điều chưa cần thiết, tuy nhiên ở các phần mềm, game, công việc cần theo dõi nhiều sự biến đổi thông số để nhận định tổng hợp thì nhiều màn hình đồng thời lại có tác dụng rất tốt.

Cùng một bo mạch đồ hoạ 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 hoạ mạnh mẽ hiện nay có thể cho phép một bo mạch đồ hoạ xuất ra hai màn hình để mở rộng desktop trong hệ điều hành. Trong trường hợp hệ thống có nhiều bo mạch đồ hoạ cũng có thể mở rộng ra nhiều màn hình đồng thời (giả sử có hai bo mạch đồ hoạ, 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 chiếu, duyệt web...

Một số game cũng cho phép xuất ra nhiều màn hình cùng lúc để hiển thị các góc nhìn khác nhau, ví dụ các game giả lập điều khiển lái máy bay, đua ô tô...mà mỗi một màn hình là một cửa quan sát.

ĐỒ HOẠ KÉP

Không dừng lại ở các bộ xử lý đồ hoạ cao cấp, bộ nhớ đồ hoạ dung lượng lớn với tốc độ làm việc cao, các hãng sản xuất đã thiết kế các kiểu sử dụng nhiều bo mạch đồ hoạ trên cùng một máy tính hoặc nhiều GPU trong cùng một bo mạch đồ hoạ.

Trong các thời gian trước đây, người ta cũng có thể sử dụng đồng thời nhiều bo mạch đồ hoạ nhưng chỉ dừng lại ở công dụng phát ra nhiều màn hình đồng thời. Công nghệ đồ hoạ kép hiện nay cho phép nhiều bộ xử lý đồ hoạ cùng xử lý một vấn đề đồ hoạ do đó chất lượng và tốc độ xử lý tăng mạnh hơn (có thể hình dung nhiều bộ xử lý đồ hoạ tương tự việc bộ xử lý đa nhân hoặc nhiều bộ xử lý trên cùng một bo mạch chủ).

Không giống như mục đa màn hình ở trên, đồ hoạ kép thì theo tôi được biết sẽ chỉ xuất ra một màn hình, có lẽ rằng sau này chúng sẽ cho phép xuất ra nhiều màn hình (hoặc như vậy rồi cũng nên). Mục đích của chế độ này là ghép các bo mạch đồ hoạ lại cùng xử lý chung các vấn đề giống như công nghệ CPU phát triển theo hướng đa nhân vậy.

Hai hãng sản xuất chip đồ hoạ ATI và NVIDIA đã có các chuẩn riêng như sau

Công nghệ Crossfire của ATI

Crossfire là một công nghệ tăng tốc đồ hoạ mà trong đó một hệ thống máy tính có hai bộ xử lý đồ hoạ cùng có mặt trên một bo mạch đồ hoạ hoặc hai bo mạch đồ hoạ trở lên cùng có mặt trên một bo mạch chủ.

Nếu thuộc loại hai bo mạch đồ hoạ (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 hoạ 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 hoạ, đầu còn lại cắm vào màn hình máy tính), có thể sử dụng cầu nối giữa hai bo mạch đồ hoạ hoặc có thể sử dụng bằng phần mềm thiết đặt trình điều khiển.

Hình minh hoạ: Sơ đồ nối kết hai bo mạch đồ hoạ để thành một hệ thống crossfire. [Ảnh sưu tầm]

Hình sơ đồ thực tế lắp ghép hai bo mạch đồ hoạ vào cùng một máy tính ở dưới đây:

Hình minh hoạ: Một máy tính có gắn hai bo mạch đồ hoạ theo công nghệ CrossFire nhưng chỉ xuất ra một màn hình máy tính. Trong hình này thì hai bo mạch đồ hoạ được kết nối với nhau thông qua hai cầu nối (mềm) để liên kết.

Hai bo mạch đồ hoạ này sử dụng các đường nguồn cung cấp điện riêng cho chúng trực tiếp từ nguồn máy tính.

Trong ảnh này cũng có một phần mờ mờ của loại bìa bóng kính (dùng cho đóng sổ sách văn phòng) được cắt lỗ và định hường cho luồng gió vào khu vực cần tả nhiệt: Chipset cầu nam và khe giữa của hai bo mạch đồ hoạ. Phần này là hoàn toàn tự thủ công chủ nhân chiếc máy tính này thiết kế để định hướng luồng gió.

Ảnh theo Wikipedia tiếng Việt]. (có một số hình liên quan tại entry này)

Chế độ Crossfire chỉ được thiết lập khi mà có các điều kiện sau đây thoả mãn:

* Bo mạch chủ có hỗ trợ công nghệ Crossfire

* Bo mạch đồ hoạ hỗ trợ Crossfire (chúng bắt buộc phải là các bo mạch đồ hoạ sử dụng GPU của ATI, và được thiết kế cho crossfire).

Hai bo mạch đồ hoạ dòng HD4600 của AMD được ghép nối thành hệ crossfire chỉ với một cầu nối. Các bo mạch đồ hoạ này không sử dụng sự cung cấp nguồn bên ngoài, công suất sử dụng của chúng khác thấp (70-80W).

[Nguồn ảnh theo Tom's Hardware: AMD to Strike Nvidia 9500 With HD4600]

Crossfire thì có hai chế độ để thiết đặt chúng hoạt động hoặc loại bỏ chế độ (khi không thiết lập chế độ crossfire thì các bo mạch đồ hoạ này sẽ trở thành nguồn xuất ra nhiều desktop như trường hợp mở rộng nhiều màn hình như phần trên) :

* Thiết lập bằng các cầu nối (như hình minh hoạ trên) hoặc các dây cắm ở phía ngoài của bo mạch đồ hoạ (có thể gọi là thiết lập cứng)

* Thiết lập chế độ bằng phần mềm, tức là có thể thực hiện ngay trên driver hoặc các phần mềm kèm theo bo mạch đồ hoạ. Ví dụ các bo mạch đồ hoạ của ATI thường sử dụng ATI Catalyst để điều khiển và hiệu chỉnh các thông số làm việc.

Bạn có nghĩ rằng crossfire sẽ tăng hiệu năng đồ hoạ lên gấp đôi? Không phải, bởi vì không phải cứ có hai bộ xử lý hoặc có hai bo mạch đồ hoạ thì sức mạnh được tăng gấp đôi, chúng chỉ làm tăng lên ... một ít. Chính vì điều này mà sau khi rời bỏ chơi game 3D thì tôi đã phải tháo bỏ một bo mạch đồ hoạ ra mà không sử dụng chế độ crossfire nữa - với các game bình thường hoặc các ứng dụng thông thường thì sử dụng hai bo mạch đồ hoạ chỉ gây tiêu tốn năng lượng không cần thiết (việc sử dụng đồ hoạ kép cho ứng dụng thông thường tựa như việc chúng ta sử dụng một khẩu đại bác chỉ để bắn một con gà nhỏ đang nằm ngủ vậy).

Công nghệ SLI của NVIDIA

Gần tương tự như công nghệ Crossfire của ATI, nhưng công nghệ SLI (Scalable Link Interface) 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. Cũng có thể do các điều kiện khắt khe này nên so với Crossfire thì tôi thấy ít nhắc đến SLI ít hơn so với crossfire.

(Quả thực là tôi chưa hiểu lắm về SLI nên chưa viết được đoạn này, lúc nào biết sẽ cập nhật thêm)

MỘT VÀI HÌNH ẢNH VỀ BO MẠCH ĐỒ HOẠ HIỆN TẠI

Bo mạch đồ hoạ thì có muôn hình muôn vẻ, ở dưới đây tôi có sưu tầm một số hình ảnh về các bo mạch đồ hoạ để có vài bình luận về phương thức tản nhiệt của chúng.

Hai bo mạch đồ hoạ hiện đại (2008) sử dụng GPU của NVIDIA do ASUS sản xuất, chúng được hấp dẫn bằng hình ảnh các nữ nhân vật trong game. Những hình ảnh này mang ý nghĩa rằng sự xử lý đồ hoạ có thể cho ra các hình ảnh nét và mịn giống như các nhân vật trên (tiến tới hiển thị như hình ảnh người thật).

Trong thiết kế này thì hộp phía ngoài có công dụng định hướng luồng gió thổi từ quạt hút, qua phần tản nhiệt và thoát ra ngoài thùng máy bằng một lỗ khe định vị PCI thứ hai. Mỗi bo mạch đồ hoạ này chiếm đến hai khe PCI. Thiết kế kiếu tản nhiệt này rất thuận lợi cho việc làm mát hệ thống tổng thể bởi vì nhiệt độ của GPU không bị luẩn quẩn bên trong thùng máy.

Nguồn ảnh: http://www.extremetech.com/article2/0,2845,2326546,00.asp

BẠN CÓ CẦN BO MẠCH ĐỒ HOẠ NHƯ VẬY KHÔNG

Bạn có cần không? Nếu như chỉ sử dụng các tính năng bình thường, các game bình thường hoặc game 3D đơn giản không đòi hỏi DX phiên bản 9 trở lên ở một máy tính thì có lẽ rằng đồ hoạ tích hợp sẵn trên chipset là đủ với bạn. Bạn không nên chạy theo các sản phẩm cao cấp mới nhất để rồi giá trị của chúng sẽ dần hạ xuống chỉ sau một thời gian ngắn (tôi thấy thường trong vòng một năm). Sự khôn ngoan trong đầu tư các linh kiện máy tính sẽ giúp bạn giảm chi phí vào các sở thích sở hữu các sản phẩm cao cấp dành cho người sử dụng có nhiều tiền.

Nhưng nếu bạn là một người làm việc với đồ hoạ liên tục - như các kiến trúc sư, các người thiết kế đồ hoạ, những người biên tập video thường xuyên thì bạn hãy chọn những bo mạch đồ hoạ có hiệu năng cao để có thể tiết kiệm thời gian làm việc của bạn. Tôi giả sử như việc chờ đợi máy tính render trong một thời gian dài thì chúng cũng sẽ làm bạn lãng phí nhiều thời gian và giảm hiệu suất làm việc.

Nhưng mà cho dù có dùng hay không thì biết được chúng như thế thì vẫn tốt hơn :)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Scott Mueller

Upgrading and Repairing Pcs, 17th Edition.

Mueller Technical Research

3700 Grayhawk Drive

Algonquin, IL 60102-6325

(847) 854-6794

(847) 854-6795 Fax

Internet: [email protected]

Web: http://www.upgradingandrepairingpcs.com

http://www.scottmueller.com

Có thể mua phiên bản mới hơn (18) tại: Amazon.com

# ISBN-10: 0789736977

# ISBN-13: 978-0789736970

CHÚ THÍCH

1^. Phần thảo luận về cách đặt tên mục từ "bo mạch đồ hoạ" trên Wikipedia tiếng Việt. Tìm kiếm với cụm từ "Card đồ hoạ" trên Google.

2^. AMD sẽ dùng GDDR5 cho bo mạch đồ hoạ thế hệ kế tiếp, entry trên blog này nói đến sự lựa chọn GDDR5 cho các bo mạch đồ hoạ của AMD như một sự lựa chọn tối ưu hơn về tốc độ và độ rộng.

3^. iSuppli cho rằng tương lai của DisplayPort là rất sáng sủa, trên 3C, 28/7/2008.

XEM THÊM

Video card, mục từ trên Wikipedia tiếng Anh (en).

SLI vs. CrossFire, trên Hardware Secrets (en)

Tr Minh Linh (2007-2008)

(Entry này được phát triển dựa trên mục từ "Bo mạch đồ hoạ" trên WPtV mà tôi là người đóng góp chính về nội dung - tính theo dung lượng - Và cũng chỉ lấy phần mình viết thôi ^_^)

(Entry này có thể chứa đựng nhiều kiến thức lỗi thời, chúng đang được hoàn thiện dần theo thời gian để đảm bảo luôn theo sát sự thay đổi của công nghệ)

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

0 nhận xét/bình luận

Thứ hai, ngày 01 tháng chín năm 2008

Bo mạch chủ (motherboard)

Bo mạch chủ (tiếng Anh: motherboard, mainboard và thường được gọi tắt là main hoặc mobo) là một bản mạch đóng vai trò là trung gian để kết nối hoặc giao tiếp giữa các thiết bị điện tử với nhau. Có thể coi bo mạch chủ là mạch điện chính của một hệ thống hay thiết bị điện tử.

Ảnh minh hoạ một bo mạch chủ theo chuẩn ATX, nguồn PCWorld VN

(Hình minh hoạ một bo mạch chủ theo chuẩn ATX, Nguồn ảnh: PCWorld VN)

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". Entry này giới hạn trong phạm vị các bo mạch chủ trong các máy tính cá nhân theo họ IBM - Intel bởi khả năng người viết giới hạn trong nhận thức đến như vậy.

Bo mạch chủ là một từ được sử dụng ghép nối theo âm, bo ở đây chính là cách phát âm lái đi một chút của board. Bo mạch chủ còn được hiểu như "phiến mẹ", board mẹ - tức là ý nói đến bản mạch chính.

Cụm từ này có sự may mắn hơn các cụm từ khác (chẳng hạn "bo mạch đồ hoạ" với "card đồ hoạ", "bo mạch âm thanh" với "card âm thanh" - chúng không hợp lý bởi cách viết không nhất quán giữa tiếng Việt và tiếng Anh mà nhiều người hoặc báo chí chính thống vẫn đang sử dụng) bởi vì ít thấy sự tranh cãi về cách gọi tên này.

BẠN THƯỜNG HIỂU SAO VỀ BO MẠCH CHỦ?

Thông thường thì khi nói đến cấu hình máy tính thì phần lớn tôi thấy người ta nói đến tốc độ của CPU là bao nhiêu Ghz, dung lượng RAM là bao nhiêu MB. Hai cái đó được nhắc lại nhiều nhất, nếu hiểu biết tiếp theo thì người ta mới bắt đầu nói đến: Ổ cứng dung dượng bao nhiêu GB, rồi cái màn hình của hãng nào để quy ra toàn bộ cái máy tính đều của hãng đó. Hết! (hình như là chỉ có thế).

Không giống như vậy thì đối với những học sinh, sinh viên thế hệ gần đây hơn thì có thể hiểu được chiếc máy tính cá nhân bao gồm một số bộ phận bên trong thùng máy nữa chứ không chỉ bao gồm những cái gì nhìn thấy được ở bên ngoài. Nhưng thông thường thì họ cũng thường hiểu rằng đó là một bộ phận dùng gắn kết các thiết bị khác nhau lên nó tựa như phần định nghĩa ở trên, rồi cũng chưa thể nhận biết được những sự khác nhau giữa các bo mạch chủ là thế nào, ra sao, tại sao lại làm ra các sự khác biệt giữa các nhà sản xuất?

Có vẻ như những thông tin về công nghệ, những tin tức mới về sự phát triển phần cứng máy tính đã chỉ dành cho những người có vẻ như am hiểu một chút về máy tính. Những tin tức ấy đối với những người bình thường sẽ không quan tâm, do đó chỉ để phục vụ một bộ phận người đọc đã có các khái niệm, nhưng lại không có một kiến thức về hệ thống một cách cơ bản từ những tri thức đơn giản nhất, do đó hầu như đọc xong thông tin thì không để lại mấy ấn tượng trong họ về một sự biến đổi của công nghệ.

Chính vì những điều đó mà tôi thường hi vọng rằng mình hiểu một chút thì cũng viết ra các entry dành cho những người chưa hiểu nhiều và chưa biết nhiều các khái niệm đó. Nó có lẽ là tư tưởng xuyên suốt trong quá trình tôi viết blog này và một blog trước đây của tôi.

Và dưới đây thì tôi bắt đầu với những điều đơn giản về bo mạch chủ bắt đầu từ cấu tạo của chúng:

CẤU TẠO VẬT LÝ CỦA BO MẠCH CHỦ

Cấu tạo vật lý tức là những gì nhìn thấy được, sờ vào được ... hoặc tất cả những giác quan của con người có thể cảm nhận được chúng. Tôi dùng từ "vật lý" như nhiều người khác thường dùng có ý nghĩa như vậy. Đối nghịch với cấu tạo vật lý là các phần mà chúng ta không cảm thấy được bằng giác quan của con người, chẳng hạn các phần mềm, firmware trong linh kiện...

Bản mạch của bo mạch chủ

Bạn có bao giờ nghịch ngợm đối với các loại đồ chơi của trẻ em có sử dụng pin khi chúng bị hỏng, hoặc là bạn có bao giờ mở lắp một thiết bị điện tử nào đó bị hư hỏng để mong sửa chữa chúng? Khi đó chắc rằng bạn sẽ thấy một bản mạch có gắn các loại linh kiện điện tử ở trên đó (ví dụ các điện trở, tụ điện, đi-ốt, transistor...). Bo mạch chủ của chúng ta cũng được cấu tạo vật lý bao gồm các loại linh kiện ở trên chúng như thế, và có nghĩa là chúng cũng bao gồm các đường dẫn điện chằng chịt trên một tấm cứng.

Thông thường thì một bản mạch sẽ có hai mặt: Mặt chứa các mạch dẫn điện ở một mặt, mặt còn lại để các linh kiện điện tử gắn trên chúng qua các chân linh kiện bằng kim loại đâm xuyên qua các lỗ của bản mạch để được hàn định vị vào mạch điện. Đây là các bản mạch đơn giản nhất và thường được sử dụng trong thời gian trước đây của các thiết bị có các linh kiện điện tử. Tuy đơn giản như vậy nhưng chúng vẫn không phải là các mạch điện tử đầu tiên - bởi vì sự cổ điển còn phải nhường chỗ cho các loại đèn điện tử bằng sợi đốt trước khi loài người khai thác được vật liệu bán dẫn vào các linh kiện điện tử. Những mạch điện kiểu này vẫn đang còn tồn tại rất nhiều trong các thiết bị sử dụng điện mà có các linh kiện điện tử.

Thế hệ bản mạch tiếp theo thì ở cả hai mặt của chúng đều có các mạch điện, linh kiện khi này có thể được sắp xếp ở trên một mặt của bản mạch hoặc cả trên hai mặt của bản mạch. Lợi thế của thế hệ bản mạch này là chúng có thể chứa được nhiều đoạn dẫn điện hơn và do đó chắc chắn sẽ tối ưu hơn về mặt thiết kế. Bản mạch hai mặt này có thể mang lại nhiều ưu thế thì nó cũng kéo theo giá thành cao hơn, chính vì vậy mà nếu giá trị thiết bị không cao thì người ta cũng sẽ không sử dụng bản mạch hai lớp.

Bạn có nghĩ rằng bo mạch chủ sử dụng loại bản mạch hai lớp này hay không? Tất nhiên rằng với lợi thế như vậy thì người ta sẽ sản xuất bo mạch chủ bằng bản mạch hai lớp chứ! Thực tế thì bạn có thể nhìn thấy rằng toàn bộ các bo mạch đều có hai mặt chứa mạch điện.

Nhưng thực ra thì bo mạch chủ đã không được cấu tạo từ các bản mạch có hai mặt là các mạch dẫn tín hiệu. Thật đấy!. Nó còn nhiều hơn nữa cơ. Thật vậy, các mạch dẫn điện còn được chứa ở giữa các lớp của bản mạch chứ không đơn thuần là chỉ có hai mặt tiếp xúc với không khí.

Theo một số tài liệu thì tôi được biết rằng bo mạch chủ có thể gồm từ 3 cho đến 5 lớp, và thậm chí chúng còn có số lớp dẫn tín hiệu nhiều hơn nữa - như là có đến 7 lớp. Đây quả thực là một điều bất ngờ đối với ngay cả các kỹ thuật viên của các cửa hàng bán máy tính mà bạn từng thán phục họ.

Đó là những điều mà tôi muốn viết mục này - nó sẽ cho thấy rằng cấu tạo vật lý của chúng không hề đơn giản và giống như các bản mạch thông thường khác.

Linh kiện sử dụng cho bo mạch chủ

Với một kích thước giới hạn nhất trong khả năng có thể, các bo mạch chủ cần sử dụng các linh kiện cũng có kích thước nhỏ nhất có thể nhưng vẫn phải đảm bảo được trị số của chúng. Bạn có thể nhìn thấy các tụ điện và điện trở có ngoại hình thông thường ở các bản mạch của ti vi, màn hình máy tính, v.v..nhưng lại khó nhìn thấy chúng ở trên các bo mạch chủ, thay vào đó là các linh kiện có hình dạng chữ nhật nhỏ và mỏng - Đó chính là các điện trở và tụ điện với điện dung nhỏ để đảm bảo cho sự nhỏ gọn của các bo mạch chủ.

Linh kiện cồng kềnh nhất có thể nhìn thấy được có lẽ là các tụ điện hoá học và các transistor trường. Tụ hoá là thứ linh kiện có điện dung cao, sử dụng chủ yếu cho san bằng sự nhấp nhô của giao động điện và tích trữ năng lượng thì không thể giảm kích thước được với các công nghệ sản xuất đương thời nên chúng vẫn phải sử dụng. Transistor trường cũng là loại linh kiện hiện nay chưa thu nhỏ để giảm kích thước tối đa nhưng lại làm việc với các dòng điện lớn được.

Công nghệ liên kết các linh kiện

Đối với các loại bản mạch một mặt thì linh kiện muốn gắn được trên nó phải đục lỗ xuyên qua bản mạch. Nhưng điều này liệu còn hợp lý hay không khi mà với các bo mạch chủ có nhiều lớp dẫn điện có thể sẽ có vô số lỗ xuyên qua chúng làm cho các mạch điện ở lớp giữa phải khó khăn trong việc thiết kế lòng vòng để tránh các lỗ đó? Chắc là không hợp lý rồi.

Với các linh kiện có kích thước nhỏ như đã nói ở phần trên thì sự liên kết các linh kiện hợp lý nhất là hàn dán. Nếu bạn chú ý xem các tin tức trên ti vi thì thỉnh thoảng sẽ nhận thấy rằng có vài đoạn tin tức về một nhà máy sản xuất các linh kiện điện tử sử dụng các robot cho việc hàn các linh kiện điện tử vào các bản mạch. Công nghệ sản xuất này vừa đảm bảo tính tự động hoá cao, vừa đảm bảo độ chính xác khi hàn so với phương pháp liên kết thủ công thông thường.

Chính do sự hàn dán các linh kiện đã khiến cho việc sửa chữa thay thế các linh kiện trở lên khó khăn. Có vẻ như các bo mạch chủ được thiết kế ra để sử dụng một lần, khi nào hỏng hóc thì cần phải thay thế mới chứ không sửa chữa. Điều này về mặt công nghệ phát triển thì đúng - bởi vì hầu như hết thời hạn bảo hành của một bo mạch thông thường (3 năm) thì trên thị trường sẽ không còn một model của bo mạch bị hư hỏng nữa.

Đôi khi tôi cũng thử nghịch ngợm đối với việc tháo rời một chipset cầu nam thì quả thấy việc này khó khăn: Phải dùng máy khò để làm chảy hết lớp thiếc liên kết khỏi các chân của chipset thì mới tháo được ra - nhưng tôi nghĩ việc hàn lại chúng bằng thủ công và với tay hàn của mình sẽ làm hư hỏng chipset - bởi vì mũi mỏ hàn thì to - tay hàn không thể đủ nhanh để nhiệt không truyền quá nhiều vào bên trong của chipset.

CÁC LINH KIỆN, THIẾT BỊ CÓ MẶT TRÊN BO MẠCH CHỦ

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.

Gắn trực tiếp trên bo mạch chủ

* Chipset cầu bắc cùng với chip cầu namsẽ quyết định sự tương thích của bo mạch chủ đối với các CPU. Có thể nói rằng bộ chipset chính là thành phần quan trọng nhất của một bo mạch chủ, bởi vì chúng quyết định đến toàn bộ tính năng, sự hỗ trợ CPU, khả năng nâng cấp của máy tính. Các chipset là thành phần không thể thay thế được trên bo mạch chủ.

* Chipset cầu nam liên kết với các khối cần băng thông chậm hơn so với RAM, bo mạch đồ hoạ. Chipset cầu nam là linh kiện khá quan trọng và làm việc nặng nhọc, tuy nhiên nhiều hãng sản xuất đã không chú trọng tản nhiệt cho chúng, hầu như khi làm việc thì chipset này rất nóng (tất nhiên là mức độ nóng của nó chưa bằng chipset cầu bắc). Xu thế sau này của các bo mạch chủ là tích hợp toàn bộ chipset cầu bắc và cầu nam vào một chipset duy nhất (một vài hãng đã thực hiện điều này).

* CMOS: Thiết bị dùng để chứa BIOS mà chúng 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.

* Pin: là một linh kiện đơn giản, tuy nhiên chúng lại đáng để liệt kê riêng như một bộ phận, pin ở bo mạch chủ được dùng để nuôi CMOS và có thể nhớ các thông tin thiết đặt và các thông tin về thời gian của hệ thống. Trong các trường hợp bị quên mất các thiết đặt trong BIOS (ví dụ như mật khẩu đăng nhập) thì bạn có thể có các cách làm vô hiệu hoá sự cung cấp điện cho CMOS (bằng cách thay đổi các jump) hoặc tháo rời pin ra khỏi bo mạch chủ trong một thời gian để rồi lại gắn chúng lại. Pin trên bo mạch chủ có thể thuộc dạng tháo rời hoặc thuộc dạng hàn chắc chắn vào bo mach chủ (hiếm gặp hơn đối với các bo mạch chủ thông thường).

* Các linh kiện, thiết bị khác: Hầu hết còn lại là linh kiện điện tử (giống như các linh kiện điện tử trong các bo mạch điện tử thông thường).

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.

* Các loại ổ đĩa quang. Ổ đĩa CD, DVD, Blu-ray

* 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 (mouse): Phục vụ điều khiển và làm việc với máy tính.

* Bo mạch mạng (NIC): 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. Một số bo mạch chủ dành cho các loại máy tính xách tay hoặc máy bộ có thể được tích hợp sẵn modem.

* 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.

SƠ ĐỒ KHỐI CỦA BO MẠCH CHỦ

Khối các cụm mạch điện của bo mạch chủ có thể tóm tắt lại bằng một hình sơ đồ khối đơn giản. Qua các sơ đồ khối này thì một số người hiểu biết đôi chút về công nghệ sẽ hiểu được các tính năng của chúng hoặc có thể so sánh được sự đổi thay của công nghệ máy tính với mỗi đời chipset của bo mạch chủ.

Sơ đồ khối của bo mạch chủ sử dụng CPU của hãng Intel

CPU kết nối với Chipset cầu bắc (North Bridge), tại đây chipset cầu bắc giao tiếp với RAM và bo mạch đồ hoạ. Do CPU xử lý dữ liệu với toàn bộ các thiết bị nhớ (ví dụ: ổ cứng, ở quang, ổ gắn ngoài, các thiết bị nhập liệu...và đặc biệt là RAM) nên chipset cầu bắc trong cấu trúc bo mạch chủ sử dụng CPU của Intel là một điểm "thắt cổ chai" dữ liệu.

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...

Sơ đồ khối của bo mạch chủ 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.

(Hình minh hoạ sơ đồ khối một bo mạch chủ cho CPU của hãng AMD trước đây, lưu ý rằng sơ đồ này hiện nay đã lỗi thời, chúng chỉ có giá trị minh hoạ về sự khác biệt so với sơ đồ khối của bo mạch chủ cho CPU của hãng Intel, [Nguồn ảnh: Wikipedia])

THIẾT KẾ RIÊNG CỦA CÁC HÃNG SẢN XUẤT

Đọc đến đây thì bạn chắc đã nhìn các sơ đồ khối của các bo mạch chủ ở mục trên. Bạn có thể cảm thấy rằng việc có một sơ đồ mạch điện thì bất kỳ hãng nào cũng có thể sản xuất được các bo mạch chủ? Đúng là như thế.

À, mà cũng không đúng hẳn như vậy. Tôi chợt nghĩ đến điều này: Các xe máy được sản xuất ở địa phương nào đó ở quốc gia láng giềng cũng có thể có cùng thông số (dung tích xy lanh, kiểu, loại, nguyên lý động cơ... mà thậm chí chúng là bản sao của một mẫu nào đó đã xuất hiện), tuy nhiên chất lượng và chính công suất của chúng lại không đúng như so với một số loại xe máy khác của các hãng như Honda sản xuất (mặc dù ở Việt Nam với hình thức liên doanh).

Ở đây có một vài sự khác biệt nhau giữa các hãng sản xuất bo mạch chủ khác nhau mà tôi phải đưa ra so sánh. Mục đích của những sự so sánh này để giúp bạn nhận ra sự khác biệt giữa các hãng sản xuất. Tôi thấy có một thực tế là nhiều người không thể nhận biết được đâu là một thương hiệu tốt, hoặc như giá bán của một model có hợp lý hay không, có chất lượng cao hay không.

Tôi đã gặp phải một vài sự nghi vấn khi tư vấn cho người sử dụng một cấu hình máy tính với giá thành cao hơn khoảng một vài triệu so với những sự tư vấn khác mà giá thành của hệ thống rẻ hơn - nhưng lại có tốc độ xử lý cao hơn so với cấu hình của tôi. Hic, ví dụ như CPU Core 2 Duo thì không địch nổi về tốc độ xung nhịp với Celerol khi mà chỉ so sánh tốc độ làm việc và giá thành. Thật may mắn là sự tư vấn này là miễn phí nên tôi không bị nghi ngờ rằng đã tư vấn sai - nhưng trên thực tế thì đã có rất nhiều người nhận được sự tư vấn về xây dựng các cấu hình máy tính bằng những cảm giác về tốc độ thông qua một vài thông số như vậy.

So sánh về cùng một sơ đồ khối

Trong mục này thì tôi có ý so sánh cùng một sơ đồ khối nào đó - tức là cùng một tính năng - nhưng các hãng sản xuất khác nhau thì có sự khác nhau nào mà ảnh hưởng đến giá bán của sản phẩm.

Tôi giả sử rằng các hãng sản xuất cùng theo một sơ đồ mạch giống nhau để sản xuất các bo mạch chủ có model khác nhau (điều này trên lĩnh vực khác thì chẳng cần giả sử, bởi vì tôi lấy ví dụ về hai chiếc xe máy được sản xuất ở các hãng khác nhau được làm giống y hệt nhau). Vậy thì điều gì làm ra sự khác biệt nhau?

Về linh kiện:

Chắc chắn rằng không thể cùng sử dụng các loại linh kiện có chất lượng hoàn toàn giống nhau. Cũng là một linh kiện có trị số giống nhau thì về mặt sai số của các loại linh kiện cũng sẽ khác nhau. Ví dụ như một tụ điện có sai số 5% sẽ khác với 10% hoặc là đến 20%. Ở tụ điện thì chúng có vẻ ít ảnh hưởng, nhưng nếu như là các điện trở thì sao - sai số càng lớn có nghĩa rằng sự làm việc không chính xác sẽ càng lớn - gây ra các rủi ro cao về mặt làm vệc không ổn định. Mà ta biết rằng không thể nào chế tạo được các linh kiện có sai số bằng 0 - tức là chúng hoàn toàn đúng với thông số được ghi trên chúng.

Trong phần linh kiện này cũng còn có một phần sử dụng các phương pháp tản nhiệt khác nhau nên cũng tạo sự khác biệt. Xin xem phần viết riêng về tả nhiệt ở entry này và các entry bổ sung cho chúng để có thể thấy rằng các hãng khác nhau sẽ lựa chọn các phương pháp tản nhiệt riêng cho mình.

Về bố trí các linh kiện và tối ưu hoá thiết kế

Về thiết kế tối ưu hoá thiết kế của bo mạch chủ cũng có sự khác biệt nhau giữa các hãng sản xuất. Ngày nay hầu như việc thiết kế các bản mạch (công việc thiết kế mạch in) hầu hết được sử dụng trên phần mềm bởi sự nhập vào sơ đồ, các bố trí đế cắm ở các vị trí cố đinh, kích thước các linh kiện, sự nhiễu giữa các đường dẫn...thì phần mềm đều có thể tính toán tối ưu thiết kế.

Giả sử cùng sử dụng một loại phần mềm thiết kế mạch in, nhưng việc sử dụng các loại linh kiện khác nhau mà chúng có các kích thước khác nhau, với bố trí các vị trí khác nhau do đó mà chúng có sự bố trí và thiết kế bo mạch chủ sẽ khác nhau.

Về công nghệ chế tạo:

Công nghệ chế tạo là một yếu tố rất quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm: Nếu như việc sản xuất được thực hiện trên các máy móc tự động hoá cao thường sẽ đảm bảo độ chính xác cao. Nếu như được sản xuất thủ công thì thường là chúng sẽ kém hơn nhiều so với việc sản xuất tự động bởi có nhiều yếu tố sai số.

Ngay như cùng các hệ thống máy móc tự động hoá thì cũng có các công nghệ tự động hoá tiên tiến và lỗi thời. Ngay như công nghệ tự động hoá tiên tiến thì hãng sản xuất các thiết bị cho công nghệ đó mà khác nhau thì cũng tạo ra sự khác nhau về mặt tối ưu.

So sánh về sự khác biệt do sự khác nhau giữa các sơ đồ khối

Trên thực tế thì ít thấy có sự giống nhau hoàn toàn giữa các hãng sản xuất. Ngay như một hãng sản xuất thì mỗi model được phục vụ cho đối tượng sử dụng khác nhau, sử dụng cho các loại CPU khác, hay như việc dùng các linh kiện chủ lực khác (các chipset) đã gây ra những sự khác biệt.

Ngay như ở phần trước - tức là khi mà các hãng sản xuất khác nhau đã sản xuất các sản phẩm với cùng một sơ đồ mạch giống nhau y hệt thì cũng đã có nhiều sự khác biệt thì đến với sự khác nhau trong sơ đồ khối thì còn khác nhau rất nhiều. Chính vì vậy mà ở phần này tôi không nói đến sự khác nhau giữa các bo mạch chủ của các hãng mà chúng thì được phát triển riêng theo các sơ đồ khối nữa - bởi tôi biết rằng không thể so sánh được điều đó, mà nếu cứ cố tình so sánh thì chỉ có một sự cọc cạch mà thôi (tôi nhớ có một câu nói được áp dụng nhiều trong đời sống rằng "mọi sự so sánh chỉ là cọc cạch" - quả thật là áp dụng vào entry này thì cũng thấy rất đúng)

Vậy thì có ý nghĩa gì với mục so sánh này? Có nên đổi tên của mục đi không nhỉ? Không cần. Ở đây tôi sẽ nói đôi chút về những sự hấp dẫn người sử dụng như thế nào theo từng chiến lược của các nhà sản xuất bo mạch chủ. Có lẽ rằng tôi đang có tham vọng viết về tất cả các thiết bị trong một máy tính cá nhân để bàn bình thường để phục vụ cho đối tượng người đọc là những người bình thường ở Việt Nam bằng sự hiểu biết hạn hẹp của mình nên sau này thì các entry khác nữa thì người đọc cũng nên hiểu về sự hấp dẫn của sản phẩm đối với những người sử dụng là như thế nào để hợp lý cho quá trình lựa chọn của mình khi mua.

Nói ngay về các thiết kế về phần cứng của bo mạch chủ thì bạn cũng sẽ khó hiểu, thế nên bây giờ tôi nói đến các sản phẩm khác được sử dụng thông dụng trong đời sống hàng ngày. Phải nói là rất nhiều, rất nhiều và rất nhiều sản phẩm có cùng một nguyên lý hoạt động, nhưng chúng lại được các hãng khác nhau sản xuất ra mà người ta đã lựa chọn cho riêng mình các sản phẩm do quá trình giới thiệu, quảng cáo, sự so sánh tính năng...

Có quá nhiều ví dụ cho điều này: Với những đồ dân dụng trong gia đình: Cái ti vi loại sử dụng bóng đèn hình (CRT) có nguyên lý chỉ là thu sóng và hiển thị lại hình ảnh và tái hiện âm thanh - thế nhưng lại có những thương hiệu này, thương hiệu kia được giới thiệu với hãng này sử dụng công nghệ này, hãng khác hấp dẫn người tiêu dùng bởi một tính năng khác. Tương tự là cái tủ lạnh, máy giặt, nồi cơm điện, ... đầy đủ thứ có nguyên lý hoạt động giống nhau. À mà tôi quên nói đến một ví dụ nữa là cái điện thoại di động - thứ được biến đổi tính năng hoặc sự cộng thêm rất nhiều: Tôi thấy nó chỉ có tính năng chính là gọi điện khi di chuyển mà không dùng dây - hết - nhưng lại lai lưng ra cõng đủ thứ tính năng cộng thêm để có thể được bán với giá cao, còn người sử dụng thì bỏ ra thêm nhiều tiền để mua các tính năng có thêm đó mà có thể không biết dùng hoặc cả đời của chiếc máy đó không được sử dụng đến các tính năng nào đó mà làm tăng giá trị lên nhiều lần (ngạc nhiên chăng? không, tôi lấy ví dụ 3G mà bạn chưa thể sử dụng khi mà chúng chưa được cung cấp ở VN trong thời gian hiện tại trên chiếc điện thoại di động của bạn).

Thế thì các nhà sản xuất sẽ hấp dẫn người sử dụng như thế nào? Các tính năng cộng thêm hoặc mở rộng các tính năng - tôi nghĩ rằng điều đó.

Thường thấy nhất là các hình thức đang được một số hãng sản xuất bo mạch chủ sử dụng như sau để hấp dẫn người sử dụng:

* Thiết kế quản lý năng lượng tốt hơn: Ví dụ EPU của ASUS, hoặc như DES của Gigabyte[1][2].

* Sử dụng các tụ rắn (tụ hoá với dung môi hoá học thông thường ở thể rắn) để tăng tuổi thọ của tụ điện.

* 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 và hấp dẫn về mặt mỹ thuật.

* Cho phép ép xung của hệ thống thông qua phần mềm hoặc các tính năng cho phép tinh chỉnh các thông số làm việc của hệ thống để phục vụ ép xung.

Các tính năng mở rộng rất hữu ích cho thời đại kỹ thuật số phát triển nhanh chóng như hiện nay, tuy nhiên tôi thấy rằng phần lớn những người sử dụng mà tôi biết thì chưa thể khai thác hết các tính năng đó cho mình khi lựa chọn các bo mạch chủ có giá thành cao bởi vì có thêm các tính năng đó. Ví dụ như sự mở rộng IEEE-1394, RAID, ... mà người sử dụng thông thường thì ít thấy khai thác được chúng. Tôi nghĩ rằng một phần nào do ý nghĩ của người sử dụng rằng giá thành cao sẽ cho chất lượng tốt hơn hoặc có các tính năng tốt hơn - điều này thì một phần nào đó chưa thực sự đúng bởi vì lý do rằng sự mở rộng tính năng một phần kéo tăng giá thành của một số model dòng cao cấp (mà giá của chúng khoảng hơn 200 USD so với các loại bo mạch chủ tầm trung thì giá bán chỉ khoảng > 120 USD, tầm thấp thì chỉ dưới 120 USD).

CÁC CHUẨN BO MẠCH CHỦ HIỆN ĐẠI

Mỗi một giai đoạn phát triển của bo mạch chủ thì người ta đã thống nhất sử dụng các chuẩn nhất định nào đó để có sự phù hợp việc gắn kết các bo mạch mở rộng chức năng (đồ hoạ, âm thanh, mạng...) hoặc các nguồn cung cấp cho bo mạch chủ và hệ thống hoạt động. Cho đến thời điểm hiện tại thì các chuẩn cũ đã dần trở lên lỗi thời và bị loại bỏ, còn lại các chuẩn sau (và chúng tiếp tục sẽ trở thành lạc hậu, lỗi thời nếu có các chuẩn khác ưu việt hơn).

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).

Nút power ở các chuẩn cũ thuộc thể loại "công tắc trạng thái", 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). Điều này có nghĩa là khi bấm vào thì chúng luôn giữ hai tiếp điểm để duy trì dòng điện đi qua nó (ví dụ công tắt đèn thì dùng cho việc bật đèn).

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). Ta có thể hình dung rằng nút này giống như cái nút chuông cổng (hoặc cửa nhà): Nếu bấm vào thì chuông kêu, nếu nhả ra thì chuông hết kêu. Nút này còn 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

Hình minh hoạ: Sắp xếp các linh kiện cải tiến trên bo mạch chủ theo chuẩn BTX, lưu ý mặt trước của vỏ máy tính ở bên trái của hình. Trong hình thì MCH là chipset cầu bắc, ICH là chipset cầu nam [Nguồn ảnh: Wikipedia tiếng Việt]

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 so với chuẩn ATX 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 tiêu chuẩn đảm bảo nhiệt độ trong thùng máy chỉ ở nhiệt độ 38°C.

* 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.

KÍCH THƯỚC BO MẠCH CHỦ

Kích thước của bo mạch chủ thường được chuẩn hoá để đảm bảo tương thích giữa các bo mạch mở rộng tính năng và với các vỏ máy tính. Có các loại kích thước sau:

Kích thước bo mạch chủ theo 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

Kích thước bo mạch chủ theo chuẩn hiện đại (thời gian gần đây và 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

Hình: Kích thước các chuẩn bo mạch chủ, trong hình này có một số kích thước bằng nét đứt ví dụ DIN A4, DIN A3 là sự so sánh với các khổ giấy A4, A3 mà chúng ta thường quen biết đến. [Nguồn: theo Wikimedia commons], (hình kích thước lớn hơn tại đây).

Kích thước không theo chuẩn

Một bo mạch chủ không theo chuẩn, nhiều linh kiện đã được gắn trực tiếp trên nó bao gồm: CPU, RAM.... [Nguồn ảnh]. (Full)

Một bo mạch chủ mini dành cho các máy tính cấu hình thấp. Các linh kiện gắn rời. [Nguồn ảnh]

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.

Có vẻ như toàn bộ entry này được nhắc đến các bo mạch chủ được bán ra thị trường? Đúng như vậy! Và chúng đã không nói đến các bo mạch chủ riêng biệt được sản xuất cho các máy tính đồng bộ. Ở đây có một sự khác biệt rất lớn giữa các bo mạch chủ cho thị trường và bo mạch chủ cho các máy tính đồng bộ - bởi vì trên các máy tính đồng bộ thì toàn bộ các sự cấu tạo thường được thiết kế riêng biệt. Do tính phổ dụng của chúng một phần, do sự ít tiếp xúc với chúng bởi người viết nên chúng đã không được nhắc đến nhiều trong entry này.

TẢN NHIỆT TRÊN BO MẠCH CHỦ

Có vẻ như là tôi thường chú ý đến phần tản nhiệt trên các thiết bị phần cứng máy tính nhỉ? Các entry nào về nó cũng có dính dáng một ít đến "nhiệt độ"! Quả thật rằng nhiệt độ là một yếu tố rất quan trọng trong sự hoạt động của các linh kiện điện tử - không những thế thì cả ở con người chúng cũng được nhắc đến - chẳng hạn: bốc lửa, ảnh nóng, phim hot, vv... :)

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 ngay từ khâu thiết kế. Vấn đề coi trọng nhất là tản nhiệt cho các linh kiện được gắn trên bo mạch chủ, tiếp đến là sự bố trí của nó tại các vị trí khác nhau, mức độ ảnh hưởng khi gắn các linh kiện lắp rời khác lên chúng.

Tuy vấn đề quan trọng này lúc nào cũng được coi trọng, nhưng không phải là hãng sản xuất nào cũng có các thiết kế tối ưu cho chúng. Tôi nhận thấy một số loại bo mạch chủ thiết kế về mặt tản đã nhiệt không hợp lý khi gắn các linh kiện lên chúng. Điều này thì không phải là khó hiểu bởi vì nhận thức của các kỹ sư thiết kế không phải lúc nào cũng giống nhau, và về mặt liên quan khác bởi sơ đồ mạch và sự cấu tạo cũng không cho phép thích đặt linh kiện nào ở vị trí nào cũng thoả mãn và cân đối với giá thành sản xuất mong muốn.

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 chất lỏng 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.

Ngoài tác dụng để cắm và dán các linh kiện trên bề mặt, 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.

Hình minh hoạ: Một bo mạch chủ của hãng ASUS được hấp dẫn người sử dụng bằng sự tản nhiệt tốt và các tính năng quản lý năng lượng điện năng. [Nguồn ảnh theo: The Insides of a Computer - What everything means, trên Technewsmadesimple.com; một số chữ cái minh hoạ được giải thích tại nguồn lấy ảnh]

CÁC THƯƠNG HIỆU BO MẠCH CHỦ THÔNG DỤNG TẠI VIỆT NAM

Hiện nay thì ở Việt Nam thông dụng có bán các loại bo mạch chủ của các hãng sau đây (các loại có số lượng nhỏ hơn thì không tính đến)

Lưu ý rằng những nhận xét dưới đây là cảm nhận của cá nhân tôi, chúng không được nghiên cứu kỹ lưỡng và lấy nhiều ý kiến của những người sử dụng

ASUS: Xuất xứ từ Đài Loan, hãng ASUS khá nổi tiếng trên các phần linh kiện cho máy tính cá nhân. Tôi phải thừa nhận rằng đa số các linh kiện trên máy tính của tôi đều là của ASUS sản xuất: Bo mạch chủ, bo mạch đồ hoạ, DVD-ROM, DVD-RW, Nguồn máy tính (trước đây).

Các bo mạch chủ của ASUS được gia công từ hai quốc gia: Hoặc là Đài Loan (chỉ với một số model có giá thành khoảng trên 150 $) hoặc là ở Trung Quốc. Xuất xứ sản xuất các sản phẩm thì không ảnh hưởng đến tôi - bởi vì thông thường thì các địa phương có nhân công giá rẻ sẽ được các nhà sản xuất đặt nhà máy lắp ráp ở đó, tuy nhiên rằng một số người vẫn cho rằng hàng sản xuất tại Trung Quốc có chất lượng không cao - đó là một điều sai lầm đối với các sản phẩm được gắn rất nhiều logo hợp chuẩn quốc tế.

Gigabyte: Xuất xứ từ Đài Loan thì hãng này cũng đang cạnh tranh với ASUS. Gigabyte cũng đang cố gắng đưa ra các loại model có chất lượng cao nhưng có vẻ như thị trường chủ lực của hãng này thì dành cho người dùng phổ thông.

Gigabyte trước đây thường tự hào về công nghệ Dual-bios (hai BIOS đồng thời cùng tồn tại) độc quyền sẽ giúp cho dân ép xung có thể tự tin flash nâng cấp các phiên bản mới một cách thoải mái mà không lo ngại sự hư hỏng do quá trình flash bị mất điện ngang chừng. Trong thời gian gần đây thì thường sử dụng hình ảnh tụ rắn cho sự tiên phong của mình trong các bo mạch chủ. Trên thực tế thì tôi đã gặp một số bo mạch chủ của Foxconn được xuất sang châu Âu đã sử dụng tụ rắn trước khi Gigabyte quảng cáo cho điều này.

MSI: Xuất xứ từ Đài Loan, MSI cũng là một thương hiệu được xuất sang Việt Nam với sản phẩm bo mạch chủ, bo mạch đồ hoạ và một một số sản phẩm khác. Thương hiệu này chưa được thông dụng đối với dân ép xung trên thế giới và ở Việt Nam có vẻ như các sản phẩm của hãng chưa đủ độ tin cậy về ổn định khi ép xung.

Intel là một thương hiệu khổng lồ về CPU, chipset, tuy nhiên trên sản phẩm bo mạch chủ thì hãng này vẫn chưa đủ hấp dẫn ở thị trường Việt Nam. Hầu hết các sản phẩm bo mạch chủ của Intel đều được thiết kế ở mức độ mặc định mà ít thấy mở rộng thêm các tính năng. Những người mong muốn ép xung trên bo mạch chủ của Intel thì luôn gặp sự thất vọng bởi vì hãng này không cung cấp bất kỳ sự thiết đặt nào cho phép ép xung hoặc các hành động tương tự.

Sản phẩm của Intel ở Việt Nam có vẻ như chỉ sản xuất ở các nước châu Á chứ không phải sản phẩm nhập khẩu từ Hoa Kỳ nên chúng cũng không có chất lượng cao để có thể nổi tiếng như CPU và chipset của hãng này.

Foxconn: là một cái tên quen thuộc tại một số quốc gia châu Âu nhưng lại chưa được biết đến nhiều ở Việt Nam trong thời gian trước đây. Ban đầu thì tôi rất ngạc nhiên khi hãng này giới thiệu các sản phẩm bo mạch chủ tầm trung và tầm thấp và nghĩ coi thường thương hiệu này, nhưng khi nhớ lại việc tháo ra một số máy tính theo các dây chuyền sản xuất công nghiệp từ châu Âu thì thấy bóng dáng bo mạch chủ của hãng này, do đó thì tôi nghĩ rằng hãng này đã sản xuất khá nhiều sản phẩm đạt tiêu chuẩn cho thị trường châu Âu. Tuy nhiên không vì thế mà tất cả sản phẩm của hãng đều có chất lượng như nhau.

Foxconn hiện nay đang đầu tư xây dựng một khu vực công nghiệp lớn ở Việt Nam để sản xuất các sản phẩm của mình. Hi vọng rằng các sản phẩm này đều đạt chất lượng cao với tiêu chuẩn châu Âu nhưng lại được bán ở Việt Nam để chúng ta đỡ phải sử dụng các sản phẩm chưa đạt chuẩn quốc tế đang bán tại thị trường của mình.

NẾU BẠN PHẢI LỰA CHỌN

Nếu bạn muốn mua một chiếc máy tính theo kiểu lựa chọn linh kiện để lắp ráp thì ngay sau khi đặt câu hỏi về mục đích sử dụng máy tính, cân nhắc số tiền đầu tư rồi thì từ đó sẽ có một cơ sở xác định về cấu hình máy. Ngay sau khi xác định được hai yếu tố trên thì bạn hãy nghĩ đến ngay về lựa chọn CPU và tiếp đến là bo mạch chủ. Chắc chắn là nên như vậy bởi vì CPU sẽ quyết định bạn cần chọn bo mạch chủ nào và bo mạch chủ sẽ quyết định bạn sẽ lựa chọn các cấu hình tiếp theo mà quan trọng hơn là sự ổn định của hệ thống sau này.

Nếu bạn phải lựa chọn - Tôi sẽ có một lời khuyên với bạn với tư cách là người đã lựa chọn rất nhiều cấu hình máy tính cho bạn bè và người thân - rằng đừng bao giờ lựa chọn các bo mạch chủ với quá nhiều tính năng mà bạn không dùng tới. Lý do cho lời khuyên này lại không quan trọng ở điểm nó sẽ tiết kiệm chi phí cho bạn, mà lại là sự ổn định: Bất kỳ các thiết bị nào cũng chứa các rủi ro về sự hư hỏng, làm việc không đúng hoặc mất ổn định chung cho toàn bộ hệ thống (PC), vậy thì sự rủi ro đó bỗng nhiên lại xuất hiện từ những tính năng mở rộng về sự hỗ trợ thì sao nhỉ?

Còn nếu như bạn đã sở hữu các bo mạch chủ có rất nhiều tính năng rồi (chẳng hạn 2 cổng LAN, wifi tích hợp, cổng LPT nhưng lại không có máy in, cổng nối tiếp (COM) nhưng lại không sử dụng tới...) thì làm thế nào? Hãy tắt chúng bằng cách disable các tính năng này trong BIOS.

_________________

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Scott Mueller

Upgrading and Repairing Pcs, 17th Edition.

Mueller Technical Research

3700 Grayhawk Drive

Algonquin, IL 60102-6325

(847) 854-6794

(847) 854-6795 Fax

Internet: [email protected]

Web: http://www.upgradingandrepairingpcs.com

http://www.scottmueller.com

Có thể mua phiên bản mới hơn (18) tại: Amazon.com (ISBN-10: 0789736977; ISBN-13: 978-0789736970)

CHÚ THÍCH

1^. Bìa 4 của tạp chí PC World Việt Nam sê-ri A số 190 (08.2008) có quảng cáo của Gigabyte: "G31 với công nghệ DES tiết kiệm đến 500.000đ/1 PC/3 năm". Có lẽ rằng cách quảng cáo này đã khôn ngoan hơn so với sự quảng cáo về tiết kiệm 70-80% so với trước đây.

2^. Chuyên mục "Giới thiệu công nghệ" trên trang 51 tạp chí PC World Việt Nam sê-ri A số 190 (08.2008) có phần giới thiệu về bo mạch chủ P5Q DLE của ASUS sử dụng 16 pha điện nguồn giúp hoạt động ổn định, giúp duy trì hiệu quả tới hơn 96% về mặt năng lượng điện năng.

MỜI XEM THÊM

Motherboard, mục từ trên Wikipedia tiếng Anh (en).

Các hình ảnh về bo mạch chủ, trên Wikimedia Commons. (en)

Nguồn máy tính, entry trên blog này

Vỏ máy tính, entry trên blog này.

Các bus máy tính theo họ Intel - IBM, trên blog này.

Bo mạch để bàn - Đặc điểm kỹ thuật của nghành, Intel.com.

Tr Minh Linhh (2007-2008)

(Entry này được tôi viết phát triển dựa trên nền mục từ "bo mạch chủ" ở WPtV mà tôi đã là người sửa chữa, đóng góp phần lớn nội dung tính theo dung lượng)

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

2 nhận xét/bình luận

Thứ sáu, ngày 29 tháng tám năm 2008

Các bus máy tính họ Intel - IBM

Đây là bảng thông số các bus được sử dụng trong các máy tính từ khi xuất hiện dòng máy tính cá nhân để bàn của IBM năm 1981 cho đến thời điểm gần đây (2005), các bus mới hơn sẽ dần được cập nhật vào entry này.

Entry này dùng để tra cứu các thông số để dễ dàng hình dung về quá trình phát triển, sự so sánh tốc độ đối với các bus từ khi các máy tính họ Intel - IBM đến thời gian gần đây.

Bus Type

(Kiểu bus)

Bus Width

(độ rộng bus)

(Bits)

Bus Speed

(Tốc độ bus)

(MHz)

Data Cycles

per Clock

(Chu kỳ dữ liệu trên một xung nhịp)

Bandwidth

(Băng thông của bus)

(MBps)

8-bit ISA (PC/XT)

8

4,77

1/2

2,39

8-bit ISA (AT)

8

8,33

1/2

4,17

LPC bus

4

33

1

16,67

16-bit ISA (AT-Bus)

16

8,33

1/2

8,33

DD Floppy Interface

1

0,25

1

0,03125

HD Floppy Interface

1

0,5

1

0,0625

ED Floppy Interface

1

1

1

0,125

EISA Bus

32

8,33

1

33

VL-Bus

32

33

1

133

MCA-16

16

5

1

10

MCA-32

32

5

1

20

MCA-16 Streaming

16

10

1

20

MCA-32 Streaming

32

10

1

40

MCA-64 Streaming

64

10

1

80

MCA-64 Streaming

64

20

1

160

PC-Card (PCMCIA)

16

10

1

20

CardBus

32

33

1

133

PCI

32

33

1

133

PCI 66MHz

32

66

1

266

PCI 64-bit

64

33

1

266

PCI 66MHz/64-bit

64

66

1

533

PCI-X 66

64

66

1

533

PCI-X 133

64

133

1

1066

PCI-X 266

64

266

1

2133

PCI-X 533

64

533

1

4266

PCI-Express 1.0 1-lane

1

2500

0,8

250

PCI-Express 1.0 16-lanes

16

2500

0,8

4000

PCI-Express 1.0 32-lanes

32

2500

0,8

8000

Intel Hub Interface 8-bit

8

66

4

266

Intel Hub Interface 16-bit

16

66

4

533

AMD HyperTransport 2x2

2

200

2

100

AMD HyperTransport 4x2

4

200

2

200

AMD HyperTransport 8x2

8

200

2

400

AMD HyperTransport 16x2

16

200

2

800

AMD HyperTransport 32x2

32

200

2

1600

AMD HyperTransport 2x4

2

400

2

200

AMD HyperTransport 4x4

4

400

2

400

AMD HyperTransport 8x4

8

400

2

800

AMD HyperTransport 16x4

16

400

2

1600

AMD HyperTransport 32x4

32

400

2

3200

AMD HyperTransport 2x8

2

800

2

400

AMD HyperTransport 4x8

4

800

2

800

AMD HyperTransport 8x8

8

800

2

1600

AMD HyperTransport 16x8

16

800

2

3200

AMD HyperTransport 32x8

32

800

2

6400

ATI A-Link

16

66

2

266

SiS MuTIOL

16

133

2

533

SiS MuTIOL 1G

16

266

2

1066

VIA V-Link 4x

8

66

4

266

VIA V-Link 8x

8

66

8

533

AGP

32

66

1

266

AGP 2X

32

66

2

533

AGP 4X

32

66

4

1066

AGP 8X

32

66

8

2133

RS-232 Serial

1

0,1152

1/10

0,01152

RS-232 Serial HS

1

0,2304

1/10

0,02304

IEEE 1284 Parallel

8

8,33

1/6

1,38

IEEE 1284 EPP/ECP

8

8,33

1/3

2,77

USB 1.1/2.0 low-speed

1

1,5

1

0,1875

USB 1.1/2.0 full-speed

1

12

1

1,5

USB 2.0 high-speed

1

480

1

60

IEEE 1394a S100

1

100

1

12,5

IEEE 1394a S200

1

200

1

25

IEEE 1394a S400

1

400

1

50

IEEE 1394b S800

1

800

1

100

IEEE 1394b S1600

1

1600

1

200

ATA PIO-4

16

8,33

1

16,67

ATA-UDMA/33

16

8,33

2

33

ATA-UDMA/66

16

16,67

2

66

ATA-UDMA/100

16

25

2

100

ATA-UDMA/133

16

33

2

133

SATA-150

1

750

2

150

SATA-300

1

1500

2

300

SATA-600

1

3000

2

600

SCSI

8

5

1

5

SCSI Wide

16

5

1

10

SCSI Fast

8

10

1

10

SCSI Fast/Wide

16

10

1

20

SCSI Ultra

8

20

1

20

SCSI Ultra/Wide

16

20

1

40

SCSI Ultra2

8

40

1

40

SCSI Ultra2/Wide

16

40

1

80

SCSI Ultra3 (Ultra160)

16

40

2

160

SCSI Ultra4 (Ultra320)

16

80

2

320

FPM DRAM

64

22

1

177

EDO DRAM

64

33

1

266

PC66 SDRAM DIMM

64

66

1

533

PC100 SDRAM DIMM

64

100

1

800

PC133 SDRAM DIMM

64

133

1

1066

PC1600 DDR DIMM (DDR200)

64

100

2

1600

PC2100 DDR DIMM (DDR266)

64

133

2

2133

PC2700 DDR DIMM (DDR333)

64

167

2

2666

PC3200 DDR DIMM (DDR400)

64

200

2

3200

PC3500 DDR (DDR433)

64

216

2

3466

PC3700 DDR (DDR466)

64

233

2

3733

PC2-3200 DDR2 (DDR2-400)

64

200

2

3200

PC2-4300 DDR2 (DDR2-533)

64

267

2

4266

PC2-5400 DDR2 (DDR2-667)

64

333

2

5333

PC2-6400 DDR2 (DDR2-800)

64

400

2

6400

RIMM1200 RDRAM (PC600)

16

300

2

1200

RIMM1400 RDRAM (PC700)

16

350

2

1400

RIMM1600 RDRAM (PC800)

16

400

2

1600

RIMM2100 RDRAM (PC1066)

16

533

2

2133

RIMM2400 RDRAM (PC1200)

16

600

2

2400

RIMM3200 RDRAM (PC800)

32

400

2

3200

RIMM4200 RDRAM (PC1066)

32

533

2

4266

RIMM4800 RDRAM (PC1200)

32

600

2

4800

33MHz 486 FSB

32

33

1

133

66MHz Pentium I/II/III FSB

64

66

1

533

100MHz Pentium I/II/III FSB

64

100

1

800

133MHz Pentium I/II/III FSB

64

133

1

1066

200MHz Athlon FSB

64

100

2

1600

266MHz Athlon FSB

64

133

2

2133

333MHz Athlon FSB

64

167

2

2666

400MHz Athlon FSB

64

200

2

3200

533MHz Athlon FSB

64

267

2

4266

400MHz Pentium 4 FSB

64

100

4

3200

533MHz Pentium 4 FSB

64

133

4

4266

800MHz Pentium 4 FSB

64

200

4

6400

1066MHz Pentium 4 FSB

64

267

4

8533

266MHz Itanium FSB

64

133

2

2133

400MHz Itanium 2 FSB

128

100

4

6400

Lưu ý: ISA, EISA, VL-Bus, và MCA hiện không còn sử dụng trong thiết kế của các bo mạch chủ hiện tại (2005).

CHÚ THÍCH VIẾT TẮT

MBps = Megabytes per second (MB trên một giây)

ISA = Industry Standard Architecture, also known as the PC/XT (8-bit) or AT-Bus (16-bit)

LPC = Low Pin Count bus

DD Floppy = Double Density (360/720KB) Floppy

HD Floppy = High Density (1,2/1,44MB) Floppy

ED Floppy = Extra-high Density (2,88MB) Floppy

EISA = Extended Industry Standard Architecture (32-bit ISA)

VL-Bus = VESA (Video Electronics Standards Association) Local Bus (ISA extension)

MCA = MicroChannel Architecture (IBM PS/2 systems)

PC-Card = 16-bit PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) interface

CardBus = 32-bit PC-Card

Hub Interface = Intel 8xx chipset bus

HyperTransport = AMD chipset bus

V-Link = VIA Technologies chipset bus

MuTIOL = Silicon Integrated System chipset bus

PCI = Peripheral Component Interconnect

AGP = Accelerated Graphics Port

RS-232 = Standard Serial port, 115,2Kbps

RS-232 HS = High Speed Serial port, 230,4Kbps

IEEE 1284 Parallel = Standard Bidirectional Parallel Port

IEEE 1284 EPP/ECP = Enhanced Parallel Port/Extended Capabilities Port

USB = Universal serial bus

IEEE 1394 = FireWire, also called i,LINK

ATA PIO = AT Attachment (also known as IDE) Programmed I/O

ATA-UDMA = AT Attachment Ultra DMA

SCSI = Small computer system interface

FPM = Fast Page Mode, based on X-3-3-3 (1/3 max) burst mode timing on a 66MHz bus

EDO = Extended Data Out, based on X-2-2-2 (1/2 max) burst mode timing on a 66MHz bus

SDRAM = Synchronous dynamic RAM

RDRAM = Rambus dynamic RAM

DDR = Double data rate SDRAM

DDR2 = Next-generation DDR

CPU FSB = Processor front-side bus

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Scott Mueller

Upgrading and Repairing Pcs, 17th Edition.

Mueller Technical Research

3700 Grayhawk Drive

Algonquin, IL 60102-6325

(847) 854-6794

(847) 854-6795 Fax

Internet: [email protected]

Web: http://www.upgradingandrepairingpcs.com

http://www.scottmueller.com

Có thể mua phiên bản mới hơn (18) tại: Amazon.com

# ISBN-10: 0789736977

# ISBN-13: 978-0789736970

***

Tr Minh Linh (sưu tầm, tổng hợp), 2007

(Bảng này được tôi tập hợp thành một tiêu bản ở WPtV)

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

0 nhận xét/bình luận

Thứ bảy, ngày 05 tháng bảy năm 2008

Vỏ máy tính (computer case)

Vỏ máy tính (computer case) là một thiết bị dùng gắn kết và bảo vệ các thiết bị phần cứng trong máy tính. Vỏ máy tính có nhiều thể loại khác nhau, các thiết kế riêng biệt của vỏ máy tính đã tạo ra các sự khác biệt của các hãng máy tính khác nhau và các model khác nhau trong cùng một hãng.

Mặc dù gồm nhiều thể loại, hình thức khác nhau như thế nhưng bài này mới chỉ chú trọng đến các loại vỏ thuộc thể loại có thể được bán rời như một linh kiện độc lập. Với mong muốn rằng chia sẻ những kinh nghiệm về thứ linh kiện khá quan trọng trong máy tính nhưng lại thường không được chú ý bởi những người sử dụng nên tôi đã viết bài này, hi vọng bạn sẽ hiểu được tầm quan trọng của nó. Thông qua những tính chất cần thiết hoặc các phân tích đánh giá thì bạn nên lưu ý đến các đặc điểm này khi lựa chọn cho mình các loại vỏ máy tính phù hợp và hợp lý.

PHÂN LOẠI VỎ MÁY TÍNH

Vỏ máy tính cá nhân (PC) thường được chia thành các loại thông dụng như sau:

* Full-tower: Loại đứng, đặt trên bàn hoặc trên mặt đất có kích cỡ lớn

* Mid hoặc mini-tower: Loại vỏ máy đứng kích cỡ trung bình hoặc thấp.

* Desktop: Loại vỏ nằm, đặt trên mặt bàn, có thể đặt màn hình lên trên vỏ.

* Low-profile: Loại thanh, mỏng, nhỏ gọn. Loại này thường được thiết kế cho các máy tính cá nhân nguyên chiếc.

Các loại vỏ máy tính khác như: hệ thống máy tính, máy chủ, siêu máy tính...có các đặc trưng riêng đối với từng thể loại và không được bán sẵn trên thị trường, chúng được thiết kế riêng (do sự riêng biệt của chúng nên không được đề cập đến trong bài viết này).

Thị trường hiện nay có rất nhiều loại vỏ máy tính cho người dùng lựa chọn, các vỏ máy tính phổ thông thường có giá thành thấp (từ 15-30 USD) cho đến các loại vỏ máy tính cao cấp với giá cao (đến trên 300 USD tại thời điểm năm 2008).

YÊU CẦU VỎ MÁY TÍNH

Case_minhlinh36

Hình: Mặt trước một vỏ máy tính được tháo lớp mặt nạ bảo vệ

Vỏ máy tính cần đáp ứng các yêu cầu tối thiểu sau:

- Đủ cứng vững để đảm bảo chịu lực va đập (ở mức độ thấp) từ mọi hướng; không làm tác động lực đến các thiết bị bên trong khi di chuyển máy tính. Chịu được sự rung động nội tại phát ra từ các thiết bị gắn bên trong như: Các loại quạt tản nhiệt, các thiết bị có động cơ điện (ổ cứng, ổ đĩa quang...).

- Có các vị trí để gắn các thiết bị trong máy tính: Nguồn máy tính, bo mạch chủ, các loại ổ đĩa quang, ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm hoặc ổ ZIP, các thiết bị ngoại vi.

- Có khả năng thông gió tốt, có thể trang bị các quạt làm mát ở một số vị trí tuỳ thuộc vào bo mạch chủ.

- Có khả năng tiếp nhận nhiệt từ các thiết bị và tản nhiệt ra môi trường theo các hình thức khác nhau, đặc biệt vỏ máy tính không được là nơi tích trữ nhiệt nên không nên chế tạo bằng các vật liệu khó có khả năng tản nhiệt (như nhựa, gỗ, mika...)

- Có khả năng hạn chế sự thâm nhập của côn trùng và bụi vào trong máy tính.

- Hạn chế tiếng ồn lọt ra ngoài.

- Có gắn sẵn các thiết bị tối thiểu:

* Nút Power (tiếp điểm mềm hoặc cứng) để khởi động máy tính.

* Hai loại đèn LED để báo hiệu chế độ hoạt động của nguồn điện trong bo mạch chủ và chế độ làm việc của các ổ cứng, ổ quang.

* Loa báo hiệu của máy tính. (Hiện nay một số case có thể bị thiếu loa dùng phát mã bíp khi khởi động của máy tính, nếu như không có một chiếc loa nhỏ tuy rằng không ảnh hưởng đến quá trình làm việc của máy, nhưng lại không thuận lợi cho quá trình chuẩn đoán lỗi và sửa chữa).

* Có thể có nút Reset để khởi động lại hệ thống khi gặp lỗi cần reset lại chế độ làm việc của phần cứng (một số máy tính chuyên chiếc của các hãng sản xuất không sử dụng nút này)

ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ

Để đáp ứng các yêu cầu tối thiểu của vỏ máy tính, các thiết kế vỏ máy tính của các nhà sản xuất khác nhau rất ảnh hưởng đến quá trình làm việc của hệ thống máy tính.

Kích thước vỏ máy tính

Kích thước các bo mạch chủ để lắp ghép phù hợp với vỏ máy tính

Kích thước của các loại bo mạch chủ ảnh hưởng đến kích thước vỏ máy tính

Tuỳ theo các hệ thống máy tính khác nhau mà có sự thay đổi về kích thước vỏ máy tính. Nếu như chỉ chia ra thành hai loại: Máy tính được thiết kế riêng biệt, do các hãng sản xuất phần cứng thiết kế và lắp ráp mọi chi tiết (thường gọi là "máy đồng bộ") và loại máy tính được người sử dụng tự lắp ráp từ các linh kiện riêng lẻ.

Đối với các loại máy tính đồng bộ, vỏ máy tính thường nhỏ gọn, có kích thước phù hợp với bo mạch chủ trong máy tính. Các loại vỏ máy tính này thường được nhà sản xuất đặt hàng riêng phù hợp với tùng loại modem của máy tính mà hãng sản xuất định công bố, do đó các loại vỏ này thường không xuất hiện trên thị trường. Loại vỏ máy tính này thường khó khăn đối với việc tháo thay thế hoặc sửa chữa các linh kiện bên trong bởi chúng thường tận dụng tốt các luồng gió ra và vào thùng máy một cách hợp lý để tản nhiệt nhiều thiết bị đồng thời. Chúng ta có thể thấy có những máy tính kiểu này không dùng quạt tản nhiệt cho CPU hoặc không dùng cho nguồn máy tính bởi vì chúng dùng chung một luồng di chuyển không khí để tối ưu về kích thước.

Trái lại với thiết kế vừa đủ của các loai vỏ máy tính hàng hiệu nêu trên thì loại vỏ máy tính được bán ra thị trường lại thường có kích thước lớn. Nguyên nhân chủ yếu của chúng là sự phù hợp với đa số các kích thước bo mạch chủ đương đại - tức là các loại bo mạch chủ theo chuẩn ATX hoặc BTX.

Vật liệu chế tạo

Vỏ máy tính thường được chế tạo bằng tổng hợp nhiều loại vật liệu khác nhau tại các vị trí khác nhau. Chiếm đa phần nhất là thép để chế tạo các khung chính; các tấm đỡ và khoang ổ cứng, ổ quang; tấm đỡ định vị bo mạch chủ; phần mặt sau và phần trong của mặt trước.

Vỏ phần hai mặt bên: Chế tạo bằng tôn với các loại vỏ máy tính thông thường, bằng hợp kim nhôm đối với các vỏ máy tính chất lượng cao.

Mặt trước đa phần được chế tạo bằng nhựa. Đối với một số loại vỏ máy tính mặt trước được cấu tạo bằng lưới hoặc tấm hợp kim nhôm.

Phần vỏ ngoài của vỏ máy tính thường được sơn bằng công nghệ sơn tĩnh điện để đảm bảo về thẩm mỹ và chống gây rò rỉ điện ảnh hưởng đến người dùng.

Một số loại vỏ máy tính được cấu tạo bằng các vật liệu khác như mi ca ở toàn bộ vỏ ngoài (hoặc một phần) nhằm tạo ra sự độc đáo, giúp người dùng có thể nhìn xuyên vào bên trong máy tính, tuy nhiên vật liệu này thường không đủ các điều kiện về cứng vững và tản nhiệt, các loại vỏ máy tính kiểu này chỉ có giá trị về hình thức.

Trong một số trường hợp đặc biệt, một số phần của vỏ máy tính có thể được chế tạo bằng các loại vật liệu khác thường như: gỗ, thuỷ tinh...

Tính chất cứng vững

Bên trong một vỏ máy tính đạt tiêu chuẩn

Các cạnh bo tròn làm tăng độ cứng vững của các khay chứa đĩa 3,5 và 5,25"

Vỏ máy tính cần phải có tính cứng vững để đảm bảo định vị tốt các thiết bị bên trong. Đối với các ổ cứng, ổ đĩa quang và ổ mềm có thể không cần đến sự cứng vững bởi bản thân chúng đã có thể chịu đựng sự va đập nhưng đối với các bo mạch (bo mạch chủ cũng như các bo mạch mở rộng khác) cần yêu cầu sự cứng vững của vỏ máy tính bởi tính chất này có thể làm ảnh hưởng đến chúng. Nếu vỏ máy tính có thể bị biến dạng hoặc bị vặn vẹo thì các bo mạch đang được định vị chắc chắn vào chúng sẽ bị vặn xoắn dẫn đến hư hỏng. Một mặt khác, đa số các bộ xử lý hiện nay đều toả nhiều nhiệt, cần dùng đến các bộ tản nhiệt đồ sộ (chứa nhiều đồng hoặc thậm chí có các bộ tản nhiệt bằng đồng nguyên khối) hoặc các chipset cầu bắc và cầu nam đều được tản nhiệt kết hợp với các bo mạch đồ hoạ cao cấp rất nặng nề - Tạo ra tổng thể hệ thống thiết bị trên bo mạch chủ khá nặng, nếu như tấm định vị bo mạch chủ không đủ cứng vững sẽ làm uốn vặn, gây đứt mạch dẫn đến hư hỏng sau một thời gian sử dụng.

Sự vững chắc của hệ thống còn giúp chống lại các rung động phát ra từ các quạt tản nhiệt của hệ thống, nếu chiều dày các tấm kim loại của vỏ máy tính quá mỏng cũng có thể tạo nên sự rung động (dù rất nhỏ) cho hệ thống, điều này cũng không có lợi cho thiết bị.

Quan sát phần bên trong của vỏ máy tính ta thường thấy kiểu thiết kế bo tròn ở các mép thành kim loại, cách thiết kế này giúp cho hệ thống cứng vững hơn, mặt khác chúng còn giúp sự tháo lắp dễ dàng và không làm tổn hại đến tay người thao tác và thiết bị được tháo lắp.

Sự chính xác khi lắp ráp thiết bị

Sự chính xác khi chế tạo vỏ máy tính khi lắp ráp các bo mạch chủ và bo mạch mở rộng có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ của các thiết bị này. Bởi việc sản xuất vỏ máy tính bằng các phương thức khác nhau: tự động, bán tự động hay thủ công đều có thể dẫn đến việc chế tạo thiếu chính xác.

Khi các vị trí bắt ốc định vị bo mạch chủ vào vỏ máy tính không chính xác có thể dẫn đến bo mạch thường xuyên bị uốn vặn về một chiều nào đó trong quá trình định vị vỏ máy tính. Thông thường các vị trí định vị bo mạch chủ vào vỏ máy tính đã được chuẩn hoá kích thước, tuy nhiên do quá trình chế tạo hoặc do sự hoạt động thì chúng có thể bị sai lệch. Nhằm phòng tránh sự sai lệch gây lên sự uốn vặn các bo mạch chủ thì việc định vị giữa chúng ở một số vị trí được sử dụng bằng bộ bu lông hoặc các giá cài bằng nhựa dẻo.

Nếu các bo mạch mở rộng (bo mạch đồ hoạ, bo mạch âm thanh...) được gắn với bo mạch chủ nhưng việc định vị chúng vào thành sau của vỏ máy tính (bằng ốc vít hoặc bằng nẫy) thiếu chính xác sẽ gây ảnh hưởng đến bo mạch chủ và các bo mạch gắn kết này.

Lưu thông gió và tản nhiệt

Bên trong vỏ máy tính là các thiết bị sẽ sinh ra nhiệt, các nguồn nhiệt có thể phát ra từ: CPU, chipset cầu bắc, chipset cầu nam, RAM, ổ cứng, các transistor nguồn của bo mạch chủ...Do đó vỏ máy tính cần có khả năng lưu thông gió để làm mát các thiết bị toả nhiệt này. Nếu sự lưu thông gió không đảm bảo tốt, khi máy tính làm việc bên trong thùng máy sẽ tăng dần nhiệt độ, dẫn đến hệ thống làm việc không ổn định và gây giảm tuổi thọ các thiết bị gắn bên trong thùng máy.

Để đảm bảo thoáng và chống bụi thì mặt trước của vỏ thường thiết kế các lưới thoáng và có tấm mút lọc bụi (khay 5,25''). [Nguồn ảnh]

Sự lưu thông và quá trình làm mát trong thùng máy không thể thực hiện theo chế độ tự nhiên, các vỏ máy tính thường được thiết kế từ một, hai quạt trở lên và gắn ở các vị trí khác nhau tuỳ theo thiết kế của thùng máy và chuẩn của bo mạch chủ.

Thông thường nhất, vỏ máy tính được thiết kế với cách bố trí các quạt, ống dẫn gió, ô thoáng...như sau:

* Quạt phía sau: Đa số các vỏ máy tính được thiết kế một quạt phía sau vỏ máy, quạt này có hướng gió thổi ra ngoài và sử dụng quạt kích cỡ 120 mm hoặc nhỏ hơn (ví dụ sử dụng loại 80 mm).

* Quạt phía trước vỏ máy: Một (hoặc hơn) quạt thổi vào từ phía trước của vỏ máy tính qua các khoang gắn ổ cứng vừa có tác dụng làm mát ổ cứng, vừa có tác dụng định hướng luồng gió lưu thông.

* Ống hút gió cho CPU: Bắt đầu xuất hiện ở các vỏ máy "kiểu 38°" (vỏ máy tính đảm bảo nhiệt độ bên trong thùng máy luôn là 38 độ), ống hút gió lấy gió trực tiếp từ bên trái vỏ máy tính cấp trực tiếp cho CPU thông qua sức hút của quạt làm mát CPU (quạt chuẩn thổi theo hướng vuông góc với bo mạch chủ).

* Các khe, lỗ thoáng, lưới hút gió: Không thể thiếu đối với các vỏ máy tính, khi có sự lưu thông cưỡng bức gió trong hệ thống thì phải có các vị trí để định hướng luồng gió đi vào bên trong hệ thống.

Đối với các vỏ máy tính không lưu tâm đến sự định hướng luồng gió lưu thông, gió sẽ được hút vào từ mọi khe có thể: tại chính các khe trống của cụm cổng vào/ra của bo mạch chủ phía sau hệ thống, cũng có thể len lỏi qua khe trống của ổ đĩa mềm hoặc ổ đĩa quang...làm cho các thiết bị này xuất hiện nhiều bụi, nhanh kém chất lượng hoặc hư hỏng.

Các khe thoáng được thiết kế tối ưu ở phía dưới và gần các thiết bị toả nhiều nhiệt để thuận lợi cho quá trình lưu thông gió (theo tính chất: không khí nóng luôn có xu hướng đi lên phía trên) do đó thường ở các vị trí:

* Khe ở bên trái thùng máy: Gần dịch về phía trước: nơi bố trí các ổ cứng và gần chipset cầu nam.

* Khe hoặc lưới phía trước vỏ máy tính: Bố trí phía dưới - gần vị trí lắp ổ cứng.

Sự thuận tiện khi tháo lắp các thiết bị

Các hãng sản xuất máy tính nguyên chiếc thường không mong muốn người sử dụng tháo vỏ máy tính để có thể thao tác mà họ cho rằng có thể gây hại cho máy tính, cũng có thể do điều đó mà cá vỏ máy tính của các hãng sản xuất thường không tạo ra sự thuận tiện cho người sử dụng thay đổi thiết bị, hoặc nâng cấp, kết hợp với các điều kiện thiết kế tối ưu khác nên các vỏ máy tính loại nguyên chiếc khi tháo lắp thiết bị thường phức tạp và không thuận tiện.

Với các hãng sản xuất vỏ máy tính đơn lẻ, họ coi người sử dụng là người am hiểu về máy tính, sẵn sàng mua từng thiết bị để lắp ráp và đặc biệt là phù hợp với khả năng "đôn độ" của những người ép xung máy tính (overclocker).

Để thuận tiện cho việc tháo lắp các thiết bị và thao tác vào bên trong hệ thống, các thiết kế có thể là:

* Tạo thuận lợi cho việc tháo vỏ máy thuận tiện nhất: Chỉ cần tháo tấm chắn bên trái của vỏ máy tính thông qua các ốc vít có thể vặn bằng tay.

* Dễ dàng thay thế các bo mạch mở rộng bằng cách thay các ốc vít định vị truyền thống bằng các nẫy bẩy bằng nhựa hoặc kim loại đàn hồi.

* Dễ dàng thay thế các ổ cứng, ổ CD bằng cách thay thế ốc vít định vị bằng các nẫy gạt và có thể thay đổi hướng rút của khoang ổ cứng ra phía bên trái thay cho thiết kế truyền thống về phía sau.

Vỏ máy tính thiết kế mở rộng tính năng

Nhằm hấp dẫn người dùng, các hãng sản xuất đã thiết kế các vỏ máy tính với nhiều tính năng cộng thêm ngoài các tiêu chuẩn thông thường.

* Hiển thị nhiệt độ và điều khiển tốc độ quạt: Loại này có một màn hình LCD nhỏ ở phía mặt trước có chức năng hiển thị một số thông tin: Nhiệt độ bên trong thùng máy (thông qua một sensor cảm biến nhiệt của vỏ máy tính), tốc độ quạt của thùng máy, chế độ chuyển dữ liệu của ổ cứng và ổ quang (thông qua tín hiệu đèn của máy tính)...vỏ máy loại này có thể thiết lập để giữ nhiệt độ thùng máy ở một thông số nào đó do người dùng thiết đặt do sự điều khiển tốc độ quạt lưu thông gió của vỏ máy tính.

* Vỏ máy tính có khả năng điều khiển từ xa: Một số loại vỏ máy tính có gắn một mạch điều khiển và một thiết bị điều khiển từ xa (hồng ngoại, giống như các thiết bị điều khiển từ xa dân dụng thông thường) cho phép điều khiển từ xa một số tính năng trong hệ điều hành họ Windows. Chức năng có thể là khởi động/tắt máy tính, điều chỉnh âm thanh, điều khiển một số chức năng khác thông qua phần mềm cài đặt trong hệ điều hành. Sự hoạt động của chức năng điều khiển từ xa được thông qua giao tiếp USB kết nối với bo mạch chủ.

* Vỏ máy bảo mật với khoá chống trộm: Loại vỏ máy được tích hợp sẵn các khoá để khoá vỏ máy tính với một vật cố định nào đó (như bàn làm việc), đây là một trong các biện pháp bảo mật vật lý cho hệ thống máy tính ở nhà cũng như ở các doanh nghiệp.

THAY ĐỔI THIẾT KẾ VỎ MÁY TÍNH

Quạt 120 mm phía sau của vỏ giúp lưu thông không khí ra ngoài thuận tiện hơn

Lắp quạt lớn hơn, sử dụng bìa nhựa cứng để điều chỉnh luồng gió là các cách thay đổi làm tăng hiệu quả giải nhiệt

Một số người sử dụng luôn mong muốn hệ thống máy tính cá nhân của mình được hoạt động tốt hơn, có thể họ là những người ép xung muốn tăng tốc hệ thống nên muốn giải quyết các vấn đề về giải nhiệt hoặc chỉ đơn thuần là người sử dụng muốn hệ thống làm việc ổn định hơn hoặc muốn tạo ra một sự lạ mắt, khẳng định sự độc đáo của máy tính thông qua việc sửa đổi thiết kế các vỏ máy tính của mình.

Những sửa đổi vỏ máy tính thường được thực hiện trước khi lắp ráp các thiết bị, linh kiện rời rạc vào vỏ máy tính. Các hành động này (thường gọi là mod) thường đã được thực hiện như sau (phần dưới đây chỉ liệt kê những sự sửa đổi thường gặp, Wikipedia không khuyến khích điều này)

* Làm tăng sự lưu thông gió: Tạo ra các khe, lỗ để lưu thông gió hoặc lắp thêm quạt lưu thông gió, thường gặp nhất là việc khoét lỗ tại phần trên cùng của vỏ máy tính để lắp quạt thổi gió ra ngoài ở vị trí không khí nóng dễ tập trung nhất.

* Tại vị trí ngang hông trái cũng được người sử dụng khoét lỗ để lắp thêm một (hoặc hơn) quạt thổi gió trực tiếp vào bo mạch chủ, vị trí có thể tương ứng với vị trí của bo mạch đồ hoạ hoặc chipset cầu nam.

* Phần phía mặt trước của vỏ máy tính thường được thay thế một nắp che khoang gắn ổ quang còn trống bằng một hệ quạt thổi gió vào phía trong. Hệ quạt thổi này có thể sử dụng bằng các bộ ghép ổ cứng có quạt làm mát thổi trực tiếp theo chiều ngang.

* Thay đổi ngoại hình tạo ra sự độc đáo: Nhiều người sử dụng đã sửa đổi hoặc thay thế các nắp chắn phía trước và nắp trái của vỏ máy tính nhằm tạo ra sự độc đáo riêng của vỏ máy tính. Họ có thể thay thế tấm thép (hoặc hợp kim nhôm) bằng các tấm mica trong suốt để có thể nhìn thấy phần bên trong (có nhiều loại vỏ máy tính nguyên bản cũng thực hiện điều này khi thiết kế và bán ra thị trường), việc sửa đổi này đơn thuần chỉ giúp tạo sự độc đáo mà thường ít có ý nghĩa cải tiến hệ thống bởi chúng làm giảm bớt sự tản nhiệt của vỏ máy tính ra môi trường bên ngoài (đặc tính tản nhiệt của các vật liệu khác kém hơn nhiều so với kim loại).

* Bố trí sắp xếp lại cách lắp đặt các thiết bị: Cách bố trí lại vị trí các thiết bị có thể gồm rất nhiều phương thức khác nhau, thông thường là các cách:

* Thay đổi vị trí của nguồn máy tính.

* Thay đổi việc lắp ổ cứng lên khay gắn ổ CD/DVD để thuận tiện cho quá trình làm mát hoặc tạo ô trống đặt các thiết bị tản nhiệt nước cho hệ thống (bơm, thùng chứa dung dịch...)

* Trang trí nội thất bằng các loại đèn UV và ống dẫn nước làm mát UV: Rất nhiều người đã trang trí phần bên trong của máy tính bằng các loại đèn màu, quạt có đèn màu, đèn UV, đèn ống...cách này chỉ tạo ra sự độc đáo mà không giúp hệ thống hoạt động tốt hơn.

* Chế tạo và lắp đặt các thiết bị phía trước của vỏ máy tính: Các nắp đậy cho khoang chứa ổ quang là nơi tốt nhất để có thể chế tạo các thiết bị mở rộng (bán sẵn hoặc tự chế), thông dụng nhất là các hệ thống mở rộng các cổng giao tiếp, hệ thống điều chỉnh tốc độ quạt hoặc các đầu đọc thẻ nhớ đa năng.

MỘT SỐ THƯƠNG HIỆU

Các thương hiệu

Có rất nhiều thương hiệu vỏ máy tính khác nhau, tuy nhiên không phải thương hiệu nào cũng thành công trên thị trường chung. Ở Việt Nam thì người sử dụng vẫn thường lựa chọn các loại vỏ không có thương hiệu rõ ràng, nhưng xét trên thị trường lớn hơn thì các loại thương hiệu sau thường được nhắc đến: Ahanix, Antec, AOpen, Chieftec, Cooler Master, Ever Case, Foxconn, Gigabyte Technology, HEC Compucase, IXIUM, Lian Li, NZXT, OrigenAE, Raidmax, Shuttle Inc., SilverStone Technology, Thermaltake và Zalman[1].

Bản thân tôi đang sử dụng một vỏ máy tính hiệu Cooler Master (như hình minh hoạ về quạt phía sau vỏ máy tính ở trên). Lý do lựa chọn bởi vì chúng có thiết kế tốt và giá thành khá hợp lý so với mức hiệu năng của nó mang lại cho hệ thống của tôi: Tôi không chọn một vỏ máy quá hầm hố để phải chi phí nhiều cho nó, nhưng lại hiệu quả bởi thiết kế mặt lưới thoáng hoàn toàn ở phía trước của vỏ máy tính nhằm đem lại sự lưu thông gió tối ưu. (Giá thành chiếc vỏ máy tính này khá rẻ, vào khoảng 54 USD theo thị trường Hà Nội năm 2006).

Các loại vỏ máy tính noname ở Việt Nam

Cũng giống như đã đề cập đến trong entry nguồn máy tính", hiện nay ở Việt Nam có các loại vỏ máy tính (cùng các loại nguồn máy kèm theo) có thương hiệu chưa được nổi tiếng hoặc chưa được đảm bảo yêu cầu về thiết kế vỏ máy tính. Cũng như bài đó, tôi cũng tạm gọi loại vỏ này là "noname" - giống như cách gọi đã được sử dụng nhiều ở các diễn đàn về phần cứng máy tính ở Việt Nam.

Có thể thấy rõ ràng rằng các loại vỏ máy tính loại này có thiết kế, chế tạo phục vụ cho tiêu chuẩn về giá thành thấp mà chưa chú ý đến các điều kiện làm việc của các thiết bị bên trong của máy tính.

Các nhược điểm của loại vỏ máy tính này thường là như sau:

* Hệ thống khung của vỏ máy tính không chắc chắn, dễ dàng uốn vặn bởi chế tạo bằng các thanh thép nhỏ, mỏng.

* Không đảm bảo sự chính xác khi lắp ráp thiết bị: Ví dụ đối với việc định vị bo mạch chủ, vị trí lắp ghép các bo mạch mở rộng (sử dụng giao tiếp AGP, PCI, PCI Express X1, X16...) dẫn đến nguy cơ gây tiếp xúc kém, uốn vặn các bo mạch mở rộng và uốn vặn bo mạch chủ.

* Không chú trọng việc thiết kế lưu thông không khí qua thùng máy. Đa số không có các khe hút gió ở phía trước thùng máy.

* Ít bo tròn các đầu mép ở khoang chứa ổ cứng, ổ quang nên không có sự cứng vững cần thiết ở các khoan này (khi hoạt động ở các ổ đĩa có chuyển động cơ khí dễ làm rung lắc nhỏ.

* Thiết kế các lỗ thoáng hút khí ở bên hông rất tuỳ tiện, mang tính thẩm mỹ nhiều hơn là hiệu quả.

* Việc tháo lắp, định vị thiết bị không thuận tiện, thường phải dùng các ốc vít để định vị theo phương pháp truyền thống, trong khi đa số các vỏ thương hiệu nổi tiếng bắt đầu chú trọng đến việc thuận tiện cho tháo lắp và định vị các thiết bị không sử dụng ốc, vít...Nhược điểm của sử dụng ốc vít đối với các bo mạch mở rộng là dễ làm chúng luôn chịu lực theo một phương nào đó để phù hợp, trong khi đó việc sử dụng cách hãm tự nhiên bằng các kẹp nhựa (có tính chất đàn hồi tốt).

* Vật liệu chế tạo thường chỉ bằng tôn. Không thuận tiện cho tản nhiệt thông qua vỏ máy tính.

Thực tế thì rất nhiều người đã sử dụng các loại vỏ này do không chú ý đến những gì đã phân tích nêu trong bài. Đây không phải lỗi do người sử dụng máy tính bởi đơn thuần là họ ít chú ý đến chúng và ít có các bài báo, thông tin để nói lên điều đó. Thường thì các lựa chọn các linh kiện máy tính để lắp ráp những chiếc máy tính của đa số người dùng có thể là do họ tự lựa chọn, do bạn bè lựa chọn giúp hoặc được tư vấn bởi các kỹ thuật viên tại cửa hàng bán linh kiện máy tính. Những sự lựa chọn một bo mạch chủ tốt, CPU khá mới cùng với vỏ và nguồn máy tính noname thường là một sự cọc cạch.

Một số loại vỏ máy tính độc đáo

Vỏ máy tính độc đáo thường bao gồm hai loại:

* Người sử dụng tự sửa chữa dựa trên một vỏ nguyên bản nào đó

* Vỏ máy tính đã được thiết kế khác biệt bởi một hãng sản xuất nào đó, đa phần số lượng sản phẩm độc đáo này chỉ giới hạn chứ không được bán rộng rãi để đảm bảo không trở lên bị nhàm chán.

Trong cả hai trường hợp trên thì mong muốn của người sở hữu chiếc vỏ máy tính đó là sự độc đáo, khác thường và hiếm gặp trong một giới hạn nào đó.

Dưới đây là một số loại vỏ máy tính độc đáo, khác thường (một số hình ảnh sưu tầm từ thành viên Tintin tại PCGuide tải lên)

Hệ thống máy tính được lắp rong các vỏ đặc biệt bằng chất liệu trong suốt và kết hợp với nhau. Lấy cảm hứng từ động cơ xe hơi, vỏ này khá độc đáo

Bằng cách tạo tro ảo của nhựa cháy, vỏ này thật ghê rợn Một vỏ máy tính độc đáo của Antec; Nguồn ảnh: Antec intros open-concept Skeleton PC case, 2008

Xin lưu ý rằng những loại vỏ máy tính đặc biệt trên thường không mang tính chất tối ưu hoá cho sự hoạt động (ngoại trừ vỏ độc đáo của Antec).

CHÚ THÍCH

1^. Computer Case: Wikipedia tiếng Anh.

XEM THÊM

Cooler Master CM 690 NVIDIA Edition Case, review sản phẩm một vỏ máy tính chất lượng tốt sẽ nhận thấy thiết kế các vỏ máy tính hiện đại tối ưu nhiều hơn so với các mẫu cổ điển thông dụng trước đây.

Chùm ảnh: Nghệ thuật "makeup" cho case PC, Hoàng Hải đăng trên Dân Trí, 11/2008.

Các kiểu "độ" PC "quái" nhất, trên VTC News, 01/2009.

Tr Minh Linh

(Bài này đã được tôi đưa lên Wikipedia tiếng Việt, tôi chịu trách nhiệm về sự công nhận này và có thể chứng minh khi cần thiết)

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

0 nhận xét/bình luận

Thứ năm, ngày 03 tháng bảy năm 2008

RAID là gì ?

Nhiều người có thể đã gặp thuật ngữ RAID, và có thể chưa hiểu, hoặc hiểu lơ mơ một chút rằng chúng là cách thiết lập các ổ cứng trong máy chủ, máy trạm hoặc một số máy tính cá nhân cao cấp (còn gọi là hàng "khủng"). Trong bài này tôi xin giới thiệu về chúng ở mức cơ bản nhất để người đọc hiểu được khái niệm, và nếu sau đó bạn muốn tìm hiểu sâu thêm thì có thể tiếp tục với một số nguồn tài liệu đã chỉ ra ở mục tham khảo của bài viết này.

Một cách định nghĩa cơ bản thì RAID (nhóm các chữ đầu của các từ tiếng Anh sau: Redundant Arrays of Independent Disks) là hình thức ghép nhiều ổ cứng vật lý thành một hệ ổ cứng có chức năng gia tăng tốc độ đọc/ghi dữ liệu hoặc nhằm tăng thêm sự an toàn của dữ liệu chứa trên hệ thống đĩa hoặc kết hợp cả hai yếu tố trên.

LỊCH SỬ

Lần đầu tiên RAID được phát triển năm 1987 tại trường Đại học California ở Berkeley với những đặc điểm chỉ ghép các phần đĩa cứng nhỏ hơn thông qua phần mềm để tạo ra một hệ thống đĩa dung lượng lớn hơn thay thế cho các ổ cứng dung lượng lớn giá đắt thời bấy giờ.

Mặc dù hiện nay không tồn tại nữa, nhưng Hội đồng tư vấn phát triển RAID (RAID Advisory Board: Viết tắt là RAB) đã ra thành lập tháng 7 năm 1992 để định hướng, lập ra các tiêu chuẩn, định dạng cho RAID. RAB đã phân ra các loại cấp độ RAID (tôi dịch từ từ: level), các tiêu chuẩn phần cứng sử dụng RAID. RAB đã phân ra 7 loại cấp độ RAID từ cấp độ 0 đến cấp độ 6. Cấp độ ở đây không được hiểu rằng cứ cấp độ cao là cao cấp hoặc là "đời sau", mà chúng chỉ phân biệt rằng giữa loại RAID này và loại RAID khác, (nhưng lại được sử dụng để giải thích giữa các loại với nhau).

CÁC LOẠI RAID CHUẨN

Theo RAB thì RAID được chia thành 7 cấp độ (level), mỗi cấp độ có các tính năng riêng, hầu hết chúng được xây dựng từ hai cấp độ cơ bản là RAID 0 và RAID 1.

RAID 0

RAID 0

RAID 0 là cấp độ cơ bản: Các dữ liệu cần chứa trên hệ thống RAID 0 được phân tách thành hai phần để chứa trên tối thiểu hai ổ cứng khác nhau.

Một cách đơn giản nhất, ta có thể hiểu theo ví dụ sau: Có hai ổ cứng: Ổ 0 và ổ 1 (trong tin học thường đánh số thứ tự bắt đầu từ số 0 - điều này hơi khác thường đối với tư duy của bạn, nhưng nếu như bạn muốn hiểu về nó thì hãy chấp nhận như vậy), với dữ liệu mang nội dung A (có thể phân tách thành hai phần dữ liệu bằng nhau là A1 và A2) sẽ được ghi lại ở cùng trên hai đĩa: Đĩa 0 ký tự dữ liệu A1 và đĩa 1 chứa dữ liệu A2. Khi đọc dữ liệu A này thì đồng thời cả hai ổ cứng đều hoạt động, cùng lấy ra dữ liệu A1 và A2 trên mỗi ổ cứng. Hệ điều hành sẽ tiếp nhận được nguyên vẹn nội dung dữ liệu A như nó được ghi vào.

Qua ví dụ trên có thể nhận thấy rằng tốc độ đọc và ghi dữ liệu của hệ thống RAID 0 được tăng lên gấp đôi (cùng một thời điểm cùng đọc và cùng ghi trên cả hai ổ cứng vật lý khác nhau). Do đó RAID 0 rất phù hợp với các hệ thống máy chủ, các máy tính của game thủ khó tính hoặc các máy tính phục vụ việc đọc/ghi dữ liệu với băng thông cao. Ở máy chủ, ta biết rằng việc truy cập dữ liệu để phục vụ người truy xuất được tiến hành hầu như đồng thời (ví dụ bạn đang truy cập vào máy chủ chứa các nôi dung của blog này, thấy rằng trong một thời điểm thì không chỉ có bạn, mà còn có rất nhiều người khác cùng tham gia truy cập, như vậy nếu như máy chủ chỉ có một ổ cứng thì việc truy cập sẽ rất chậm)

Cũng trong ví dụ trên, nếu như xảy ra hư hỏng một trong hai ổ cứng thì sẽ ra sao ?. Câu trả lời là dữ liệu sẽ mất hết, bởi dữ liệu cùng được tách ra ghi ở hai đĩa không theo dạng hoàn chỉnh. Trong ví dụ trên, nếu như chỉ còn một chữ A1 (hoặc A2) thì hệ thống không thệ nhận biết chính xách đầy đủ dữ liệu được ghi vào là A. Vậy đặc điểm của RAID 0 sẽ là làm tăng băng thông đọc/ghi dữ liệu, nhưng cũng làm tăng khả năng rủi ro của dữ liệu khi hư hỏng ổ cứng.

RAID 1

RAID 1

RAID 1 cũng là một cấp độ cơ bản. Từ các nguyên lý của RAID 0 và RAID 1 có thể giải thích về các cấp độ RAID khác.

RAID 1 là sự kết hợp của ít nhất hai ổ cứng trong đó dữ liệu được ghi đồng thời trên cả hai ổ cứng đó. Lặp lại ví dụ trên: Nếu dữ liệu có nội dung A được phân tách thành A1, A2 thì RAID 1 sẽ ghi nội dung A được ghi tại đồng thời cả hai ổ cứng 0 và ổ cứng 1 (xem hình RAID 1).

Mục đích của RAID 1 là tạo ra sự lưu trữ dữ liệu an toàn. Nó không tạo ra sự tăng tốc độ đọc và ghi dữ liệu (tốc độ đọc/ghi tương đương với chỉ sử dụng duy nhất một ổ cứng). RAID 1 thường sử dụng trong các máy chủ lưu trữ các thông tin quan trọng. Nếu có sự hư hỏng ổ cứng xảy ra, người quản trị hệ thống có thể dễ dàng thay thế ổ đĩa hư hỏng đó mà không làm dừng hệ thống. RAID 1 thường được kết hợp với việc gắn nóng các ổ cứng (cũng giống như việc gắn và thay thế nóng các thiết bị tại các máy chủ nói chung).

RAID 2

RAID 2 thì ít được sử dụng trong thực tế, cũng có ít tài liệu nói về nó do đó tôi chưa tìm hiểu kỹ được. Trên trang AC&NC Raid có giải thích về RAID 2 bằng hình như sau:

Như vậy RAID 2 gồm hai cụm ổ đĩa, cụm thứ nhất chứa các dữ liệu được phân tách giống như là RAID 0, cụm thứ hai chứa các mã ECC dành cho sửa chữa lỗi ở cụm thứ nhất. Sự hoạt động của các ổ đĩa ở RAID 2 là đồng thời để đảm bảo rằng các dữ liệu được đọc đúng, chính do vậy chúng không hiệu quả bằng một số loại RAID khác nên ít được sử dụng.

RAID 3

RAID 3

RAID 3 là sự cải tiến của RAID 0 nhưng có thêm (ít nhất) một ổ cứng chứa thông tin có thể khôi phục lại dữ liệu đã hư hỏng của các ổ cứng RAID 0. Giả sử dữ liệu A được phân tách thành 3 phần A1, A2, A3 (Xem hình minh hoạ RAID 3), khi đó dữ liệu được chia thành 3 phần chứa trên các ổ cứng 0, 1, 2 (giống như RAID 0). Phần ổ cứng thứ 3 chứa dữ liệu của tất cả để khôi phục dữ liệu có thể sẽ mất ở ổ cứng 0, 1, 2. Giả sử ổ cứng 1 hư hỏng, hệ thống vẫn hoạt động bình thường cho đến khi thay thế ổ cứng này. Sau khi gắn nóng ổ cứng mới, dữ liệu lại được khôi phục trở về ổ đĩa 1 như trước khi nó bị hư hỏng.

Yêu cầu tối thiểu của RAID 3 là có ít nhất 3 ổ cứng.

RAID 4

RAID 4 tương tự như RAID 3 nhưng ở một mức độ các khối dữ liệu lớn hơn chứ không phải đến từng byte. Chúng cũng yêu cầu tối thiểu 3 đĩa cứng (ít nhất hai đĩa dành cho chứa dữ liệu và ít nhất 1 đĩa dùng cho lưu trữ dữ liệu tổng thể)

RAID 5

RAID 5 thực hiện chia đều dữ liệu trên các ổ đĩa giống như RAID 0 nhưng với một cơ chế phức tạp hơn. Theo anh Hoàng Linh thì giải thích như sau (xem ở nguồn tham khảo, tôi trích nguyên văn ra đây): "Đây có lẽ là dạng RAID mạnh mẽ nhất cho người dùng văn phòng và gia đình với 3 hoặc 5 đĩa cứng riêng biệt. Dữ liệu và bản sao lưu được chia lên tất cả các ổ cứng. Nguyên tắc này khá rối rắm. Chúng ta quay trở lại ví dụ về 8 đoạn dữ liệu (1-8) và giờ đây là 3 ổ đĩa cứng. Đoạn dữ liệu số 1 và số 2 sẽ được ghi vào ổ đĩa 1 và 2 riêng rẽ, đoạn sao lưu của chúng được ghi vào ổ cứng 3. Đoạn số 3 và 4 được ghi vào ổ 1 và 3 với đoạn sao lưu tương ứng ghi vào ổ đĩa 2. Đoạn số 5, 6 ghi vào ổ đĩa 2 và 3, còn đoạn sao lưu được ghi vào ổ đĩa 1 và sau đó trình tự này lặp lại, đoạn số 7,8 được ghi vào ổ 1, 2 và đoạn sao lưu ghi vào ổ 3 như ban đầu. Như vậy RAID 5 vừa đảm bảo tốc độ có cải thiện, vừa giữ được tính an toàn cao. Dung lượng đĩa cứng cuối cùng bằng tổng dung lượng đĩa sử dụng trừ đi một ổ. Tức là nếu bạn dùng 3 ổ 80GB thì dung lượng cuối cùng sẽ là 160GB".

RAID 5 cũng yêu cầu tối thiểu có 3 ổ cứng.

RAID 6

RAID 6

RAID 6 phần nào giống như RAID 5 nhưng lại được sử dụng lặp lại nhiều hơn số lần sự phân tách dữ liệu để ghi vào các đĩa cứng khác nhau. Ví dụ như ở RAID 5 thì mỗi một dữ liệu được tách thành hai vị trí lưu trữ trên hai đĩa cứng khác nhau, nhưng ở RAID 6 thì mỗi dữ liệu lại được lưu trữ ở ít nhất ba vị trí (trở lên), điều này giúp cho sự an toàn của dữ liệu tăng lên so với RAID 5.

RAID 6 yêu cầu tối thiểu 4 ổ cứng.

Trong RAID 6, ta thấy rằng khả năng chịu đựng rủi ro hư hỏng cứng được tăng lên rất nhiều. Nếu với 4 ổ cứng thì chúng cho phép hư hỏng đồng thời đến 2 ổ cứng mà hệ thống vẫn làm việc bình thường, điều này tạo ra một xác xuất an toàn rất lớn. Chính do đó mà RAID 6 thường chỉ được sử dụng trong các máy chủ chứa dữ liệu cực kỳ quan trọng.

CÁC RAID KHÔNG TIÊU CHUẨN

Trên thực tế thì việc ghép các ổ cứng thành hệ thống RAID không hoàn toàn tuân thủ như các cấp độ như trên, mà chúng đã được biến đổi đi theo các cách khác nữa. Hiện nay có các loại RAID 10, RAID 50 và RAID 0+1. Tuy nhiên do giới hạn hiểu biết về RAID của bản thân nên tôi cũng chỉ cung cấp cho bạn một cái nhìn cơ bản về RAID còn những sự nghiên cứu sâu hơn - xin hãy đọc các tài liệu kèm theo ở mục dưới, và tìm thêm trên Internet.

QUA RAID Ở CÁC MÁY CHỦ, NGHĨ ĐẾN PC CÁ NHÂN

Ngoài lý do về tăng tốc độ truy cập dữ liệu trên hệ thống đĩa cứng, sự ra đời của các chuẩn RAID còn đảm bảo sự an toàn dữ liệu của hệ thống. Qua đây ta thấy rằng người ta đã rất quan trọng việc đảm bảo an toàn dữ liệu cho máy tính và đặc biệt là cho máy chủ.

Giả sử, các máy chủ của một website bị hư hỏng một ổ cứng, chúng sẽ làm mất dữ liệu nếu như không có quá trình sao lưu dự phòng. Nếu dữ liệu này lại quan trọng đến mức thay đổi theo thời gian thực (chỉ một khoảng thời gian ngắn thì dữ liệu đã được sửa chữa, thay đổi) thì việc sao lưu quả là khó khăn nếu không sử dụng các loại RAID. Tại sao lại thế, bởi vì việc sao lưu dữ liệu định kỳ chỉ giúp cho ta lấy lại dữ liệu ở thời điểm lưu lại, còn những giữ liệu từ thời điểm đó cho đến lúc hư hỏng có thể bị mất.

Bạn có thể không chứa các dữ liệu quan trọng của mình bởi có thể chúng chỉ là một vài tập tin văn bản bình thường, nhưng đối với các dữ liệu quan trọng liên quan đến tài chính chẳng hạn thì việc mất dữ liệu là một tai hoạ lớn, làm ảnh hưởng không những đến công ty mà còn đến các khách hàng của công ty đó.

Và thử hình dung, ổ cứng trong máy tính của bạn bị hỏng đột ngột ngay lúc này, bạn sẽ cảm nhận được sự cần thiết phải sao lưu là như thế nào. Có lẽ không đơn thuần là các tập tin văn bản mà dễ dàng có thể soạn lại, mà các bảng tính, các tập hợp và kết quả làm việc của bạn trong thời gian gần đây đã bị mất hết theo chúng. Chắc là bạn sẽ rất bực bội, và cuối cùng là đã hối tiếc rằng đã không sao lưu các dữ liệu đó lại một cách thường xuyên, định kỳ.

___________

THAM KHẢO

- Upgrading and Repairing Pcs, 17th Edition, Scott Mueller (ISBN-10: 0789734044); Có thể mua tại Amazon (phiên bản mới nhất: ISBN-10: 0789719037)

- RAID cho máy tính để bàn, Nguyễn Thúc Hoàng Linh (email: [email protected]) đăng trên Quản Trị Mạng (theo PC World VN), 10/8/2005.

- Raid.com

XEM THÊM

- RAID, mục từ cùng tên trên Wikipedia tiếng Anh. (bản tiếng Việt...hình như là tôi viết nên còn kém hơn ở đây^^).

- Hướng dẫn xây dựng RAID cho máy PC, Phạm Vĩnh Duy (Theo PC Magazine) trên Thông tin Công nghệ, 01/2008

- Raid là gì? trên Diễn đàn tin học;

Tr Minh Linh (2008)

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

0 nhận xét/bình luận

Chủ nhật, ngày 15 tháng sáu năm 2008

CPU đa nhân

CPU đa nhân, CPU đa lõi (tiếng Anh: multi-core) là bộ vi xử lý trung tâm (Central Processing Unit) có nhiều đơn vị vi xử lý được tích hợp trên cùng một CPU vật lý duy nhất. Một cách khác, chúng giống như sự ghép nối nhiều CPU thông thường trước đây trở thành một CPU duy nhất.

CPU đa nhân nhân được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 2001 bởi hãng IBM với loại CPU Power4 dành riêng cho các máy chủ. Bắt đầu từ đó các hãng sản xuất CPU khác bắt đầu chú ý đến thể loại CPU đa nhân và định hướng phát triển sản phẩm của mình theo theo thể loại này. Hai nhà sản xuất CPU cho máy tính cá nhân có thị phần lớn là AMD và Intel cũng có các phản ứng khác nhau: AMD đã bắt đầu có định hướng ngay cho CPU đa nhân, Intel còn dè dặt trong giai đoạn đầu, nhưng cũng bắt đầu vào cuộc. Kể từ đó có một sự cạnh tranh giữa hai hãng để chiếm lĩnh thị phần CPU máy tính trên phương diện đa nhân, hiệu năng xử lý và giá bán, sự cạnh tranh này vẫn còn tồn tại cho đến thời điểm hiện nay và chưa có dấu hiệu kết thúc mặc dù phần thắng đang tạm nghiêng về các CPU của Intel.

Nhu cầu về xử lý đa nhiệm

Phân loại máy tính và chức năng

Không như nhiều người hiểu rằng máy tính chỉ đơn giản là những chiếc máy giống như họ đã biết và từng làm việc hàng ngày (hoặc một số rất ít người hiểu chúng như những chiếc máy tính cầm tay dùng cho các phép tính cộng trừ đơn giản dành cho học sinh), chúng đã được làm nhiều loại để phục vụ cho các nhu cầu của những người sử dụng khác nhau hoặc cho nhiều người sử dụng. Phần phân loại dưới đây sơ lược giúp bạn hiểu thêm về nghĩa rộng hơn của máy tính quen dùng:

* Phần lớn các máy tính trên thế giới hiện nay thuộc thể loại máy tính cá nhân, một cách hiểu đơn giản là chúng dành cho một người sử dụng (cá nhân) và làm việc với chúng trong duy nhất một thời điểm. Máy tính cá nhân có thể thực hiện nhiều chương trình khác nhau ở các thời điểm khác nhau, chúng có thể được sử dụng rộng rãi bởi những người sử dụng ở văn phòng như một công cụ trợ giúp cho công việc, hoặc được sử dụng ngoài nơi làm việc (ở nhà) với mục đích chủ yếu cho giải trí, truy cập thông tin thông qua mạng Internet toàn cầu hoặc các nhu cầu riêng khác.

* Phần ít hơn là các máy tính được thiết kế cho các kỹ sư, kỹ thuật viên, các nhà khoa học hoặc những người sử dụng văn phòng với các ứng dụng không thông thường để thực hiện các phần mềm đòi hỏi đến năng lực lớn hơn và sự ổn định, các máy này thường được gọi là máy trạm (workstation)[2].

* Phần còn lại có số lượng ít nhất, được thiết kế riêng biệt chỉ để thực hiện một vài nhiệm vụ mà có thể không cần đến sự điều khiển của con người một cách liên tục theo thời gian: ví dụ các máy chủ để phục vụ các mục đích khác nhau trong một mạng nhỏ hoặc các mạng Internet rộng lớn.

* Khác với các loại các máy tính được liệt kê ở trên là các loại máy tính chuyên dụng đặc biệt, chúng thường thiết kế riêng cho một mục đích, chỉ sử dụng một vài phần mềm chuyên dụng: ví dụ các máy tính công nghiệp hoặc các máy tính ở một dạng nhỏ hơn sử dụng hệ điều hành nhúng cho các mục đích khác. Trừ các máy tính trong những giai đoạn phát triển đầu tiên (thường chỉ thiết kế cho một vài chức năng) hoặc một số máy tính lớn phục vụ riêng biệt cho các mục đích khoa học ngày nay, các máy tính còn lại trong thời gian gần đây (được phân loại như trên) thường có thể dùng để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau. Người sử dụng có thể cài đặt các phần mềm khác nhau (miễn là chúng tương thích với hệ điều hành cài đặt trên máy tính đó). Các máy chủ thường được cho rằng chỉ phục vụ chuyên cho một mục đích, cung cấp một loại dịch vụ nhưng cũng có thể chuyển đổi, thiết đặt lại để phục vụ cho các nhiệm vụ khác.

Nhu cầu xử lý đa nhiệm

Phần trên mới cho thấy tất cả các máy tính có thể sử dụng cho các mục đích khác nhau, tuy nhiên trên thực tế các máy tính còn có thể dùng cho nhiều mục đích cho cùng một thời điểm.

* Đối với máy tính cá nhân (cho văn phòng và gia đình), ví dụ một người sử dụng máy tính để soạn thảo một văn bản bằng tiếng Việt thì cũng đã có ít nhất hai phần mềm hoạt động: phần mềm soạn thảo văn bản và một phần mềm hỗ trợ bỏ dấu tiếng Việt nào đó. Trong ví dụ này nếu nói có hai phần mềm đồng thời hoạt động là chưa chính xác, bởi xét rộng ra thì đã có rất nhiều phần mềm đang hoạt động ở chế độ nền (background) trong hệ điều hành mà nhiều người sử dụng không nhận ra. Đối với các máy trạm với sự khác biệt chỉ ở các phần mềm chuyên dụng và đòi hỏi ổn định nên cũng tương tự đối với máy tính cá nhân.

* Đối với các máy chủ thì ngay cả một số kỹ thuật viên hoặc người quản trị mạng cũng cho rằng chúng chỉ phục vụ một vài mục đích riêng biệt, tuy nhiên trên thực tế các máy chủ được kết hợp đồng thời cung cấp nhiều dịch vụ nếu như chúng đủ mạnh. Thực tế ở mức sử dụng trong một mạng nhỏ thì đã có rất nhiều máy chủ đã được thiết đặt để cung cấp nhiều dịch vụ đồng thời.

Những nội dung cần xử lý đồng thời trên thực hiện trên một máy tính sử dụng một CPU đơn nhân có thể tuỳ thuộc vào mức độ cần xử lý của các ứng dụng, số ứng dụng hoạt động cùng một thời điểm mà người sử dụng có thể không nhận thấy khi sử dụng đồng thời các ứng dụng yêu cầu xử lý thấp (chẳng hạn chỉ soạn thảo văn bản kết hợp nghe nhạc số dạng nén) trên một máy tính có một dung lượng bộ nhớ RAM không quá thấp so với yêu cầu của hệ điều hành. Tuy nhiên với các ứng dụng cần nhiều đến xử lý như thực hiện một trong các nội dung: xử lý đồ hoạ, biên tập video, chơi game, nghe nhạc và kết hợp đồng thời với các ứng dụng thông thường (duyệt web, soạn thảo...) cùng với một phần mềm diệt virus bảo vệ trực tiếp thì người sử dụng sẽ cảm nhận rõ ràng về sự chậm chạp của hệ thống. Cùng số lượng và mức độ của các ứng dụng đó, nếu được xử lý trên một máy tính có hai CPU độc lập thì hệ thống sẽ thực hiện nhanh hơn và hiếm khi xảy ra các hiện tượng chậm chạp xử lý ứng dụng, lỗi hệ thống, treo máy...

Khi mà các hệ điều hành và các ứng dụng ngày nay đã chú tâm hơn nhiều đến giao diện, sự ổn định, khả năng bảo mật...để đáp ứng mọi nhu cầu của người sử dụng máy tính thì càng đòi hỏi đến năng lực của CPU cần lớn lên. Nếu như các CPU thông dụng trong các máy tính cá nhân để bàn hiện nay có thể hoạt động tốt trên các hệ điều hành lỗi thời như Windows 95, Windows 98 khá nhanh và tốt thì đến các hệ điều hành Windows XP hiện tại cũng trở lên chậm chạm và có thể còn chậm hơn nữa nếu sử dụng hệ điều hành Windows Vista gần đây nhất của hãng Microsoft trong thời điểm đầu năm 2008.

Luồng xử lý của CPU

Nguyên lý làm việc của công nghệ siêu phân luồng của IntelCác CPU đã được hệ điều hành yêu cầu xử lý đồng thời các phần mềm một cách gián đoạn và xen kẽ nhau khi người sử dụng thực hiện đồng thời nhiều phần mềm (như trong các ví dụ nêu trên). Mỗi phần mềm nếu không đòi hỏi một sự xử lý liên tục thì chúng được đáp ứng từng phần. Đa số các phần mềm sử dụng trong văn phòng một cách thông thường nhất đều đã được xử lý như vậy. Ví dụ: khi bạn đang duyệt web và cùng soạn thảo một văn bản sẽ có các khoảng thời gian mà bạn phải đọc một trang web hoặc lúc bạn đang soạn thảo văn bản thì có nghĩa là trình duyệt web lúc đó có thể không cần thiết phải xử lý bởi chúng đã tải xuống (download) đủ thông tin để phục vụ hiển thị nội dung trang web đó. Đây chỉ là một ví dụ đơn giản với những ứng dụng đơn giản để cho thấy việc các CPU có thể phân tách để xử lý các nhiệm vụ một cách đồng thời.

Nếu như người sử dụng thực thi các phần mềm ứng dụng yêu cầu đến xử lý lớn một cách đồng đều thì dễ nhận thấy rằng hệ thống có thể trở lên chậm chạp bởi mỗi ứng dụng lại chỉ được xử lý lần lượt xen kẽ nhau. Nếu như có hai bộ xử lý đồng thời trong cùng một máy tính thì cả hai ứng dụng lớn này đều có thể thực hiện được tốt hơn hay không. Hoặc như có một CPU nhưng đồng thời đáp ứng yêu cầu của hai hoặc nhiều hơn các ứng dụng trong cùng một thời điểm thì có cải thiện được tốc độ làm việc chung của máy tính hay không ?

Hãy xem một ví dụ sau:

Nếu có một nhóm người chờ trước cổng một phòng khám da liễu, phòng chờ cách cửa vào một khoảng xa.

* CPU đơn nhân, đơn luồng: giống như việc chỉ có một cửa vào, và trong đó có một bác sĩ chỉ khám lần lượt từng người với điều kiện mỗi người hết 10 phút, trong đó ưu tiên khám hết nữ giới sau đó mới đến lượt nam giới - thời gian khám hết nhóm người đó sẽ rất lâu và nam giới phải chờ lâu hơn mặc dù đến sớm.

* CPU đơn nhân, đa luồng: giống như việc có một cửa, mỗi người khám 10 phút, khám xen kẽ cả nam giới và nữ giới. Giải quyết được việc người nào đến trước thì xong trước.

* CPU đơn nhân, đa luồng, có công nghệ phân luồng ảo: Giống như có một cửa, ai khám xong trước thì ra trước (có thể dưới 10 phút), có hai bác sĩ phụ nhau chia theo từng công đoạn lúc này thời gian nhanh hơn nhiều cho việc khám tất cả nhóm người.

* CPU đa nhân: Giống như phòng khám có hai cửa, trong đó có hai nhóm bác sĩ độc lập và đồng thời có thể khám hai người một thời điểm.

* CPU có lượng cache L2 lớn hoặc có thêm cache L3: Tương đương với phòng chờ ở ngay cửa của phòng khám (người được yêu cầu vào khám đi vào nhanh hơn).

Qua ví dụ trên ta thấy rằng CPU có khả năng xử lý nhiều luồng, đa nhân, có công nghệ siêu phân luồng...thì sẽ xử lý công việc nhanh hơn. Đây là lúc mà người đọc có thể trả lời câu hỏi phía trên một cách tự tin rằng "có, nó cải thiện được tốc độ làm việc chung".

Hình thức sử dụng nhiều CPU trên cùng một máy tính hoặc nhiều máy tính kết nối với nhau để trở thành một hệ thống máy tính lớn hơn để cùng thực hiện một nhiệm vụ hoặc đồng thời nhiều nhiệm vụ có liên quan đến nhau đã được áp dụng từ trước khi xuất hiện các CPU hai nhân. Các máy trạm hoặc máy chủ trước đây thường được gắn nhiều hơn một CPU trên cùng một bo mạch chủ để có thể thực hiện công việc tối ưu hơn, tốc độ nhanh hơn. Đây có thể là những lý do đầu tiên để các nhà sản xuất phần cứng bắt tay vào nghiên cứu để cho ra đời các CPU đa nhân sau này.

Cấu tạo vật lý của CPU đa nhân

Những CPU hai nhân đầu tiên được Intel và AMD sản xuất khi đặt hai nhân xử lý trong cùng một tấm đế[3]. Có nghĩa trong một CPU nhìn bề ngoài như một CPU thông thường nhưng bên trong nó chứa các phần mạch điện của cả hai CPU, điểm chung của nó là các chân cắm tiếp xúc với socket của bo mạch chủ. Nếu như chỉ nhìn hình dáng mà không nhìn vào các thông số trên vỏ CPU thì các loại CPU hai nhân này không khác so với các CPU đơn nhân sử dụng cùng loại socket.

Nhiều người có thể thắc mắc: Bên trong một CPU liệu có còn khoảng không gian trống nào không cho nhân thứ hai, thứ tư hoặc nhiều hơn nữa trong khi tấm đế của CPU vẫn giữ nguyên diện tích như vậy. Thực tế thì kích thước các nhân hiện tại của CPU đã rất nhỏ, phần đế của mỗi CPU có kích thước như hiện tại bởi chúng cần có các vị trí để có thể kết nối với các socket. Thông thường thì các ký hiệu của socket hiện nay có chứa ý nghĩa về số vị trí tiếp xúc giữa CPU và bo mạch chủ, nếu như một CPU hiện tại của Intel sử dụng socket T (LGA775) hay như AMD sử dụng socket 939 thì cũng có nghĩa rằng chúng có 775 hay 939 vị trí tiếp xúc. Với một số lượng kết nối nhiều như vậy thì các CPU nếu thiết kế tấm đế quá nhỏ sẽ không thể đáp ứng được sự kết nối giữa CPU với bo mạch chủ theo kiểu cắm để dễ dàng thay thế (nếu không muốn hàn chắc vào bo mạch chủ).

Thế hệ CPU đa nhân thông dụng đầu tiên

CPU hai nhân của Intel

Hãng Intel đã giới thiệu những CPU hai nhân Pentium Extreme Edition và Pentium D đầu tiên vào tháng 4 năm 2005 phát triển trên nền Pentium 4 Prescott. Thực chất sự ra đời của những CPU hai nhân đầu tiên này của Intel đã mong muốn giới thiệu ra thị trường càng nhanh càng tốt nên các CPU hai nhân đầu tiên: Pentium D, Pentium Extreme Edition (thường gọi tắt là Pentium EE) chứa trong lòng nó hai nhân của Pentium 4 mã Prescott[4]. Mỗi một nhân được giao tiếp với một đường khác nhau với chipset cầu bắc trên bo mạch chủ. Chính vì vậy mà các chipset của hãng Intel như i915, i925 hoặc các chipset của các hãng khác dành cho các CPU Pentium 4 thông thường không thể sử dụng cho CPU hai nhân Pentium D (hoặc Pentium Extreme Edition). Các chipset dòng i945, i955X, i975X cho dòng máy tính cá nhân để bàn và E7230 cho dòng máy trạm là những chipset đầu tiên hỗ trợ cho những CPU hai nhân này.

CPU Pentium D có các đặc tính dưới đây:

* Tốc độ xử lý CPU từ 2,8 GHz đến 3,2 GHz

* FSB: 800MHz

* Mở rộng EM64T 64-bit

* Hỗ trợ Execute Disable Bit

* Sản xuất trên công nghệ 90 nm (nanomet)

* Có 2 MB L2 cache (1 MB mỗi nhân riêng biệt và độc lập)

* Sử dụng Socket T (LGA775)

Với những CPU có số hiệu 830 và 840 còn bao gồm công nghệ mới của Intel là: "EISS" (Enhanced Intel Speed Step), chúng có thể tự động thay đổi tốc độ làm việc của CPU theo nhu cầu xử lý của hệ thống để giảm công suất tiêu thụ.

Phiên bản Pentium Extreme Edition 840 có tính năng giống như Pentium D, nhưng có một số khác biệt thêm như sau:

* Hỗ trợ công nghệ Siêu phân luồng (HT Technology)[1]. Như vậy với mỗi nhân bên trong sẽ trở thành 2 nhân ảo (hệ điều hành sẽ nhận biết và sử dụng như có 4 nhân đồng thời).

Không hỗ trợ công nghệ EISS.

* Cho phép thay đổi hệ số nhân của CPU, điều này giúp các người sử dụng hiểu biết dễ dàng ép xung với CPU mà không phải thay đổi bus hệ thống. Đây là cách lý giải tại sao Pentium EE lại không hỗ trợ công nghệ EISS bởi công nghệ này mâu thuẫn với các hành động ép xung khi chúng tự động giảm hệ số nhân để giảm tốc độ làm việc của hệ thống khi nhu cầu xử lý thấp.

Bảng thông số CPU hai nhân thế hệ đầu tiên của hãng Intel: Pentium D và Pentium Extreme Edition.

CPU

Model

Number

Tốc độ

Bus

Speed

(Mhz)

Băng

thông

(GBps)

Hỗ trợ

HT ?

L2

Cache

Nhiệt

độ

max

Công

suất

tiêu thụ

max

Socket

Công

nghệ

sx

số

transistor

Pentium D

820

2,8 GHz

800

6,4

Không

2 MB

64,1 °C

95W

775

90 nm

230 triệu

Pentium D

820

2,8 GHz

800

6,4

Không

2 MB

64,1 °C

95 W

775

90 nm

230 triệu

Pentium D

830

3,0 GHz

800

6,4

Không

2 MB

69,8 °C

130 W

775

90 nm

230 triệu

Pentium D

830

3,0 GHz

800

6,4

Không

2 MB

69,8 °C

130 W

775

90 nm

230 triệu

Pentium D

840

3,2 GHz

800

6,4

Không

2 MB

69,8 °C

130 W

775

90 nm

230 triệu

Pentium D

840

3,2 GHz

800

6,4

Không

2 MB

69,8 °C

130 W

775

90 nm

230 triệu

Pentium Extreme Edition

840

3,2 GHz

800

6,4

Có

2 MB

69,8 °C

130 W

775

90 nm

230 triệu

CPU hai nhân của AMD

Những CPU hai nhân của AMD được giới thiệu sau so với các CPU hai nhân của Intel. Trước khi các CPU đa nhân của AMD xuất hiện thì dòng sản phẩm Athlon 64 của AMD đã khá thành công, phiên bản Athlon 64 FX đã được tạp chí PC World Mỹ bình chọn giải thưởng "World Class 2004" dành cho sản phẩm xuất sắc nhất trong năm 2004[5]. AMD đã bắt đầu phát triển các CPU 64 bit bắt đầu từ năm 2003 trên nền cấu trúc 32 bit-x86 và đã được sử dụng rộng rãi trên các máy chủ, máy trạm và máy tính cá nhân để bàn.

Vào tháng 5 năm 2005 những CPU Athlon 64 X2 hai nhân đầu tiên của AMD xuất hiện[6]. Althlon 64 X2 đã có hai loại theo từng mã riêng như sau:

* Cache L2 dung lượng 1 MB (ứng với 512 KB cho mỗi nhân) ở mã: Manchester

* Cache L2 dung lượng 2 MB (ứng với 1 MB cho mỗi nhân) ở mã: Toledo

Cùng với các đặc tính khác bao gồm:

* Tốc độ xử lý thực tế CPU từ 2,2 GHz đến 2,4 GHz

* Sản xuất trên công nghệ 90 nm (nanomet)

* 1 GHz HyperTransport

* Sử dụng Socket 939.

So sánh công nghệ

Mặc dù AMD không phải là hãng đầu tiên giới thiệu CPU hai nhân, nhưng cấu trúc của CPU hai nhân của AMD đã có nhiều tiến bộ hơn so với các CPU hai nhân ban đầu của Intel (Pentium D). Cấu tạo bên trong của AMD cho phép các nhân có thể trực tiếp liên kết với nhau mà không phải thông qua chipset cầu bắc. Để hạn chế nhược điểm này, Intel đã tăng FSB để gia tăng băng thông giữa CPU và chipset cầu bắc.

Tuy nhiên trong giai đoạn này thiết kế CPU đa nhân của AMD vẫn ưu thế hơn Intel ở các điểm sau:

* Khác với sự thay đổi cấu trúc của Intel trong CPU hai nhân khiến cho khi nâng cấp hệ thống cần phải thay thế bo mạch chủ do các chipset cũ không hỗ trợ CPU hai nhân mới. Hệ thống của AMD có thể tương thích với hệ thống cũ, người sử dụng có thể cần nâng cấp BIOS để có thể tương thích với CPU hai nhân mới. Socket 939 cho Athlon 64 và Socket 940 cho Opteron vẫn giữ nguyên cho các CPU AMD hai nhân, cùng với các chipset cũ vẫn hỗ trợ bởi sự giao tiếp với CPU không trở thành hai dòng riêng biệt cho mỗi nhân. Đây là ưu điểm thứ nhất của CPU hai nhân AMD thế hệ đầu với Intel.

* Khi thiết kế các CPU dòng Athlon 64/Opteron AMD đã có một sự chuẩn bị sẵn cho các thiết kế đa nhân theo định hướng ban đầu của AMD, nên khi các dòng CPU đa nhân ra đời chúng hoàn toàn thích ứng với các tính toán về nhiệt độ của CPU. Sự tác động về nhiệt độ khi tăng thêm một nhân đã ảnh hưởng không nhiều. Ví dụ đa số các CPU hai nhân Athlon 64 X2 của AMD chạy với tần số 2,2 GHz tiêu thụ công suất 89 W cũng bằng với với Athlon 64 đơn nhân hoạt động ở tần số 2,4 GHz. So sánh giữa một CPU hai nhân nóng nhất của AMD khi hoạt động ở tốc độ 2,2 đến 2,4 GHz tiêu thụ công suất 110 W với một CPU hai nhân của Intel như Pentium Extreme Edition tiêu thụ công suất 130W sẽ thấy một ưu điểm thứ hai của CPU hai nhân hãng AMD so với Intel.

Mặc dù tốc độ xử lý thực của các CPU hai nhân AMD thường thấp hơn CPU Intel, tuy nhiên một số kết quả kiểm tra, đánh giá hiệu năng bằng các phần mềm chuyên dụng (phần mềm benchmark) cho thấy hiệu năng của các CPU hai nhân hãng AMD cao hơn hiệu năng các CPU hai nhân của Intel ở những phiên bản đầu tiên[6]. Nhiều overclocker và người dùng thông thường từng sử dụng hai loại CPU của các hãng này cũng có nhận xét như vậy.

Các thế hệ kế tiếp

Trong CPU Dual-Core của Intel thì cache L2 dùng chungCác loại CPU đa nhân nêu trên chỉ ở giai đoạn đầu tiên phát triển của hai hãng chiếm thị phần lớn trên thị trường CPU cho PC. Hiện tại ở thời điểm viết bài thì Intel đã ra đời dòng CPU Core Duo, và Core 2 Duo sử dụng vi kiến trúc core[4] với nhiều ưu thế hơn hẳn so với dòng CPU hai nhân của hãng AMD. Không chỉ dừng lại ở hai nhân, hai hãng sản xuất này đang tiếp tục cho ra đời các loại CPU nhiều nhân hơn với các công nghệ mới[7][8]

Core Duo và Core 2 Duo của Intel

Core 2 Due của Intel là các CPU được coi là hiệu quả trong năm 2008Core Duo là công nghệ tiếp theo của các CPU hai nhân đầu tiên (Pentium D, Pentium EE) của Intel sử dụng vi cấu trúc core[4] mang lại nhiều cải tiến hơn. CPU Core Duo được sản xuất không được bao lâu thì Intel đã chuyển sang sản xuất dòng Core 2 Duo với thêm các cải tiến mới mà được đánh giá là một bước ngoặt trong ngành chế tạo bộ vi xử lý[9][10]

Vi cấu trúc core có các cải tiến sau:

* Mở rộng thực thi động (Wide Dynamic Execution): Đã được sử dụng ở các CPU thế hệ thứ 6 (Pentium Pro, Pentium II, Pentium III...) được cải tiến giúp tiên đoán nhanh và sâu, chính xác hơn.

* Quản lý điện năng thông minh (Intelligent Power Capability) cho phép tắt các hệ thống con trong CPU khi không sử dụng đến để tiết kiệm năng lượng, tuy nhiên chúng có thể ngay lập tức được kích hoạt để hoạt động trở lại khi có các yêu cầu về xử lý lớn và cần thiết đến chúng.

* Mở rộng bộ nhớ đệm thông minh tiên tiến (Advanced Smart Cache) là một cải tiến đáng kể trong vi cấu trúc core, thay vì mỗi nhân sử dụng một cache riêng biệt trong cấu trúc của Pentium D thì nay Intel cải tiến để cả hai nhân đều có thể dụng chung cache L2 (xem hình). Các thế hệ CPU hai nhân đầu tiên của Intel sử dụng mỗi nhân một cache L2 riêng biệt, giữa các nhân và các cache không có một kết nối nào với nhau nên phải thông qua chipset cầu bắc, sự cải tiến mới giúp cho hiệu năng xử lý tăng lên do chúng có thể sử dụng chung chiếm nhiều hơn đối với các nhân phải thực thi xử lý nhiều hơn.

* Truy xuất bộ nhớ thông minh (Smart Memory Access)

* Tăng tốc phương tiện số tiên tiến (Advanced Digital Media Boost) giúp tăng tốc thực thi tập lệnh SEE (Streaming SIMD Extension), cho phép hỗ trợ các phép toán 128 bit, tức là gấp đôi so với các CPU cũ cùng hãng.

Ngay sau khi ra đời thì Core 2 Duo của Intel đã đánh bại đối thủ cạnh tranh truyền thống của mình là AMD. Cùng với lộ trình giảm giá các loại sản phẩm Pentium D, Core Duo, Intel đã lấy lại uy tín và dành lại thị phần của mình sau loạt sản phẩm CPU hai nhân thế hệ đầu yếu thế hơn so với các CPU hai nhân Althon 64 X2 của AMD[9]. Cho đến đầu năm 2008, AMD vẫn chưa có các bước cải tiến đáng kể nào để vượt lên so với Intel như thời kỳ CPU đa nhân đầu tiên dòng x86 xuất hiện.

Athlon 64 X2 của AMD

AMD cũng đưa ra các chiến lược của mình để cạnh tranh với Intel trên cả hai phương diện, công nghệ và giá thành CPU. Trước khi cho ra dòng Phenom vào tháng 12 năm 2007, tháng 9 năm 2007 AMD đã tung ra thị trường sản phẩm CPU Black Edition như một bước đệm. CPU Black Edition bao gồm hai phiên bản Athlon 64 X2 6400+ sản xuất trên công nghệ 90 nm và Athlon 64 X2 5000+ trên công nghệ 65 nm.

Với công nghệ 65 nm, Althon 64 X2 5000+ có một số thay đổi:

* Hoạt động với xung nhịp 2,6 GHz.

* 256 KB cache L1, 1 MB cache L2 chia đều cho hai nhân.

* Cho phép thay đổi hệ số nhân.

Thiết kế Athlon 64 X2 5000+ thay đổi cho phép người sử dụng dễ dàng ép xung chúng, theo AMD thì mức tiêu thụ công suất của CPU này chỉ đến 75 W khi ép xung ở 3,1 Ghz và 85 W khi ép xung ở 3,4 Ghz[11]. Trên thực tế thì nhóm Test Lab của tạp chí PC World Vietnam thử nghiệm ép xung với CPU này thì có thể ép xung ổn định ở mức 3,1 Ghz (tăng 16% so với thiết kế) ở điện áp 1,3 V[12].

CPU ba nhân

Có thể có CPU ba nhân hay không ? Thực tế ngoài CPU đơn nhân các hãng thường sản xuất loại đa nhân với số nhân là số chẵn, điều này dường như logic hơn khi mà thiết đặt các nhân có tính chất đối xứng ở một tấm đế hình vuông. Trên thực tế AMD đã có ý định thiết kế một CPU có ba nhân để tung ra thị trường vào đầu năm 2008 nhằm cạnh tranh với Intel khi giúp người sử dụng có nhiều lựa chọn hơn[13]. Điều thú vị là công bố này của AMD trước đúng một ngày trước diễn đàn những nhà phát triển Intel.

CPU ba nhân đầu tiên trên thế giới này có mã hiệu Toliman, chúng không phải là một thiết kế mới ba nhân trên một đế, mà là một CPU bốn nhân đã được cắt bớt đi một nhân. Nó sẽ tích hợp một điều khiển DDR2, giao diện Hypertransport 3.0, mỗi nhân sử dụng một cache L2 riêng biệt với 512 KB dung lượng. CPU cache L3 với dung lượng 2 MB.

Cho đến thời điểm cuối năm 2007 thì AMD vẫn chưa công bố về xung nhịp, điện năng, giá cả...của CPU này.

CPU bốn nhân

Với sự phát triển rất nhanh của công nghệ, chỉ một thời gian ngắn, các hãng sản xuất CPU đã cho ra đời loại bốn nhân dành cho cả dòng máy tính cá nhân để bàn và các máy trạm, máy chủ[17][18]. Tuy hiện nay các phần mềm hỗ trợ chưa nhiều, đa phần người sử dụng còn chưa nâng cấp lên loại CPU hai nhân thì các hãng đã bắt đầu giảm giá thành sản phẩm để cạnh tranh và hấp dẫn người sử dụng[19]

Với sự ra đời của 6 bộ vi xử lý bốn nhân Quad-Core Xeon dòng 7300, cho đến thời điểm quý IV năm 2007, Intel đã hoàn chỉnh kế hoạch chuyển các CPU của mình sang vi kiến trúc core chỉ sau chưa đầy 15 tháng xuất hiện.[20] Hiện nay các nhà máy vệ tinh sản xuất CPU của Intel sẽ không còn sản xuất các loại CPU thế hệ cũ (Pentium D, Pentium EE), do vậy các sản phẩm này hoàn toàn chỉ còn lại dưới dạng tồn kho. Những CPU bốn nhân đầu tiên của Intel lại được ghép nối hai CPU hai nhân thành một CPU bốn nhân và AMD lại vẫn phát triển theo hướng bốn nhân độc lập.

Trong cuộc cạnh tranh giữa hai hãng sản xuất CPU cho máy tính cá nhân giữa hai hãng sản xuất hàng đầu Intel và AMD thì cho đến nay Intel đang tạm dẫn trước, bỏ rơi đối thủ AMD sau khi ứng dụng vi kiến trúc core và các loại CPU sau đó - đặc biệt là phát triển đến các dòng CPU bốn nhân[21]. Kết quả so sánh giữa các CPU của hai hãng trên phần mềm benchmark bằng PCMark 05 so sánh bốn loại CPU bốn nhân của cả hai hãng cho thấy với cùng cấp độ thì các cặp CPU của Intel có điểm số cao hơn so với cặp CPU của AMD[22]. Các kết quả thử nghiệm (trong thời điểm đầu năm 2008) cũng chưa cho thấy AMD có sự bứt phá như đã từng thành công với các loại CPU hai nhân thế hệ đầu tiên[23][24].

Cuối tháng 12 năm 2007, AMD giới thiệu nền tảng Spider[25] bao gồm: bộ xử lý bốn nhân AMD Phenom bộ xử lý đồ họa dòng ATI Radeon HD 3800 với hỗ trợ Microsoft DirectX 10.1, bộ chipset AMD 7-series và phần mềm AMD OverDriver. Nền tảng mới này của AMD được cho là hỗ trợ cho việc trải nghiệm hình ảnh ở mức tuyệt đối[26]. Nền tảng dựa trên tổng hợp các sản phẩm của cùng một hãng này có thể được coi là một hành động đáp trả cho nền tảng Centrino[27][28][29] cho máy tính xách tay của Intel mà trước đây AMD không thể nào đạt tiêu chuẩn (và đó có thể cũng là một trong các lý do để AMD quyết định mua lại ATI).

Cho đến cuối năm 2007, AMD đã đưa ra thị trường hai CPU bốn nhân dòng Phenom có số hiệu 9500 và 9600. Hai CPU này chỉ khác nhau ở tần số làm việc (tương ứng với 2,2 Ghz và 2,3 Ghz), còn lại các thông số như sau:

* Công nghệ AMD64 Có

* Simultaneous 32- & 64-bit computing Có

* L1 Cache (Instruction + Data) mỗi nhân 128 KB (64 KB + 64 KB)

* L2 Cache (512KB mỗi nhân) 2 MB

* L3 Cache 2 MB

* Công nghệ HyperTransport Công nghệ HyperTransport tới 3600MT/s full duplex, hoặc tới 14.4GB/s băng thông I/O

Integrated DDR2 Memory Controller: có

* Memory Controller Width 128-bit

* Hỗ trợ loại RAM PC2-8500(DDR2-1066), PC2 6400(DDR2-800), PC2 5300(DDR2-667), PC2 4200(DDR2-533), và PC2 3200(DDR2-400) unbuffered memory

* Băng thông bộ nhớ tới 12.8 GB/s (bộ nhớ kênh đôi) Total Processor-to-system Bandwidth (HyperTransport plus memory bandwidth) tới 27.2 GB/s

* Công nghệ sản xuất 65 nm, SOI (silicon-on-insulator) Technology

* Đế cắm socket AM2+ (940-pin) organic micro PGA

* Công suất thiết kế 95 W

* Kích thước đế CPU 285 mm2

* Số transistor: 450 triệu

CPU tám nhân

Khi mà hai hãng AMD và Intel đang cạnh tranh nhau cung cấp các CPU cho nhiều loại máy tính thông dụng thì các hãng khác như Sun Microsystems cũng tập trung vào các sản phẩm CPU đa nhân dành cho thị trường máy chủ và thiết bị viễn thông (router, switch và các thiết bị hạ tầng viễn thông khác). Sun Microsystems giới thiệu CPU UltraSPARC T2 tên mã là Niagara II với 8 nhân mà theo như quảng cáo của họ rằng bộ xử lý này có khả năng dành cho những "hệ thống máy chủ trên một chip".[30] Sun Microsystems trả lời những khách hàng phàn nàn về sự yếu kém trong thiết kế các CPU bằng một sản phẩm có thể đồng thời xử lý 64 tập lệnh trên 8 nhân với mỗi nhân có thể xử lý tám tập lệnh đồng thời, tức lài cải tiến gấp đôi số tập lệnh so với thế hệ Niagara I[31] Tuy nhiên ở các thử nghiệm cho thấy rằng CPU này không phải là mạnh nhất so với các CPU hàng đầu hiện nay ngay ở thời điểm quý III năm 2007.[32]

Hai hãng AMD và Intel chưa ra mắt các CPU 8 nhân của mình cho đến thời điểm đầu năm 2008, nhưng nhiều người vẫn cho rằng hai hãng này đang tích cực chuẩn bị cho nó. Trước đây thì có một số nhà phân tích nhận định rằng rất có thể AMD sẽ chạm đích trong cuộc đua thời điểm giới thiệu bộ xử lý 8 nhân so với Intel trong quá trình cạnh tranh giữa hai hãng[33] nhưng gần đây thì có thể do các tình hình phát triển của hãng tồi tệ đi trong năm 2008 mà AMD công bố sẽ không sản xuất CPU 8 nhân mà nhảy thẳng lên CPU 12 nhân.

CPU 12 nhân

Mặc dù chưa ra đời, nhưng có vẻ như AMD đã chuẩn bị cho việc sản xuất CPU dành cho các máy tính cá nhân với 12 nhân bên trong một đế vào khoảng thời gian tới.

...và nhiều nhân hơn nữa

Trước đây thì chỉ có các "siêu máy tính" hoặc các hệ thống máy tính lớn sử dụng nhiều CPU mới có khả năng xử lý mạnh mẽ với hàng nghìn tỷ phép tính mỗi giây. Người sử dụng máy tính cá nhân để bàn hiện nay có thể hoàn toàn chạm tới các tốc độ tính toán đó khi mà Intel đưa ra các CPU đa nhân trong tương lai. Hiện tại Intel đang thử nghiệm chế tạo các CPU có chứa đến 80 nhân nhưng chưa có kế hoạch tung chúng ra thị trường[34]

Các chuyên gia nghiên cứu tại Đại học Tokyo (Nhật Bản) còn công bố một CPU chứa đến 512 nhân có xung nhịp 500 Mhz với kích thước 17x17 mm với 300 triệu transistor, tiêu thụ công suất chỉ 60 W để phục vụ dự phòng cho các máy chủ[35]. Những điều này cho thấy rằng công nghệ CPU đa nhân trong tương lai sẽ rất có triển vọng.

Trở ngại lớn nhất của sự phát triển CPU đa nhân là các kích thước vật lý của các linh kiện chứa trong lòng nó. Kích thước transistor, tiết diện dây dẫn nội bộ là những thành phần cơ bản gây cản trở sự phát triển của các CPU đa nhân, mỗi hãng đều có các công nghệ sản xuất riêng để làm nhỏ kích thước của chúng. Những công nghệ mới gần đây đã có thể giúp tích hợp trên 2 tỷ transistor trong cùng một CPU.[36] Công nghệ chế tạo CPU đã tiến đến mức 32 nm (được công bố bởi Intel[37]) và còn tiếp tục nhỏ hơn nữa (tuy hiện nay nhiều hãng sản xuất vẫn mới áp dụng rộng rãi công nghệ 65 nm và chỉ một số CPU sản xuất trên công nghệ 45 nm).

Đa nhân và ứng dụng

Bản quyền phần mềm

Trước khi xuất hiện các CPU đa nhân thì có nhiều người sử dụng lo ngại rằng khi sử dụng một máy tính đa nhân thì các hãng viết hệ điều hành sẽ tăng giá bán các phiên bản hệ điều hành hoặc các phần mềm[38]. Những động thái lo ngại này không phải thiếu căn cứ bởi đã có những tiền lệ tương tự. Các phiên bản hệ điều hành cho các máy chủ thường được phân biệt sử dụng cho một hoặc nhiều hơn một CPU mà tuỳ theo số lượng CPU mà có giá bán khác nhau.

Tuy nhiên, hãng phần mềm Microsoft đã không yêu cầu người sử dụng trả thêm chi phí cho các hệ điều hành Windows các phiên bản được sử dụng các bộ xử lý đa nhân cho đến đầu năm 2008[39]. Cách tính số lượng CPU của hãng này vẫn tính trên số lượng CPU vật lý, như vậy cho dù một máy chủ sử dụng duy nhất một CPU có bốn nhân, tám nhân hay nhiều hơn nữa thì cũng chỉ phải trả chi phí cho hệ điều hành bằng mức như với một CPU đơn nhân.

Mặc dù các bộ xử lý đa nhân đã xuất hiện từ rất lâu, nhưng đến nay chưa thấy các phần mềm thông dụng (phục vụ đa số người sử dụng hoặc chiếm thị phần tương đối) có sự chênh lệch nhau về giá bán giữa các phiên bản sử dụng cho CPU đơn nhân và đa nhân. Tuy nhiên, trong những thời gian kế tiếp có thể một số hãng phần mềm sẽ liên kết với nhau cùng tăng giá các phần mềm sử dụng trên những hệ thống máy tính sử dụng CPU đa nhân trong vòng một vài năm tới[40]. Có thể điều này sẽ trở thành tất yếu khi mà công nghệ CPU đa nhân phát triển đến mỗi một CPU vật lý chứa rất nhiều nhân trong nó, và các phần mềm được thiết kế tối ưu cho chúng.

Tương thích với phần cứng

Trong mục CPU đa nhân thế hệ đầu tiên ta nhận thấy vấn đề tương thích của các CPU đa nhân với hệ thống phần cứng không hề đơn giản. Một số CPU đa nhân thế hệ đầu của AMD có thể tương thích với bo mạch chủ cũ dành cho các CPU một nhân trước khi chúng ra đời, các CPU đa nhân của Intel thì hoàn toàn không tương thích với các bo mạch chủ sử dụng chipset cũ nếu chúng không được thiết kế lại hoặc cho ra đời phiên bản khác.

Các thế hệ hai nhân, bốn nhân kế tiếp ra đời thì AMD không còn giữ được lợi thế về sự nâng cấp hệ thống mà không cần thay đổi bo mạch chủ nữa. Người sử dụng muốn nâng cấp lên CPU đa nhân cần phải thay thế nhiều thiết bị phần cứng khác để phù hợp với chúng.

* Bo mạch chủ là thiết bị phải thay thế đầu tiên bởi các cấu trúc mới không còn được sự hỗ trợ của chipset thế hệ cũ.

* Bộ nhớ RAM cũng có sự thay đổi khi thay thế sang loại CPU đa nhân, chúng thường là loại DDR2 thay thế cho thế hệ DDR đầu tiên để đáp ứng về tốc độ cho các thế hệ CPU mới. Thông thường thì người sử dụng CPU Intel luôn phải đối mặt với sự thay thế bo mạch chủ và RAM bởi sự phát triển CPU đa nhân của Intel luôn cần tăng tốc độ RAM do cấu trúc hiện thời của Intel có xu hướng tăng tốc độ bộ nhớ.

* Nguồn máy tính cũng là thiết bị cần phải thay thế bởi các hệ thống mới thường sử dụng nguồn máy tính theo chuẩn ATX loại 24 chân ở phần cung cấp điện năng cho bo mạch chủ. Riêng phần cung cấp nguồn cho CPU trước đây thường sử dụng một kết nối 4 chân thì với các hệ thống mới có thể đòi hỏi kết nối 8 chân.

* Bo mạch đồ hoạ phải thay đổi nếu hệ thống cũ sử dụng giao tiếp AGP. Toàn bộ các bo mạch chủ thế hệ mới đều sử dụng khe PCI Express X16. Nếu như không chơi game 3D mạnh hoặc thiết kế đồ hoạ thì người sử dụng có thể lựa chọn một bo mạch chủ được tích hợp sẵn chức năng đồ hoạ để giảm chi phí (tuy nhiên sự kết hợp CPU đa nhân với chức năng đồ hoạ tích hợp thường là một sự cọc cạch đối với người chơi game và xử lý đồ hoạ, chỉ có thể chấp nhận chúng như một bước đệm trước khi nâng cấp nên các bo mạch đồ hoạ rời trên một bo mạch chủ vừa tích hợp chức năng đồ hoạ trên bo mạch chủ, vừa có sẵn khe cắm PCI Express X16).

Đa nhân trên máy tính xách tay

Ngay từ khi các CPU hai nhân đầu tiên xuất hiện trên thị trường, các nhà sản xuất máy tính xách tay đã ứng dụng chúng trong các sản phẩm của mình. Những CPU đa nhân đầu tiên ở các máy tính xách tay đã cải thiện hiệu năng tăng khoảng 30% so với các CPU một nhân cùng tốc độ trong các thử nghiệm benchmark. Ngay các thế hệ CPU đa nhân kế tiếp ở các phiên bản CPU di động cũng không cải thiện được hiệu năng và khả năng tiết kiệm pin như một số nhà sản xuất CPU tuyên bố.

Bởi vì máy tính xách tay thường thiết kế cho các mục đích sử dụng di động với các ứng dụng không đòi hỏi nhiều năng lực CPU nên có vẻ chúng không cải thiện được tốc độ nhiều. Trừ các loại máy tính xách tay chuyên dụng cho game, xử lý đồ hoạ thì các dòng máy tính xách tay thông thường dành cho học sinh, sinh viên, doanh nhân đến thời điểm đầu năm 2008 vẫn chưa là một bước đột phá so với các dòng máy tính xách tay sử dụng CPU hai nhân của thế hệ đầu tiên.

Cho đến giữa năm 2008 thì phần lớn các máy tính xách tay theo cấu trúc IBM-PC đều được trang bị các CPU đa nhân để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng.

Khai thác hiệu năng đa nhân

Đa nhân và phần mềm

CPU đa nhân đã ra đời nhưng hầu hết các phần mềm hiện nay đều chưa được chuẩn bị sẵn sàng cho chúng[41]. Mặc dù hiểu một cách đơn giản thì các phần mềm vẫn hoạt động trơn chu trên các máy tính được trang bị CPU đa nhân, nhưng thực sự chúng còn có thể hoạt động tốt hơn nữa nếu khai thác được hết khả năng của đa nhân[42]. Hầu hết các phần mềm hiện tại đang được viết cho các CPU đơn luồng, mọi hành động xử lý của chúng đều do hệ điều hành phân phối đến các luồng trong CPU đa nhân. Các hãng phần mềm cũng có lý do để chưa vội vàng biên dịch lại chúng tối ưu với các CPU đa nhân bởi hiện tại (năm 2008) chưa phải tất cả các máy tính có thể sử dụng phần mềm đã được trang bị bộ xử lý đa nhân và chưa phải các bộ xử lý đa nhân đều hỗ trợ khả năng xử lý 64 bit (sẽ trở thành thông dụng về sau này). Mặt khác, việc chuyển đổi có thể cần phải xây dựng lại các thư viện lập trình sẵn có và cần có các khoản chi phí lớn. Vậy thì cách thức phát triển phần mềm truyền thống vẫn là một sự lựa chọn an toàn hơn với họ.[43]

Tuy nhiên, không phải tất cả các hãng phần mềm đều chưa có động thái về hỗ trợ CPU đa nhân. Các phần mềm sử dụng cho máy chủ, máy trạm đã hỗ trợ xử lý đa luồng từ trước đây, bởi chúng ở một lĩnh vực riêng nên ít được người sử dụng máy tính thông thường biết đến[2]. Đối với máy tính cá nhân để bàn sẽ xuất hiện nhiều phần mềm hỗ trợ đa luồng hơn mà trước hết là từ những phần mềm cần đến khả năng xử lý lớn như: xử lý đồ hoạ, xử lý video...

Các trò chơi trên máy tính (game) 3D hiện nay cũng chưa được thiết kế tối ưu cho hoạt động với các CPU đa nhân, đích nhắm tới hiện nay của chúng thường là hỗ trợ DX10 và DX10.1 (với khả năng đồ hoạ tuyệt đẹp hỗ trợ trên Windows Vista[44]) nhiều hơn, do đó chúng vẫn thường chỉ chiếm một nhân khi xử lý ở CPU đa nhân[45].

Tương lai phần mềm vẫn sẽ phải phát triển theo hướng phù hợp với CPU đa nhân, nhất là với các phần mềm chiếm tài nguyên của CPU nhiều khi thực thi phần mềm đó. Đây là một định hướng tất yếu bởi khi sử dụng một phần mềm lớn, chúng chỉ chiếm một nhân trên CPU thì các nhân còn lại sẽ chỉ được sử dụng cho các phần mềm, dịch vụ chạy ở chế độ nền gây lãng phí năng lực xử lý trong khi có khả năng khai thác toàn bộ các nhân cùng hoạt động như vậy. Bạn hãy thử quan sát biểu đồ hoạt động thực tại của các nhân trong CPU khi sử dụng phần mềm chiếm nhiều tài nguyên sẽ nhận thấy sự lãng phí này.[45] Ngược lại với các phần mềm chiếm tài nguyên thấp có thể không nhất thiết phải viết lại phù hợp cho các CPU đa nhân bởi điều đó là không cần thiết khi chúng không thể chiếm đến trên 10% năng lực xử lý trên một nhân (ví dụ như các phần mềm trợ giúp bỏ dấu tiếng Việt trong soạn thảo văn bản chỉ yêu cầu xử lý thấp).

Đa nhân và hệ điều hành

Khác với phần mềm thì hệ điều hành cần thiết phải hỗ trợ các CPU đa nhân đa nhân và có thể tận dụng mọi công nghệ của CPU. Nếu như hệ điều hành không hỗ trợ các CPU đa nhân thì chúng chỉ nhận dạng duy nhất một bộ xử lý và có thể dẫn đến làm việc không ổn định. Hãy thử sử dụng hệ điều hành MS-DOS với các ứng dụng cũ sẽ nhận thấy chúng hoàn toàn có thể không phù hợp và hoạt động nhanh hơn đối với các CPU thế hệ trước đây bởi DOS và các hệ điều hành Windows 3.X thường phù hợp hơn với các CPU 16 bit.

Các hệ điều hành còn được sử dụng trong những năm 2008 thường hỗ trợ tốt đối với các CPU đa nhân bởi chúng có thể nhận dạng các CPU đa nhân và phân các luồng xử lý tới từng nhân để phân chia và cân bằng giữa các ứng dụng đơn luồng tới từng nhân của CPU. Để đạt được sự hỗ trợ đa nhân, người sử dụng có thể cần đến các bản nâng cấp hoàn chỉnh (service pack, thường viết tắt là SP và một con số chỉ thứ tự) hoặc các bản nâng cấp đơn lẻ. Ví dụ với Windows 2000 cần nâng cấp lên SP4, Windows XP cần SP2, đôi khi có các bản nâng cấp riêng lẻ dành riêng cho một vài loại CPU riêng biệt (ví dụ như cho dòng Core 2 Duo của Intel bằng bản KB936357-x86 ở Windows XP - SP2 của Microsoft).

Những hệ điều hành mới ra mắt gần đây dành cho máy tính cá nhân tất yếu phải hỗ trợ CPU đa nhân, ví dụ như Windows Vista của Microsoft. Chúng cũng có các phiên bản riêng dành cho những nhóm người sử dụng (người sử dụng ở gia đình, sử dụng trong doanh nghiệp...) và các phiên bản hỗ trợ xử lý 64 bit với giá bán khác nhau để tiết kiệm hơn cho từng đối tượng sử dụng.

Đối nghịch với đa nhân: Thị trường PC giá thấp

Khi mà các hãng sản xuất CPU có xu hướng phát triển các sản phẩm CPU đa nhân như một tất yếu trong lịch sử phát triển của máy tính thì vẫn còn một thị trường không kém sôi động cho các vi xử lý một nhân. Các bộ xử lý cho máy tính rẻ tiền vẫn còn trong vòng ngắm của các hãng sản xuất thiết bị phần cứng.

Cả hai hãng AMD và Intel vẫn có những kế hoạch sản xuất CPU cho các máy tính rẻ tiền, dành cho người thu nhập thấp (loại máy tính low-cost PC với giá dự định thấp hơn 350 USD). Hãng Intel với chiến lược "5 năm, một tỷ người" nhằm giúp thúc đẩy số người sử dụng Internet trong năm năm tới thêm một tỷ máy tính nữa kết nối được với mạng toàn cầu (hiện nay số lượng người sử dụng Internet trên thế giới ước tính là 1 tỷ người sau 30 năm phát triển). Những kế hoạch của Intel không phải là quá xa vời khi hãng này chuẩn bị tung ra bộ CPU Diamond View cùng với chipset đi kèm dưới dạng OEM với giá khoảng 30 USD với sức mạnh tương đương với CPU Pentium M mà hãng đã sản xuất trước đây. Mục tiêu của gói CPU-chipset này nhắm tới các máy tính xách tay giá rẻ và các thiết bị Internet di động (mobile Internet device) của Intel[46].

Các hãng khác hoặc các dự án khác cũng đã chú ý đến thị trường PC giá rẻ từ trước đó: Dự án "Mỗi trẻ em một máy tính" OLPC (One Laptop Per Child) cũng được khởi động đã lâu với giá thành dự định dưới 100 USD cũng đã dần hạ giá thành những chiếc máy tính xách tay theo dự án đạt mức giá dự định. Ngoài ra, các thương hiệu máy tính giá rẻ như Asus EEPC, Intel Classmate cũng đang được triển khai[46].

Ngoài các CPU phục vụ cho các máy tính cá nhân, máy chủ, máy trạm thì bộ vi xử lý nhúng lại là một thị trường còn lớn hơn nữa. Rất ít người sử dụng hiểu được rằng vi xử lý nhúng đã được sử dụng đến từng thiết bị gia dụng trong đời sống: từ những chiếc ti vi, máy giặt, máy phát đĩa CD/DVD, đầu thu truyền hình số, điện thoại di động...đều sử dụng các bộ vi xử lý nhúng. Chúng chỉ là các vi xử lý có tốc độ thấp và chưa cần thiết đến đa nhân nhưng theo thống kê những năm 2000 thì chúng chiếm đến 96% trên tổng số các vi xử lý nhúng[47], (cho đến nay chúng có thể còn lớn hơn nữa do sự phát triển của sản phẩm dân dụng luôn lớn hơn so với những chiếc PC).

Nhận thức của người sử dụng

Nhận thức về tốc độ xử lý

Chỉ có một số ít những người sử dụng máy tính có thể hiểu được đúng về các thể loại CPU cũng như về phần cứng máy tính nói chung để có thể nhận rõ các công nghệ trong các bộ xử lý cũng như các thành phần khác liên quan để một hệ thống có thể vận hành tối ưu nhất. Phần đông số người sử dụng còn lại thường cho rằng tốc độ xử lý của CPU là yếu tố hàng đầu để đánh giá mức độ "có chạy nhanh hay không" ở một máy tính. Chính vì vậy mà họ thường chọn một bộ xử lý có tốc độ cao mà không chú ý đến các yếu tố còn lại như công nghệ của bộ xử lý hoặc toàn bộ các thành phần khác để cấu thành lên một chiếc máy tính. Một số còn lựa chọn các CPU hoàn toàn dựa trên cảm tính, chẳng hạn chọn loại Celeron của Intel thay cho các bộ xử lý Pentium với một lập luận rất đơn giản là tốc độ cao và giá rẻ, hoặc chọn một CPU Pentium D thay vì chọn Core 2 Duo bởi chúng cũng gồm hai nhân và có tốc độ cao hơn. Đây là các nhận thức không đúng bởi hiệu năng thực tế mới là vấn đề đáng quan tâm nhất của các CPU. Các kết quả của quá trình benchmark[48] thường phản ánh đúng hơn các hiệu quả làm việc khi so sánh giữa các CPU.

Một số người sử dụng lại cho rằng hai nhân giúp cho tốc độ CPU được tăng gấp đôi. Ví dụ một CPU Core 2 Duo số hiệu E6420 có tốc độ 2,13 GHz (mỗi nhân) thì cả hai nhân sẽ hoạt động với tốc độ 4,26 GHz (tăng gấp đôi). Điều này cũng không đúng bởi cả hai nhân không đồng thời cùng xử lý một ứng dụng và hai nhân không gia tốc việc xử lý cùng một yêu cầu một cách nối tiếp nhau. Nhiều kết quả benchmark cho thấy hiệu năng của CPU hai nhân đối với các ứng dụng bình thường (không được viết lại cho các CPU đa nhân) tăng lên gấp đôi mà chúng chỉ tăng thêm hiệu năng khoảng 30%[49]. Nhiều ứng dụng nặng như các phần mềm xử lý đồ hoạ, biên tập video, game 3D chỉ hoạt động trên một nhân của CPU đa nhân[45].

Nhận thức về tên gọi

Một số người sử dụng lại nhận thức nhầm về thông số đặt tên của các CPU. Hai hãng sản xuất phần cứng gần đây đã thay đổi ký hiệu các CPU của họ theo các cách khác nhau.

* Intel đặt tên các sản phẩm của mình bằng một con số thay vì chỉ để một số thông số chính về FSB và tốc độ xử lý. Ví dụ các CPU có số hiệu 830, 540, 640...các con số này thường làm người sử dụng so sánh giữa các con số để hiểu về năng lực của CPU, nhưng thực chất không phải như vậy bởi có các CPU có số hiệu thấp lại có hiệu năng cao hơn CPU có số hiệu cao.

* AMD đặt tên theo các con số có một quy luật khác hơn mà được một số người cho rằng những thông số đó tương đương với hiệu năng của một CPU của hãng khác có cùng cấu trúc x86. Ví dụ 3800+, 4200+ nhằm hàm ý những CPU đó tương đương với một CPU của Intel có tốc độ xử lý 3800 Mhz, 4200 Mhz. Thực chất điều này chưa có cơ sở và cũng không được giải thích chính thức bởi có thể gây ra tranh cãi, kiện tụng giữa các hãng sản xuất.

Nâng cấp vội vàng

Trước sự ra đời ồ ạt của các bộ xử lý đa nhân trong hai năm gần đây, một số người sử dụng đã vội vã nâng cấp CPU cho dù những công việc thường ngày của họ ít cần đến xử lý đa luồng: chẳng hạn chỉ duyệt web đọc tin tức, soạn thảo văn bản, sử dụng với các bảng tính và chơi các game đơn giản hoặc các game thế hệ cũ, không cần xử lý 3D nhiều mà hệ thống cũ vẫn có thể đáp ứng được[50]. Trong trường hợp này tuy máy tính của họ cũng được cải thiện về tốc độ, tuy nhiên thời điểm đầu năm 2008 thì vẫn chưa phải là thời điểm nâng cấp hợp lý khi mà các hãng phần cứng đang cạnh tranh và sẽ xuất hiện nhiều thế hệ chipset mới mà chỉ chúng mới hỗ trợ các công nghệ CPU đa nhân sắp tới[51]. Những sự cạnh tranh như vậy luôn luôn thuận lợi hơn cho người sử dụng bởi có thể sở hữu những CPU đa nhân với giá thành hạ hơn trước[52][53][54].

Chú thích

Nhằm tránh phải xem các quảng cáo, một số trang liên kết ngoài dưới đây ở dạng "phiên bản trang web để in", xin vui lòng huỷ bỏ lệnh in nếu chúng xuất hiện.

1. Bộ xử lý đa nhân DE Kaleidoscope (13/11/2007)

2. PC của bạn sẽ là workstation?. PC World VN (2004)

3. Dual Processor hay Dual Core. ICTnews (27/3/2007)

4. Intel Core vi kiến trúc hai nhân chung đệm. PC World VN

5. Chip AMD Athlon 64 FX được bình chọn "Sản phẩm của năm". VnExpress (08/06/2004)

6. AMD chính thức định ngày phát hành Athlon 64. VnExpress (21/5/2005)

7. Bộ xử lý - chưa hết hai đã lên bốn PC World VN

8. Một số chi tiết về bộ vi xử lí tương lai của Intel là Penryn được tiết lộ. Tư vấn tin học toàn quốc (30/3/2007)

9. Core 2 Duo tạo bước ngoặt của ngành chế tạo bộ vi xử lý. VietnamExpress (31/7/2006)

10. Core 2 Duo tỏa sáng. VnMedia (20/9/2006)

11. "Black Edition - đâu là giới hạn". PCWorld VN (A-11/07-tr.54)

12. Bộ xử lý bốn nhân - Mới nhất, mạnh mẽ nhất. PC World VN (183-01/2008)

13. AMD đấu với Intel bằng chíp 3 lõi ? VnExpress (18/9/2007)

14. All Intel® Xeon® processors 7000 sequence feature(tiếng Anh)

15. All Intel® Xeon® processors 5000 sequence feature(tiếng Anh)

16. All Intel® Xeon® processors 3000 sequence feature(tiếng Anh)

17. Intel công bố vi xử lý 'hạng nặng' Core 2 Extreme QX6800. VnExpress (11/4/2007)

18. Chip lõi tứ đầu tiên đạt tốc độ 3 GHz. VnExpress (14/8/2007)

19. Chip 4 lõi bắt đầu cạnh tranh được với loại lõi kép. VnExpress (08/9/2007)

20. Intel hoàn thành quá trình chuyển sang vi kiến trúc core. VnExpress (07/9/2007)

21. AMD mong lặp lại lịch sử với chip lõi tứ đầu tiên VnExpress (11/9/2007)

22. Intel "bỏ rơi" AMD trong cuộc đua chip 4 lõi. VnExpress (02/12/2006)

23. Bộ xử lý bốn nhân - Mới nhất, mạnh mẽ nhất PCWorld VN (01/2008)

24. Chip AMD nhanh nhất cũng không "đe dọa" được Intel VnExpress (03/01/2008)

25. "SPIDER" platform. Trang giới thiệu của hãng AMD(tiếng Anh)

26. AMD và Intel tiếp tục "kèn cựa" nhau. Lao Động (13/12/2007)

27. Intel công bố thương hiệu công nghệ di động Centrino. VnExpress (09/01/2003)

28. Công nghệ Intel Centrino Duo tăng lực 5 lần VnExpress (24/01/2007)

29. Intel công bố thế hệ tiếp theo của Core 2 Duo tại VN VnExpress (09/05/2007)

30. Niagara 2: Bộ xử lí 8 lõi của Sun. PCWorld VN (6/8/2007)

31. Chip Niagara 2 thế hệ mới của Sun. VnMedia (24/8/2006)

32. Sun tuyên bố: Chip 8 nhân Niagara II nhanh nhất thế giới! Vietnamnet (07/08/2007)

33. Những gương mặt CPU mới. Thời báo Vi tính Sài Gòn (10/2/2007)

34. Chip 80 lõi mở ra kỷ nguyên "siêu máy tính cá nhân". VnExpress (12/2/2007)

35. Nhật giới thiệu chip chứa 512 lõi. VnExpress (07/11/2006)

36. Công nghệ chip vượt ngưỡng 2 tỷ bóng bán dẫn. Quản trị mạng (06/02/2008)

37. Intel công bố chip 32 nm đầu tiên trên thế giới. VnExpress (19/9/2007)

38. Sẽ bùng nổ máy tính chip lõi kép vào năm 2007. Việt Báo (30/4/2005)

39. Chip lõi kép sẽ thống trị vào năm 2007. VnExpress (30/4/2005)

40. Giá bản quyền phần mềm sẽ tăng gấp đôi Việt Báo (24/11/2004)

41. Tổng quan chip lõi kép - Phần cứng đợi phần mềm. PC World VN (2006)

42. CPU đa lõi: Hướng tới tương lai. VN Media (30/10/2007)

43. Tám cách giúp tiết kiệm năng lượng cho một trung tâm dữ liệu. eec - VN

44. DX10 góp thêm lý do nâng cấp lên Vista. VnExpress (12/3/2007)

45. Bạn dễ dàng kiểm chứng điều này với Windows họ NT (NT, 2000, XP, Vista) bằng cách xem mức độ xử lý của từng nhân khi thực thi các phần mềm đó thông qua chức năng Task Manager, nếu như thấy rằng một nhân xử lý khác biệt nhiều so với nhân còn lại thì có nghĩa rằng phần mềm yêu cầu xử lý cao đó không hỗ trợ CPU đa nhân

46. "Việt Nam trong chiến lược 5 năm, 1 tỷ người của Intel". PCWorld VN (A-01/08, tr.32)

47. Bộ vi xử lý nhúng. VnExpress (22/12/2000)

48. Benchmark là một quá trình dùng phần mềm thực thi nhiều ứng dụng giải định khác nhau, kết quả về thời gian đáp ứng xong ứng dụng, tốc độ thực thi...để tổng hợp lại thành một con số dùng để so sánh các hệ thống phần cứng khác nhau để đánh giá chung

49. Bộ xử lí Core 2 Duo di động: không nhanh hơn nhiều. PC World VN (2006)

50. Chip lõi đơn vẫn dùng tốt trên PC phổ thông VnExpress (29/8/2007)

51. Lõi kép-Năng lực nhân đôi. Số hoá (06/01/2006)

52. Máy tính để bàn - Tăng lực bốn nhân. PC World VN

53. Intel giảm giá chip lõi tứ 50%. VnExpress (28/7/2007)

54. Intel giảm 40% chip lõi kép và lõi tứ. VnExpress (24/4/2007)

Tr Minh Linh (2007-2008)

(Bài này đã được tôi đưa lên Wikipedia tiếng Việt, nay lập blog riêng thì lấy về ^_^. Tôi chia sẻ bài viết này cho mọi mục đích và chịu trách nhiệm về tác quyền của sự chia sẻ này

Lưu ý: Do quá trình copy về blog nên thiếu một số bảng, hình minh hoạ, tôi sẽ hoàn thiện trong thời gian tới!)

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

0 nhận xét/bình luận

Thứ sáu, ngày 06 tháng sáu năm 2008

Các phương pháp tản nhiệt trong PC

Tản nhiệt máy tính, hay còn gọi cách khác là "giải nhiệt" hay "làm mát" trong máy tính (computer cooling) là các tên gọi khác nhau để nói đến hành động làm giảm nhiệt độ của các thiết bị trong quá trình làm việc của máy tính.

"Tản nhiệt" cho các linh kiện trong máy tính là hành động luôn được coi trọng từ các nhà sản xuất phần cứng, chúng luôn được thử nghiệm kỹ lưỡng để hệ thống có thể làm việc bình thường và phù hợp với môi trường khí hậu tại địa phương mà sản phẩm đó được dự định bán ra.

Luồng không khí đi lưu thông trong một vỏ máy tính kiểu ATXTôi không hi vọng rằng bài sẽ không liệt kê hết được toàn bộ các phương pháp, nhưng cố gắng đưa phần nào những quan sát của mình trong thời gian gần đây về các phương pháp tản nhiệt mà tôi đã gặp.

SỰ PHÁT SINH NHIỆT TRONG PC

Ta biết rằng mọi thiết bị sử dụng điện năng đều phát ra nhiệt bởi nhiệt năng được sinh ra trong quá trình truyền dẫn điện năng trong vật dẫn. Nói một cách dễ hiểu hơn, sự chuyển động của các electron hỗn loạn trong kim loại va đập vào các nút mạng trong cấu trúc tinh thể tạo ra nhiệt năng. Mọi thiết bị đều dùng dây dẫn dòng điện bằng kim loại hoặc các vật chất bán dẫn khác cũng sinh ra nhiệt khi làm việc.

Sự phát sinh nhiệt trong các thiết bị máy tính là điều luôn luôn không mong muốn. Một mặt khác khi nhiệt độ tăng lên đến một giới hạn chịu đựng nhất định thì các thiết bị này hoạt động sai thông số, không ổn định, có thể dẫn đến các sự cố cho hệ thống (ví dụ gây ngừng hoạt động, "treo" máy, hoặc hư hỏng thiết bị).

Trong hầu hết các phần cứng máy tính hiện nay, tôi chưa nhận thấy có một thiết bị, linh kiện nào nhận được sự có lợi, hoặc gia tăng hiệu năng làm việc khi nhiệt độ của chúng tăng lên (trên một giới hạn nào đó).

Nhưng cũng không phải là người ta không thích nhiệt độ, tôi đã nhìn thấy người ta nói đến một vài loại thiết bị dựa theo các ý tưởng khác thường sử dụng điện năng trong máy tính để đun nấu, hâm nóng thức ăn. Những thiết bị này không tận dụng lượng nhiệt toả ra từ các linh kiện máy tính, mà chúng sử dụng sự cung cấp năng lượng cho các thiết bị qua giao tiếp USB để nung nóng một dây điện trở cho mục đích phát nhiệt. Thật hài hước, nhưng tôi đã nhìn thấy vài bức ảnh về chúng, bây giờ khó có thể xác định chúng ở đâu, có vẻ như diễn đàn vOz thì phải.

Còn có linh kiện nào nữa phải làm việc với nhiệt độ mà nó không cần biết là lợi hay hại hay không? Vẫn còn, đó là các thiết bị cảm biến (sensor) nhiệt độ. Thiết bị này có mặt trong sự làm mát để đo lường lượng nhiệt phát ra của thiết bị nhằm kiểm soát và điều khiển các thiết bị khác hoạt động. Các cảm biến này có khá nhiều trong một chiếc máy tính: Ví dụ như:

* Trong các bộ nguồn thiết kế tốt dùng để điều chỉnh tốc độ quạt làm mát.

* Trong ổ cứng để kiểm soát nhiệt độ làm việc của ổ cứng

* Đặt ngoài ở vỏ máy tính để kiểm soát nhiệt độ bên trong thùng máy, các cảm biến này không là một linh kiện đi theo các bo mạch chủ, mà chúng kèm theo các hệ thống điều khiển tốc độ quạt của một số vỏ máy tính.

* Được tích hợp trên bo mạch chủ, thường thấy nhất trên các chip Super IO nhằm kiểm soát nhiệt độ của bo mạch chủ

CÁC YẾU TỐ QUYẾT ĐỊNH ĐẾN PHƯƠNG PHÁP TẢN NHIỆT

Trước khi bắt đầu vào liệt kê các phương pháp làm mát linh kiện trong máy tính, thử phân tích xem các yếu tố nào ảnh hưởng đến việc thiết kế, lựa chọn phương pháp làm mát các thiết bị. Nếu phân tích được các yếu tố này thì ta có thể định hướng được phương pháp làm mát một cách tối ưu cho từng loại thiết bị riêng biệt trong máy tính.

* Yếu tố ảnh hưởng nhất đối với mọi hình thức tản nhiệt là nhiệt độ môi trường trong không gian chứa các máy tính cần tản nhiệt. Nếu như môi trường làm vệc thường xuyên xung quanh một máy tính có nhiệt độ cao (ví dụ thường xuyên ở 35 đến 40 độ C) thì cần xem xét tính toán các cách tản nhiệt cho máy tính đó để đảm bảo quá trình làm việc ổn định cho máy tính làm việc.

* Các hình thức tản nhiệt có thể phát ra tiếng ồn ra môi trường làm việc của máy tính và con người làm việc với nó. Nếu chỉ làm việc với một thời gian ngắn thì các loại tiếng ồn có thể ảnh hưởng ở mức độ thấp mà người sử dụng thường có thể không chú ý đến. Nhưng nếu thường xuyên làm việc với máy tính hoặc trong một không gian làm việc có nhiều máy tính cá nhân cùng hoạt động và phát tiếng ồn lớn (hoặc làm việc lâu tại thời điểm tĩnh lặng ban đêm) thì sẽ thấy sự tiếng ồn phát ra từ các máy tính sẽ ảnh hưởng một phần đến con người và làm giảm hiệu suất làm việc. Do đó mọi thiết kế tản nhiệt của máy tính được tính toán đến giảm độ ồn đến tối thiểu.

* Sự bảo trì hệ thống tản nhiệt: Hệ thống/thiết bị tản nhiệt này có làm việc suốt thời gian sống của nó mà không cần bảo trì hay không, cần thay thế sau thời gian nào...

* Và cuối cùng là giá thành (đó là sự đương nhiên rồi), giá càng thấp thì càng tốt.

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHIỆT TRONG PC

Mục đích của việc tản nhiệt trong máy tính là có thể truyền nhiệt độ từ một linh kiện phát nhiệt đến môi trường xung quanh. Quá trình tản nhiệt chỉ đạt mục đích khi lượng nhiệt sinh ra tại linh kiện phát nhiệt cân bằng với nhiệt lượng thoát ra môi trường ở một nhiệt độ nhất định của linh kiện phát nhiệt.

Tản nhiệt tự nhiên

Tản nhiệt tự nhiên được định nghĩa là phương pháp nói chung nhất cho mọi thể loại tản nhiệt theo hình thức không can thiệp bằng bất kỳ phương pháp nào.

Hình thức đơn giản nhất của tản nhiệt tự nhiên là: Để nguyên linh kiện mà không can thiệp. Hình thức này thường được sử dụng đối với một số bo mạch chủ các thế hệ trước đây khi không gắn tản nhiệt cho các chipset cầu nam (SB).

Gắn một phiến tản nhiệt bằng kim loại có khả năng tản nhiệt tốt cũng là phương pháp tản nhiệt tự nhiên. Tuy nhiên xét một cách kỹ lưỡng thì có thể không coi là tản nhiệt tự nhiên bởi chúng có thể được lợi dụng một số luồng gió được định hướng bên trong vỏ máy tính.

Mọi hình thức còn lại ngoài "tản nhiệt tự nhiên" có thể được coi là "tản nhiệt cưỡng bức". Tản nhiệt cưỡng bức là hình thức tác động trực tiếp vào thiết bị, linh kiện cần tản nhiệt để làm hạ nhiệt độ của chúng khi làm việc. Tổng quát của mọi hình thức tản nhiệt bên trong vỏ máy tính đều được tản nhiệt một cách cưỡng bức bởi khối không khí di chuyển trong thùng máy tính hoàn toàn theo sự cưỡng bức. Tuỳ từng thể loại tản nhiệt cưỡng bức mà chúng được đặt tên thể loại riêng đặc trưng để tránh tạo thành thể loại quá rộng.

Tản nhiệt dùng quạt

Tản nhiệt dùng quạt là một hình thức tản nhiệt cưỡng bức. Thể loại này sử dụng các quạt nhỏ để lưu chuyển một luồng không khí từ phía sau của quạt đến phía trước chúng nhằm tản nhiệt cho các thiết bị.

Tản nhiệt dùng quạt thường phải thông qua các tấm, phiến tản nhiệt gắn trên thiết bị mà thông thường không làm mát trực tiếp thiết bị. Tuy nhiên trong một số trường hợp thiết kế thì việc lợi dụng luồng gió sau thiết bị được tản nhiệt chính vẫn có thể đi qua các thiết bị được làm mát một cách "vô tình" khác nữa - thì các thiết bị này không nhất thiết phải gắn các tấm, phiến tản nhiệt.

Tản nhiệt dùng chất lỏng

Tản nhiệt dùng chất lỏng sử dụng tính chất dẫn nhiệt của chất lỏng để truyền nhiệt từ linh kiện, thiết bị phát nhiệt đến một thiết bị tản nhiệt tự nhiên hoặc cưỡng bức khác.

Thường gặp nhất là các loại tản nhiệt dùng chất lỏng từ CPU, GPU, chipset cầu bắc (NB) đến một cụm thiết bị tản nhiệt cưỡng bức (gắn trong vỏ máy tính hoặc gắn phía ngoài).

Một số cụm thiết bị tản nhiệt đầu cuối của hệ thống này sử dụng phương pháp tản nhiệt tự nhiên bằng cách lưu chứa chất lỏng trên một thiết bị có các cánh tản nhiệt. Tuy nhiên thiết bị tản nhiệt đầu cuối kiểu này thường không có hiệu quả ngay ở cả một số quốc gia có nhiệt độ môi trường thấp, một số thử nghiệm tại diễn đàn VOZ (của Việt Nam) đã cho thấy điều đó.

Sơ đồ nguyên lý một hệ thống tản nhiệt bằng chất lỏng cao cấp của Thermaltake [Nguồn ảnh]

Tản nhiệt dùng ống dẫn nhiệt

Đây là phương pháp truyền nhiệt thì đúng hơn, chúng sử dụng các ống dẫn nhiệt chứa chất lỏng bên trong lòng nó, lợi dụng sự dẫn nhiệt tốt của chất lỏng và sự di chuyển chất lỏng thành từng lớp mà người ta đã sử dụng phương pháp này.

Hiện nay, đa số các bo mạch chủ, bo mạch đồ hoạ có chất lượng từ mức trung bình trở lên đều thấy có các ống dẫn nhiệt. Chúng từ xuất hiện cho đến tạo ra nhiều biến thể mới càng làm phong phú thêm cho các hình thức tản nhiệt.

Tản nhiệt dùng các môi chất đặc biệt

Làm mát bằng nitơ hoá lỏng

Phương pháp tản nhiệt dùng các môi chất đặc biệt thường không được sử dụng thường xuyên ở các máy tính, ngay cả đối với các overclocker kỳ cựu nhất, bởi giá thành của các môi chất này thường rất đắt.

Phương pháp này thường chỉ sử dụng trong các cuộc trình diễn hoặc khi lập các kỷ lục về overclock, cách sử dụng thường mang tính thủ công (không tự thực hiện trong toàn bộ quá trình làm việc lâu dài với máy tính), phải thường xuyên chú ý và có các biện pháp thực hiện đặc biệt.

Phương pháp tản nhiệt dùng môi chất có nguyên lý dựa trên một tính chất của chất lỏng - "chất lỏng lạnh đi khi bay hơi" - đây cũng là nguyên lý của các máy máy làm lạnh trong đời sống khi làm giãn nở đột ngột một chất lỏng bằng các máy nén. Không giống như vậy, phương pháp dùng dung môi này dựa trên tính chất bay hơi nhanh của một số môi chất đặc biệt để làm lạnh các thiết bị cần hạ nhiệt.

Thường thấy nhất là phương pháp tản nhiệt bằng nitơ hoá lỏng. Trong một số cuộc trình diễn thì nitơ hoá lỏng có thể hạ nhiệt độ tức thời xuống nhiệt độ âm rất sâu, do đó có thể làm mát ngay lập tức các thiết bị toả nhiều nhiệt.

Tản nhiệt bằng máy lạnh

Đây có vẻ là một phương pháp tản nhiệt khá đắt tiền đối với một chiếc PC thông thường, nhưng nó đã được sử dụng bởi một số người ép xung. Trên thực tế thì tôi chưa nhìn thấy một hệ thống như vậy, cũng chưa có ai chụp ảnh chúng để đưa lên các website, nhưng trong cuốn sách của Scott Mueller thì tôi đã thấy một hình ảnh như thế.

Một hình thức tản nhiệt khác bằng máy lạnh thì thường gặp hơn trong thực tế, đó là việc lắp đặt những máy lạnh không khí (điều hoà nhiệt độ) để làm mát toàn bộ môi trường làm việc của chiếc máy tính đó. Hầu hết các phòng chứa máy chủ đều thực hiện cách này, các máy lạnh chạy suốt chu kỳ sống của nó để đảm bảo phòng đủ nhiệt độ ở mức cân bằng với nhiệt toả ra. Ở đây, việc sử dụng máy tính trong một phòng làm việc có điều hoà nhiệt độ cũng là một hình thức tương tự.

KẾT HỢP CÁC PHƯƠNG PHÁP TẢN NHIỆT

Khi muốn tản nhiệt cho toàn bộ một hệ thống máy tính một cách tối ưu nhất, không gây ồn lớn khi làm việc, cần sử dụng mọi hình thức tản nhiệt một cách hợp lý. Kết hợp các phương pháp tản nhiệt hiện nay thường là:

* Ngay trong khâu thiết kế vỏ máy tính đã chú trọng đến sự lưu thông không khí trong thùng máy. Tính toán sự chảy tầng và chảy rối của dòng khí nhằm định hướng luồng gió một cách tối ưu nhất.

* Liên kết dẫn nhiệt trong các linh kiện trong máy tính.

* Kết hợp tản nhiệt bằng chất lỏng.

Trên thực tế thì các máy tính đồng bộ hàng hiệu của một số hãng đã luôn luôn kết hợp các phương pháp tản nhiệt khác nhau cho một hệ thống của mình. Do việc tính toán thiết kế của chúng nhắm vào phần số những người sử dụng (tức là coi họ không có các hành động tháo lắp thường xuyên các thiết bị, linh kiện trong máy tính) nên sản phẩm máy tính nguyên chiếc này thường rất tối ưu trong tản nhiệt. Chúng có thể chứa đựng các thanh hướng gió, hút gió rất hiệu quả qua các linh kiện, và làm giảm tiếng ồn tới mức thấp nhất khi các máy tính làm việc.

THAM KHẢO

- Upgrading and Repairing Pcs, 17th Edition, Scott Mueller (ISBN-10: 0789734044); Có thể mua tại Amazon (phiên bản mới nhất: ISBN-10: 0789719037)

XEM THÊM

Computer cooling, mục từ trên Wikipedia tiếng Anh;

Lưu ý khi gắn bộ tản nhiệt CPU nguyên bản, trên blog này

Tr Minh Linh (2008)

(Tình trạng: Đang hoàn thiện)

(Lưu ý: Bài đã được tôi đưa lên một số website, hiện nay đăng lại và có sửa chữa, bổ sung, nhưng chưa hoàn thiện)

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

0 nhận xét/bình luận

Thứ sáu, ngày 23 tháng năm năm 2008

Ổ SSD (Solid-State Drive)

Ổ SSD là tên gọi của một thiết bị mới được nhắc đến gần đây trong thế giới phần cứng máy tính nên có lẽ người dùng chưa hiểu rõ chúng là gì. Bài này xin giới thiệu các nét cơ bản trước khi cập nhật nó đầy đủ vào các thời gian sau đó.

SSD (Solid-State Drive) là một thiết bị lưu trữ dữ liệu tương tự như ổ cứng, nhưng chúng không có các cơ cấu cơ khí truyền động. SSD thường sử dụng các loại bộ nhớ SRAM hoặc DRAM để lưu trữ dữ liệu nhưng lại không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp điện cho chúng làm việc (còn gọi là thiết bị nhớ kiểu: non-volatile), chúng thường sử dụng các loại chip nhớ NAND flash.

SSD và HDD theo kích thước 2,5in

So sánh kích thước của hai loại ổ: Từ trái qua phải: Ổ cứng 2,5" (loại dành cho máy tính xách tay, với loại dành cho máy tính để bàn thì có kích thước lớn hơn) - SSD 2,5" ở mặt trước và mặt sau

SSD sử dụng các thẻ CF

Một SSD sử dụng hai thẻ nhớ CF để lưu trữ dữ liệu. Ưu điểm của loại SSD kiểu này là chúng có thể thay đổi và nâng cấp dung lượng một cách rất thuận tiện

SO SÁNH VỚI HDD

Ưu điểm

* Không có các thiết bị cơ khí nên giảm rủi ro hư hỏng khi làm việc.

* Không ồn khi làm việc.

* Tiêu tốn ít năng lượng.

* Thông thường thì tốc độ đọc và ghi dữ liệu nhanh hơn so với ổ cứng tryền thống[1][10]. Một số loại ổ SSD trong tương lai có thể có tốc độ đến 1 GB/s[7].

* Trọng lượng nhẹ hơn (Theo HP thì máy sử dụng ổ SSD có thể nhẹ hơn khoảng 25% so với sử dụng ổ cứng truyền thống)

* Chịu đựng sốc tốt hơn hẳn so với ổ cứng truyền thống.

Nhược điểm

* Giá thành sản xuất còn cao trong thời điểm hiện tại. Theo ước tính của hãng Toshiba thì với mỗi một GB dung lượng trên ổ SSD đắt gấp 2,9 đến 6,4 lần so với 1 GB ổ cứng thông thường có kích thước 1,8 và 2,5". HP thì cho rằng mỗi máy tính xách tay của hãng này đã phải tăng giá lên 1.000 USD so với khi sử dụng ổ cứng thông thường[1] (tuy nhiên sau này chắc chắn giá thành sẽ giảm khi chúng tiêu thụ được nhiều hơn).

* Dung lượng hiện thời chưa theo kịp các ổ cứng truyền thống, tuy nhiên dung lượng của chúng có thể được cải thiện trong tương lai khi mà công nghệ phát triển hơn.

* Có tuổi thọ làm việc hạn chế[10].

KÍCH THƯỚC

Kích thước của ổ SSD cũng tương thích với ổ cứng tiêu chuẩn về kích thước như: các loại ổ 1,8" cho điện thoại thông minh, PDA. Các loại ổ kích thước 2,5" cho máy tính xách tay và loại 3,5" cho máy tính để bàn. Trong thời điểm hiện tại thì do giá thành cao nên SSD thường được sử dụng đối với các máy tính xách tay và netbook nhiều hơn, do đó loại 2,5" xuất hiện nhiều hơn. Với loại kích thước lớn như ổ cứng cho máy để bàn thì còn hiếm gặp.

Cũng theo như nguyên lý hoạt động của SSD thì hoàn toàn có thể xảy ra khả năng ổ này được tích hợp vào với bo mạch chủ cho một số máy tính yêu cầu kích thước nhỏ gọn, các máy tính công nghiệp và các máy tính chuyên dụng dành cho một số mục đích riêng nào đó. Lý do dẫn đến có khả năng này vì tuổi thọ của các loại chip nhớ tương đương với tuổi thọ tổng thể của bo mạch chủ. Đây không phải là nhận định của cá nhân tôi, mà Giám đốc tiếp thị bộ phận lưu trữ của Samsung Brian Beard cũng cho rằng như vậy[8].

Nếu bạn muốn lắp một ổ SSD 2,5" (kích thước thông thường nhất hiện nay đối với loại ổ này) vào vỏ máy tính thì phải gắn vào khay dành cho ổ mềm hoặc ổ ZIP trước đây. Đa số các loại vỏ máy tính đều có ít nhất 1 đến 2 vị trí cho lắp ráp các loại ổ 2,5".

DUNG LƯỢNG

Dung lượng hiện nay (2008) của SSD đang thông dụng từ 32 đến 128 GB, tuy nhiên trong tương lai chúng còn có dung lượng lớn hơn nữa bởi đến thời điểm đầu năm 2009 đã có một số laptop được trang bị ổ SSD dung lượng 1 TB[11].

Để tăng dung lượng và giảm giá thành của SSD thì Toshiba đã bắt đầu sản xuất theo công nghệ 43 nm vào tháng Ba năm 2008 và dự kiến chuyển sang sản xuất với công nghệ 30 nm vào cuối năm 2009. Cùng trong cố gắng đó thì hãng đã sản xuất 3bit-1 đơn vị nhớ và dần chuyển sang 4bit-1đơn vị nhớ.

Một SSD của Toshiba mới ra đời (9/2008) có dung lượng 256 GB

Đến tháng 9 năm 2008 thì Toshiba đã công bố loại SSD có dung lượng tới 256 GB, điều này hứa hẹn rằng SSD sẽ ngày càng tăng dung lượng trong tương lai khi chúng trở lên thông dụng đối với các máy tính xách tay hoặc các thiết bị cần sử dụng thiết bị lưu trữ dữ liệu kiểu non-volatile khác[5].

GIAO TIẾP

Giao tiếp của các ổ SSD cũng giống như các loại ổ cứng thông thường, tức là chúng kết nối với bo mạch chủ với kiểu ATA hoặc SATA thông thường[2]. Tuy nhiên, không phải các ổ SSD đều sử dụng các loại giao tiếp như trên, trong tương lai chúng vẫn có thể thiết kế lại để phù hợp với tất cả các loại thiết bị di động, chúng có thể tương thích với có các giao tiếp khác, chẳng hạn như các máy tính được thiết kế cho các mục đích chuyên dụng hoặc một số loại máy tính công nghiệp (như vậy chúng không thể sửa chữa thay thế một cách dễ dàng, một mặt khác có thể người ta sẽ không gọi chúng là các ổ SSD ^^).

Một ví dụ về giao tiếp khác với các ổ đĩa thông thường là sự ghép nối dạng ổ nhớ SSD trên một bo mạch nhớ (cái này tôi chưa biết gọi tên chúng là gì cho phù hợp ^^, bạn xem hình minh hoạ phía dưới). Mới đây hãng OCZ đã gắn các modul nhớ lên một bo mạch PCI Express để tạo thành một dạng ổ SSD với dung lượng khoảng 256 GB. Thực tế thì đây có thể coi là một ổ lai bởi chúng kết hợp cả dạng bộ nhớ MLC và DDR2 trong cùng một bo mạch. Sự kết hợp này cho phép tốc độ đọc dữ liệu (tối đa) 600 MB/s, tốc dộ độ đọc trung bình 500 MB/s và tốc độ ghi là 400 MB/s[14].

ỨNG DỤNG

Do các kích thước nhỏ nên SSD được sử dụng trong các loại máy tính xách tay có kích thước nhỏ, mỏng. Một số loại thiết bị số cũng sử dụng loại thiết bị lưu trữ dữ liệu này thay cho các thẻ nhớ flash bởi chúng có dung lượng thường lớn hơn so với một thẻ nhớ flash đơn lẻ.

HP (Hewlett-Packard) có kế hoạch đưa ra ổ SSD bắt đầu từ tháng 10/2007 như là một tùy chọn trong tất cả các series MTXT chuyên nghiệp vì ổ SSD. Những sản phẩm đầu HP sử dụng ổ SSD 64GB là: HP Compaq 2710p, 2510p, 6910p, 8000 series và sẽ tiếp tục sử dụng các ổ SSD trong các sản phẩm phù hợp của mình.

Theo như dự đoán của hãng Toshiba thì vào năm 2011, có thể có đến 25% các máy tính xách tay sẽ sử dụng SSD thay cho ổ cứng truyền thống. Trong thời điểm hiện tại thì chiếc máy tính xách tay MacBook Air đang sử dụng một SSD có dung lượng 64 GB để đảm bảo cho kích thước của chiếc máy này được mỏng dẹt.

Không những chỉ là những chiếc ổ đĩa để chứa dữ liệu gắn trên các máy tính thông thường, hiện nay ổ SSD còn có xu thế được sử dụng như những ổ đĩa di động (điều mà trước đây thường thông dụng với USB flash hoặc ổ cứng kích thước 2,5")[6]. Với đặc điểm ít chịu tác động bởi sốc hoặc chấn động liên tục nên xu thế này dần sẽ được sử dụng thường xuyên trong tương lai - khi mà giá thành sản xuất giảm đi[8]. Đầu năm 2009, Intel đã giảm 1/3 giá bản cho các ổ SSD của mình sản xuất đã khiến cho người sử dụng dần có cơ hội sử dụng các loại ổ này hơn[9].

Và cuối cùng, tôi muốn giới thiệu một đoạn video trên YouTube về sự sử dụng 24 ổ SSD để thiết lập raid cho một hệ thống có tốc độ đọc và ghi rất ấn tượng: Nạp toàn bộ các ứng dụng của bộ Microsoft Office trong 0,5 giây, copy 700 MB DVD rip trong 0,8 giây...[12]

Ổ SSD đa năng có thể gắn trong các máy tính, thiết bị hoặc được sử dụng như một thiết bị lưu trữ gắn ngoài

CHÚ THÍCH

1^. HP có kế hoạch sử dụng ổ SSD trong các MTXT, Bạch Đình Vinh (theo IDG News Service) đăng trên PC World VN, 19/9/2007

2^. Transcend tung ra ổ cứng SSD 2,5 inch mới, đăng trên CMS.

3^. Toshiba prez: 25 percent of all laptops will have solid state drives by 2011, Dennis Sellers đăng trên MacsimumNews, 23/4/2008

4^. '1/4 of Notebook PCs to Have SSD in 3 Yrs,' Toshiba Semiconductor Says, Mami Akasaka đăng trên Tech-On!, 21/4/2008

5^. Toshiba công bố ổ cứng SSD dung lượng 256GB, Thanh Quang (Theo MyDrivers) đăng trên Thông tin Công nghệ, 27/9/2008.

6^. Ổ cứng SSD đa năng, Thanh Quang (Theo Sina) đăng trên Thông tin Công nghệ, 11/2008.

7^. Micron sẽ tung ra ổ SSD siêu nhanh, Bạch Đình Vinh (Theo Computerworld, 26/11/2008) đăng trên PC World VN, 12/2008.

8^. 5 năm tới ổ cứng sẽ như thế nào? Duy An (theo Computerworld) đăng trên ICT News, 02/2009

9^. Intel giảm 1/3 giá ổ SSD cho laptop, Văn Hân (theo PCMag), đăng trên VnMedia, 02/2009.

10^. Có nên mua ổ SSD, Văn Hân (theo PC World, LaptopMag, PCMAG) đăng trên VnMedia , 03/2009

11^. Laptop đầu tiên ổ cứng SSD 1TB, Duy An (theo Computerworld) trên ICT News, 03/2009

12^. Samsung 24 SSD Raid Viral Marketing trên gHack, 03/2009

13^. OCZ Z-Drive, trên gHack, 04/2009

XEM THÊM

Solid-state drive, mục từ cùng tên tại Wikipedia tiếng Anh. Mục này không được coi là tham khảo, chú thích chính, bởi chúng được viết bởi các thành viên với các nguồn dẫn khác.

RAM máy tính, trên blog này, để có thể hiểu được một số công nghệ về bộ nhớ khác...

Tr Minh Linh, (23/5/2008)

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

0 nhận xét/bình luận

Thứ tư, ngày 14 tháng năm năm 2008

Nguồn máy tính (PSU)

Nguồn máy tính (Power Supply Unit) hoặc được quen gọi tắt là PSU là một thiết bị cung cấp điện năng cho toàn bộ các linh kiện lắp ráp bên trong thùng máy tính hoạt động (tuy nhiên không phải các PSU đều là nguồn máy tính, bởi chúng được sử dụng rất nhiều trong các thiết bị điện tử).

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, CPU, RAM, ổ cứng...) phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn máy tính. 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, hư hỏng hoặc làm giảm tuổi thọ các thiết bị khác sử dụng năng lượng của nó cung cấp.

CÁC NGUỒN ĐIỆN CUNG CẤP CHO LINH KIỆN MÁY TÍNH

Mục này nhằm giải thích về tại sao nguồn máy tính lại như vậy, hay nói một cách khác là tại sao người ta thiết kế nguồn máy tính theo kiểu đó.

Trước hết, xin giải thích một chút về năng lượng được sử dụng trong máy tính: Cũng như mọi thiết bị sử dụng điện năng khác, máy tính được cung cấp bằng các nguồn điện dân dụng thông thường, có nghĩa là các loại điện áp tuỳ theo đặc thù lưới điện của từng quốc gia: Ví dụ:

* Điện áp: 220 V, xoay chiều, tần số 50 Hz ở một số nước Đông Âu, Việt Nam

* Điện áp 110 V, xoay chiều, 60 Hz ở Đài Loan, Nhật Bản, Hoa Kỳ...

(Lưu ý rằng những liệt kê trên là không đầy đủ, và các tham số mang tính minh hoạ)

Bất kỳ một thiết bị sử dụng điện năng nào cũng có thể lấy điện từ lưới điện dân dụng, đó như một sự hiển nhiên. Như vậy có phải các thiết bị khác trong máy tính cũng sử dụng được với nguồn dân dụng hay không? Trường hợp này là không, bởi vì lúc này coi toàn bộ các thiết bị nằm bên trong máy tính chính là một thiết bị duy nhất. Các linh kiện bên trong máy tính không thể sử dụng các mức điện áp của lưới điện dân dụng bởi các linh kiện này được thiết kế khá nhỏ, không có các thiết bị tự động chuyển đổi điện áp nên có một thiết bị chuyên cung cấp điện cho chúng là một sự tất nhiên.

Bởi các linh kiện sử dụng trong máy tính sử dụng với các mức điện áp khác nhau, với các mức công suất khác nhau nên các nguồn máy tính phải đảm bảo cung cấp toàn bộ các mức điện áp đó, và điều tiết công suất cho các đường điện áp khác nhau một cách linh hoạt trong một phạm vi nhất định theo thiết kế của từng nguồn riêng biệt. Các mức điện áp thường là: +12V, - 12V, +5V, +3,3V....toàn bộ các mức điện áp này đều là một chiều.

Như vậy, có thể có các cách nào để cung cấp các dòng điện một chiều này?

Nguồn điện một chiều lý tưởng

Nguồn điện một chiều lý tưởng là các nguồn cung cấp điện áp bằng phẳng, có điện trở trong bằng 0 ôm (ohm). Tất cả các thiết bị sử dụng điện một chiều sẽ hoạt động tốt nhất đối với nguồn điện này nếu chúng tương ứng về điện áp.

Điều này có nghĩa là thế nào? tại sao lại có nội điện trở bằng 0 ? Có lẽ chúng ta đã nhớ rằng kiến thức phổ thông cho thấy rằng hiệu điện thế cung cấp cho mạch điện phụ thuộc vào suất điện động của pin, điện trở mạch ngoài và nội điện trở của pin. Nếu như nội điện trở bằng 0 thì hiệu điện thế đầu ra là một hằng số không đổi, cho dù dòng điện tiêu thụ có lớn bằng bao nhiêu đi chăng nữa.

Tất nhiên, chẳng có một nguồn nào đạt mức lý tưởng như vậy, bởi lẽ không thể sinh ra một dòng điện cỡ vài tỷ A được. Nhưng xét trong một giới hạn sử dụng với cường độ dòng điện đến định mức nào đó thì nguồn máy tính phải cố gắng đạt được một mức gần như lý tưởng.

Nguồn điện một chiều truyền thống

Ta thẩy rằng có các loại nguồn điện một chiều truyền thống như sau: Dùng một biến áp để biến đổi dòng điện xoay chiều dân dụng xuống mức điện áp sử dụng cho máy tính, ví dụ 12V, rồi dùng các đi ốt để nắn thành dòng một chiều, và cung cấp cho máy tính sử dụng. Tại sao không nhỉ? Đây là một cách đơn giản mà tôi nghĩ rằng nhiều người đọc bài này có thể thực hiện được với các kiến thức phổ thông.

Tuy nhiên, xét kỹ vấn đề này thì chúng ta cần thêm một yếu tố nữa: Các dòng điện tiêu thụ trong các máy tính là rất lớn, ví dụ đường điện áp 12V có thể cần đến 18A hoặc lớn hơn. Với phương thức cấp nguồn trên thì để cấp được một dòng điện cỡ này sẽ cần các sợi dây thứ cấp khá lớn (hoặc quấn chập nhiều sợi dây nhỏ lại để có thể cho phép một dòng điện lớn như vậy chạy qua mà chúng không quá nóng). Kèm theo các yêu cầu này là biến áp phải có các khe lớn hoặc kích thước lớn để giảm số vòng dây cuốn thứ cấp, do đó sẽ tạo ra một hệ thống nguồn rất lớn, chúng chỉ có thể lắp bên ngoài máy tính mà không thể đặt vào bên trong máy tính được chính bởi kích thước đó.

Không những thế, việc sử dụng các biến áp thông thường sẽ gây ra một mức điện áp đầu ra hoàn toàn phụ thuộc vào mức điện áp đầu vào bởi các biến áp này có đặc tính điện áp tuyến tính. Nếu thay đổi điện áp đầu vào - sẽ có thay đổi mức điện áp đầu ra, giả sử cần đến mức điện áp tiêu thụ đầu ra ổn định thì lại cần đến một thiết kế biến áp tự thay đổi số vòng dây đầu vào (hoặc đầu ra) mà các cuộn này phải độc lập nhau (để đảm bảo an toàn) với cơ chế hoạt động giống như các bộ ổn định điện áp thông thường (ví dụ như các bộ ổn áp hiệu LiOA mà chúng ta quen sử dụng). Hoặc nếu không, phải thiết kế một mạch ổn định điện áp đầu ra.

Và, đường đó mới là nói đến một mức điện áp 12V, mà máy tính của chúng ta lại cần sử dụng nhiều hơn các mức điện áp này, cụ thể là cần đến +5V (hoặc thậm chí là đường -12V nữa). Ta thấy rằng đáp ứng được các yêu cầu này thì thiết kế cung cấp điện một chiều thông thường sẽ khó mà đáp ứng được với một không gian giới hạn.

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Nguyên lý hoạt động sau được nêu ra theo hướng cơ bản nhất, người viết không có tham vọng giúp người đọc hiểu được chi tiết, bởi có một thực tế rằng người viết không am hiểu thấu đáo về các vấn đề thuộc lĩnh vực điện tử.

Từ nguồn điện dân dụng (110Vac/220Vac xoay chiều với tần số 50 hoặc 60Hz) vào nguồn máy tính qua các mạch lọc nhiễu loại bỏ các nhiễu cao tần hoặc làm nhiễu ngược lại nguồn điện lưới, 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 và kích thước dây dẫn nhỏ đi rất nhiều so với biến áp ở tần số điện dân dụng 50/60Hz.

Sơ đồ mạch PSU 200W loại ATX. [hình kích thước lớn], [nguồn ảnh theo VOZ forum]

CÁC LOẠI NGUỒN MÁY TÍNH

Nguồn máy tính có thể có các loại dành cho các máy tính cá nhân để bàn, các máy chủ, và các máy tính xách tay...

* Nguồn máy tính dành cho các máy tính để bàn (Desktop Computer): Bạn có thể dễ nhận thấy rằng nó 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 bo mạch đồ hoạ cao cấp.

* Ở máy chủ, nguồn có dạng tương tự như máy tính để bàn, tuy nhiên chúng còn có các biến thể khác dành cho các loại máy chủ có khả năng tháo lắp nóng (tháo, thay thế nguồn mà máy chủ vẫn làm việc bình thường - thông thường các loại máy chủ này có đồng thời từ hai nguồn trở lên).

* Ở máy tính xách tay nó 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. Đặc điểm khác biệt nhất ở máy tính xách tay là các nguồn này chỉ cung cấp một loại điện áp một chiều. Mức điện áp này cũng khác thường, chúng là một tham số cố định trong khoảng từ 15V cho đến 24V tuỳ theo từng hãng sản xuất máy tính xách tay khác nhau.

Mặc dù có thể đến ba dạng nguồn nêu trên, nhưng các nguồn máy tính có chung các nguyên lý làm việc. Trong bài này ta đề cập nhiều hơn đến các nguồn máy tính cho máy tính để bàn, lấy nó làm mục đich chính để mổ xẻ bởi nó tiêu biểu nhất trong số các nguồn máy tính.

CHUẨN KÍCH THƯỚC

Cũng như các linh kiện khác, các loại nguồn máy tính phải được thống nhất về các chuẩn kích thước đối với từng loại. Điều này nhằm giúp chúng có thể phù hợp với các loại bo mạch chủ và các vỏ máy tính khác nhau.

Nếu liệt kê từ khi lịch sử máy tính cá nhân ra đời, có lẽ có rất nhiều loại nguồn với các chuẩn khác nhau, tuy nhiên phần lớn các loại nguồn quá cũ đã trở lên lỗi thời, không còn được sử dụng nữa. Bảng dưới đây cho thấy một số loại nguồn đó:

Chuẩn kích thước

nguồn lỗi thời

Năm

giới thiệu

Kiểu kết nối

Sử dụng với các bo mạch chủ

PC/XT

1981

PC/XT

PC/XT, Baby-AT

AT/Desk

1984

AT

Full-size AT, Baby-AT

AT/Tower

1984

AT

Full-size AT, Baby-AT

Baby-AT

1984

AT

Full-size AT, Baby-AT

LPX (PS/2)

1987

AT

Baby-AT, Mini-AT, LPX

Bảng sau đây cho thấy một số chuẩn kích thước ở các nguồn hiện đại, xuất hiện trong vòng một thập kỷ gần đây.

Chuẩn kích thước

nguồn hiện đại

Năm

giới thiệu

Kiểu kết nối

Sử dụng với các chuẩn bo mạch chủ

ATX/ATX12V

1995

20/24-chân

ATX/ATX12V

ATX, microATX, BTX, microBTX

SFX/SFX12V/PS3

1997

20/24-chân

ATX/ATX12V

microATX, FlexATX, microBTX, picoBTX, Mini-ITX

EPS/EPS12V

1998

24-chân

ATX/ATX12V ATX, extended ATX

TFX12V

2002

20/24-chân

ATX12V microATX, FlexATX, microBTX, picoBTX, Mini-ITX

CFX12V

2003

20/24-chân

ATX12V microBTX, picoBTX

LFX12V

2004

24-chân

ATX12V picoBTX, nanoBTX

SFX12V cũng là một phiên bản gần giống như PS3, chúng là một phiên bản rút gọn của ATX12V

Các phiên bản xxx12V bao gồm có một đầu cắm 4 chân 12V, phiên bản LFX12V gồm có đầu cắm 8 chân 12V.

Chuẩn ATX/ATX12V bắt đầu được đưa ra vào năm 1995, khi này các máy tính đã bắt đầu tiêu thụ công suất lớn hơn so với các loại máy tính trước đó, với các công suất này thì các bộ nguồn cũ đã không đáp ứng được.

KẾT NỐI ĐẦU RA

Các kết nối đầu ra của một nguồn máy tính thông thường, loại dành cho máy tính cá nhân để bàn 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 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 đĩa quang (giao tiếp ATA) (Peripheral Connector): Gồm bốn chân.

* Đầu cắm cho ổ cứng, ổ quang giao tiếp SATA: Gồm bốn dây.

* Đầu cắm cho ổ đĩa mềm: Gồm bốn chân.

* Đầu cắm cho các bo mạch đồ hoạ cao cấp: Gồm sáu hoặc tám chân.

(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 tôi 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.

Màu sắc được quy ước như sau:

Quy ước màu dây

Màu dây

Tín hiệu

Điện áp

Chân

Chân

Tín hiệu

Điện áp

Màu dây

Orange

+3.3V

11

1

+3.3V

Orange

Blue

- 12V

12

2

+3.3V

Orange

Black

GND

13

3

GND

Black

Green

PS_On

14

4

+5V

Red

Black

GND

15

5

GND

Black

Black

GND

16

6

+5V

Red

Black

GND

17

7

GND

Black

White

5V

18

8

Power_Good

Gray

Red

+5V

19

9

+5VSB (Standby)

Purple

Red

+5V

20

10

+12V

Yellow

Quy ước chung về các mức điện áp theo màu dây trong nguồn máy tính như sau:

* Màu đen (black): 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 (Orange): Dây có mức điện áp: +3,3 V

* Màu đỏ (Red): Dây có mức điện áp +5V.

* Màu vàng (Yellow): Dây có mức điện áp +12V (thường quy ước đường +12V thứ nhất đối với các nguồn chỉ có một đường +12V)

* Màu xanh nước biển (Blue): Dây có mức điện áp -12V.

* Màu xanh lá cây (Green): Dây kích hoạt sự hoạt động của nguồn.

* Dây màu tím (Purple): Điện áp 5Vsb (5V Standby)

(lưu ý: cách hiển thị màu sắc qua màu chữ ở trên nhằm tạo ra sự trực quan, nhưng có thể không phù hợp thực tế)

Tuy nhiên, trên thực tế thì các nguồn không chỉ sử dụng các màu sắc trên bởi có những nhu cầu phát sinh khi khoa học công nghệ phát triển. Ví dụ khi mở rộng các đường cấp điện áp khác nhau, các nguồn có thể sử dụng một số dây dẫn có màu hỗn hợp:

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, chúng vẫn sử dụng màu cơ bản (màu vàng) để chỉ ra mức +12V, nhưng để phân biệt đường điện áp độc lập thứ hai, thứ ba hoặc nhiều hơn nữa bằng các viền màu đan cải với các màu sắc khác như đã nêu.

Đầu cắm vào bo mạch chủ

Bảng dưới đây cho ta thấy sơ đồ các chân, dây dẫn và màu sắc của chúng. Nếu như bạn phân vân không biết đâu là chân số 1, đâu là chân số 10 thì bạn có thể nhìn theo màu sắc để phân biệt chúng cho đúng.

Các mức tín hiệu/điện áp

Sẽ không phải là thừa khi muốn nhắc lại một chút về điện áp: Từ "điện áp" ở đây được dùng như một thói quen của tôi, nó có bản chất là hiệu điện thế giữa một mức điện thế tại một điểm, một dây dẫn so với mức 0 vôn (GND hay là dây màu đen). Cách này có vẻ như là tiện hơn so với phải dùng từ "hiệu điện thế", bởi đã nói đến hiệu điện thế lại phải giải thích rằng chúng so với điểm nào, dây nào, màu gì cho mỗi lần nhắc đến nó, và phiền phức hơn là giải thích chiều đối với một hiệu điện thế âm hơn so với mức 0.

Mức điện áp +12V

Bạn có thắc mắc về dấu + không? Tất nhiên là có, bởi tôi cũng từng thắc mắc như vậy. Dấu + ở đây không vô nghĩa khi cần có nó để so sánh với một mức điện áp - 12V. Một mặt khác nó chỉ ra rằng mức điện áp này lớn hơn so với mức 0 V.

+12V là mức điện áp được sử dụng nhiều nhất trong các linh kiện máy tính. Chúng thường được thiết kế để cung cấp dòng điện lớn nhất trong phân bổ công suất của nguồn.

Mức điện áp +3,3V

Mức điện áp +5V

Điện áp +5Vsb

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 cấp 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.

CÔNG SUẤT VÀ HIỆU SUẤT

PSU_CoolerMaster_RS-600-ASAA

(Hình: Các nguồn máy tính chất lượng cao đều ghi rõ dòng điện và công suất thực. Ảnh: Tr Minh Linh)

Công suất

Có nhiều loại công suất có thể được nói tới ở nguồn máy tính:

* Công suất tiêu thụ từ lưới điện (công suất tính theo đầu vào).

* Công suất cung cấp (đầu ra) cho các thiết bị tiêu thụ năng lượng.

* Công suất cung cấp (đầu ra) đỉnh điểm tức thời.

Hiệu suất

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 thông số này trong các tài liệu kèm theo hoặc tự đánh giá, tìm hiểu.

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.

* Nhiệt năng là năng lượng bị hao phí do biến đổi thành nhiệt từ các linh kiện điện tử. Toả nhiệt là một thuộc tính cố hữu của các thiết bị điện tử nên lượng hao phí này là chủ yếu trong các nguồn máy tính nói riêng và các linh kiện điện tử khác nói chung.

* Từ trường bị tổn thất do các thiết bị điện tử hoạt động trên nguyên lý cảm ứng: Các biến áp, cuộn cảm, tụ điện...tuy nhiên từ trường là lượng hao phí ít hơn, không đáng kể nhiều như nhiệt năng.

Vậy, hiệu suất của nguồn máy tính được xác định bằng hiệu số giữa công suất cung cấp và công suất tiêu thụ của nguồn. Ví dụ, các linh kiện bên trong máy tính cần tiêu thụ một công suất là 80W, nguồn sử dụng một mức công suất ở lưới điện là 100W thì ta nói rằng hiệu suất của nguồn đạt 80% (Đây chỉ là ví dụ về một con số chẵn, trên thực tế thì các máy tính sử dụng công suất lớn gấp nhiều lần như vậy).

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

Bạn có cần điều khiển nguồn máy tính của mình hay không? Chắc là không, bởi ngoài các thiết đặt thông thường như: Đặt chế độ sử dụng điện áp 220/110V, công tắc tổng của nguồn, hoặc cắm phích cắm vào ổ điện dân dụng thì bạn không còn phải thực hiện một thao tác nào nữa trên nguồn máy tính của mình.

Đa số các nguồn máy tính với 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. Chúng có thể tự động điều chỉnh để có thể cung cấp các mức điện áp cố định cho các thiết bị mặc dù mức điện áp đầu vào có thể bị thay đổi, dao động.

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) trong thời điểm 2007 đã đưa ra một số model cho phép thực hiện điều này.

TẢN NHIỆT TRONG NGUỒN MÁY TÍNH

Nguon_3quatNguồn 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.

Hầu hết các nguồn máy tính được thiết kế đến thời điểm hiện tại đều có một tính năng kết hợp: Lưu thông không khí trong vỏ máy tính (computer case), do đó không khí dùng để tản nhiệt trong nguồn máy tính thường có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của không khí nơi đặt máy tính. Nhiệt độ này do các thiết bị bên trong máy tính toả ra. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, đối với hệ thống sử dụng tản nhiệt bằng chất lỏng thì sự chênh lệch nhiệt độ (khối không khí lưu thông qua nguồn và nhiệt độ không khí bên ngoài) có sự chênh lệch ít hơn.

Các linh kiện điện tử cần tản nhiệt cưỡng bức (gắn tấm tản nhiệt):

* Các transistor.

* 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 đi ốt nắn thành dòng một chiều.

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 với công suất thấp đã sử dụng loại quạt kích thước này (tuy nhiên không phải rằng cứ sử dụng quạt 80 mm là chất lượng thấp).

Thiết kế này thường phù hợp với các nguồn công suất thấp, bởi chúng không có ưu thế về tải nhiệt cho các linh kiện có trong bộ nguồn.

Thổi gió vào nguồn: Dùng một quạt đường kính 120 mm (hoặc lớn hơn, tuỳ model và hãng sản xuất) thổi gió vào nguồn.

Thiết kế này thường kèm theo mặt sau nguồn bố trí các ô thoáng để gió thổi qua nguồn ra ngoài thùng máy. Các ô thoáng được đục lỗ theo kiểu tổ ong để vừa đảm bảo độ cứng vững của mặt sau nguồn (phần tiếp xúc với bên ngoài của vỏ máy tính).

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 quạt có đường kính lớn (thường là 120 mm) thường như sau:

* Tốc độ quạt đường kính lớn thấp hơn quạt đường kính nhỏ nếu cùng một lưu lượng, do đó nguồn ít phát tiếng ồn khi làm việc so với các quạt có đường kính nhỏ.

* 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, nhưng lại không đúng đối với bo mạch chủ tuân theo chuẩn BTX)

Kết hợp cả hai cách trên: Sử dụng với các nguồn công suất lớn (thường gặp ở một số nguồn công suất thực lớn hơn 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).

NHẬN BIẾT MỘT BỘ NGUỒN MÁY TÍNH ĐẠT YÊU CẦU

Tiêu chí đánh giá

Một bộ nguồn máy tính được coi là đạt yêu cầu 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 bằng phẳng, không nhiễu. Càng gần với mức nguồn một chiều lý tưởng càng tốt.

* Hiệu suất làm việc cao, đạt trên 80%.

* Nguồn không gây ra từ trường, nhiễu sang các bộ phận khác xung quanh nó và phải chịu đựng được từ trường, nhiễu từ các vật khác xung quanh tác động đến nó. Không gây nhiễu ngược lại nguồn điện lưới.

* 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 260 Vac, tần số từ 47-63 Hz.

Nhận biết bằng mắt

Làm thế nào để nhận biết nếu bạn không thể sử dụng hoặc đủ khả năng kiểm tra nó trước khi mua.

Đo kiểm bằng đồng hồ vạn năng

Đồng hồ vạn năng (multimeter) là một thiết bị dùng để đo các thông số về điện. Nó là thiết bị nên có nếu bạn là người thích tìm hiểu về phần cứng máy tính. Tôi cũng dành khoảng 1/4 tháng lương (khoảng 600K) để mua một chiếc KYORITSU Model 1009 ở Chợ Hoà Bình (Hà Nội) để phục vụ cho mình.

Một cách kiểm tra đơn giản và tự thực hiện được là dùng đồng hồ vạn năng, cách này không tốn nhiều chi phí với các hệ thống đo kiểm đắt tiền như các thiết bị chuyên nghiệp, nhưng nó là cách trực quan nhất mà bạn có thể thực hiện được.

Cũng cần nói thêm là nhiều bạn đã sử dụng các phần mềm để nhận biết đủ thứ thông số trên hệ thống như một điều diệu kỳ. Trên thực tế thì các phần mềm này không phải lúc nào cũng chính xác được, bởi các phần mềm đều dựa trên tín hiệu phần cứng gửi về, nếu phần mềm không hỗ trợ được các sensor tích hợp trên phần cứng thì chúng sẽ thông báo sai kết quả.

Nếu bạn muốn kiểm chứng về chất lượng của các nguồn noname này, điều dễ dàng nhất là bạn hãy kiếm một chiếc đồng hồ vạn năng. Trước hết là đo trực tiếp các điện áp đầu ra theo tiêu chuẩn: 5V, 12V để xem nó bị sụt giảm thế nào trong quá trình làm việc. Sau đó là đo tần số đối với

Kiểm tra nguồn một cách độc lập

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. Tuy nhiên, cách này chỉ có thể dùng để thử nghiệm rằng nguồn có thể được hoạt động hay là đã hư hỏng hay không mà thôi, bởi vì các phép đo ở đầu ra không tải thường không phản ánh chính xác sự làm việc của nguồn.

CÁC THƯƠNG HIỆU NGUỒN MÁY TÍNH TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM

Mặc dù có nhiều hãng sản xuất nguồn máy tính ở khắp nơi trên thế giới, tuy nhiên trên thị trường Việt Nam có một số hãng sản xuất có uy tín như sau (thứ tự được sắp xếp ngẫu nhiên, hoàn toàn không có hàm ý rằng hãng nào tốt hơn hãng nào)

Cooler Master

Nhãn hiệu Cooler Maser được những người sử dụng có kinh nghiệm đánh giá khá tốt. Bản thân tôi đang sử dụng một nguồn của hãng này cho chiếc máy tính cá nhân để bàn. Hãng Cooler Maser được biết đến như một hãng chuyên sản xuất các linh kiện rời phụ cho máy tính như những món đồ gắn thêm để trang trí, các sản phẩm chủ lực của hãng là vỏ máy tính, nguồn máy tính, các thiết bị tản nhiệt, phụ kiện cho máy tính xách tay...

Nguồn Cooler Master được bán ở Việt Nam thông thường được sản xuất ở Trung Quốc, tuy nhiên không phải rằng chất lượng các hàng xuất xứ Trung Quốc là không tốt (nhiều người thường cho rằng như vậy, nhưng theo nhận xét của tôi thì có khoảng trên 80% linh kiện máy tính hiện nay đang sử dụng ở Việt Nam đều được sản xuất tại Trung Quốc).

(tôi đang sử dụng một nguồn ký hiệu: RS-600-ASAA, với thời điểm mua năm 2007 thì giá của nó ở thị trường Hà Nội là 136 USD, tuy nhiên điều đó không ảnh hưởng đến tính khách quan khi nhận xét nguồn của hãng này với các hãng khác được trình bày trong bài này)

ASUS

Một nhãn hiệu khá mới trong lĩnh vực nguồn máy tính, với tham vọng lớn của mình mà ASUS từ một hãng được biết đến nhiều do các sản phẩm bo mạch chủ, bo mạch đồ hoạ, máy tính xách tay (xuất hiện khá lâu trước khi vào thị trường Việt Nam), thì hãng này đã sản xuất nguồn, vỏ máy tính và các thiết bị giải nhiệt cho linh kiện máy tính. Tôi cũng có một chiếc nguồn của hãng này trước khi thay thế nó bằng nguồn hiệu Cooler Master. Nó mang nhãn A-45GA, sử dụng khá tốt đối với tôi nếu như tôi không lắp thêm một bo mạch đồ hoạ mới cho hệ thống crossfire để bắt buộc phải nâng công suất nguồn.

(Noname)

Phần bên trong một nguồn máy tính noname thông dụng ở VN, Ảnh: Tr Minh Linh

(Hình: Phần bên trong một nguồn máy tính noname thường sử dụng ở VN bởi giá rẻ. Nhận thấy rằng: Toàn bộ phần mạch lọc nhiễu đầu vào trên bản mạch bị nối tắt hoặc không có linh kiện. Ảnh: Tr Minh Linh)

Xin lưu ý rằng đây không phải là tên một hãng, những người sử dụng máy tính đã truyền nhau cách gọi này. "Nguồn Noname" được coi là loại nguồn có thương hiệu nhưng chưa thể hiện sự nổi trội của thương hiệu đó bởi cũng có thể người thiết kế và sản xuất nó không chú tâm đến điều này. Từ này được dùng một cách không chính thống, nhưng lại được nói nhiều đến nó không phải một sự sính ngoại, mà có thể do nó hàm chứa nói đến sự không có tên tuổi, không nổi tiếng, không đảm bảo, chất lượng kém...

Được sử dụng nhiều nhất trong các máy tính tự lắp ráp ở Việt Nam là các loại nguồn có thương hiệu chưa được khẳng định đẳng cấp này. Chúng thường được bán kèm với một vỏ máy tính với giá khá thấp. Thông thường, khi gắn với vỏ máy tính, cả bộ này được bán với giá từ 15-25 USD. Khi bán riên lẻ, chúng thường có định mức khoảng 10-20 USD. Nếu như trừ đi các khoản thuế, lợi nhuận thì giá thành sản xuất của chúng là tương đối thấp. Tôi thì không cho rằng giá thấp là kém chất lượng, nhưng giá thấp quá, kết hợp với quan sát, đo kiểm để đánh giá về nó thì cũng có thể nói rằng "tiền nào của ấy".

Nó có đáng tin cậy hay không? Tôi nghĩ là không. Rất nhiều sự cố, lỗi được xuất phát từ các nguồn này mà cả những người sử dụng máy tính một cách kinh nghiệm lại đổ lỗi cho các thiết bị khác mà không nghĩ đến nó. Nếu nói một cách ví von rằng nguồn máy tính cũng giống như con tim của mỗi người, nếu có bệnh tật gì khiến cho nó không cung cấp đủ lượng máu đến các bộ phận khác của cơ thể, lúc đó chắc rằng các bộ phận này sẽ hoạt động không được như ý muốn.

Vậy bạn nên làm gì nếu như đang sử dụng các nguồn này? Nếu giá trị của chiếc máy tính của bạn là thấp, hãy bằng lòng với nó để bớt tốn kém. Nếu như chiếc máy tính của bạn được trang bị các linh kiện đắt tiền hơn, hãy nghĩ đến việc thay thế nó. Nếu bạn không quá sốt ruột hoặc chưa đến kỳ lĩnh lương, hãy chờ một vài tuần, sau khi tôi viết bài "Vỏ máy tính", có lẽ bạn sẽ đổi ý thay thế luôn cả chiếc vỏ máy tính vốn được mua cùng chiếc nguồn máy tính của bạn với giá rẻ.

NHỮNG LƯU Ý THÊM

Phần cắm cung cấp cho màn hình máy tính

Một số nguồn máy tính có các loại đầu ra cung cấp điện cho màn hình máy tính, các đầu ra này đơn thuần chỉ là các ổ cắm được gắn nhờ trên chúng mà không có công dụng ổn định hay điều chỉnh. Tuy nhiên có một vài nguồn máy tính có thiết kế một mạch lọc nhiễu cho đầu cắm cấp nguồn cho màn hình máy tính. Tôi đã gặp ở nguồn mang nhãn hiệu Codegen có thiết kế mạch này.

Ở các nguồn chất lượng cao hầu như không xuất hiện các loại ổ cắm đầu ra cấp điện cho màn hình máy tính. Nguyên nhân có thể chúng chiếm một vị trí làm giảm độ thông thoáng của nguồn ở phía mặt sau và không muốn có ảnh hưởng của nhiễu xuất hiện từ phía màn hình máy tính đến nguồn. Như vậy tại sao các nguồn điện trên thị trường lại hay có các đầu cắm này cho màn hình ? Tôi cho rằng đây là một thiết kế nhằm tạo ra sự đơn giản, thuận tiện để lắp ghép một hệ thống máy tính với chỉ có một đầu cắm vào duy nhất.

Cháy cầu chì

Đa số các nguồn máy tính thường được trang bị một cầu chì ống (thuỷ tinh) có kích thước nhỏ để bảo vệ ngắn mạch đầu vào (bảo vệ cho lưới điện và cho các linh kiện trong nguồn, tránh gây hoả hoạn phát sinh). Điểm đặc biệt là cầu chì này không được thiết kế để dễ dàng thay thế, chúng thường được hàn trực tiếp vào bản mạch của nguồn.

Trong các thường hợp nguồn gặp sự cố, hư hỏng, không còn hoạt động được thì có một trong các nguyên nhân là cầu chì bị đứt. Nếu đã hết hạn bảo hành thì người dùng có thể gỡ tem bảo hành để tự thay thế cầu chì này (cần có đồng hồ đo, mỏ hàn điện).

Nối đất

Mức điện áp 0V (hay GND) ở đây có bằng với mức 0V tuyệt đối hay không? Không, bởi vì có thể vỏ máy tính của bạn không được nối với đất, hoặc là ổ cắm của chiếc máy tính của bạn không thuộc loại 3 chân.

Không phải là thừa khi các nguồn điện dân dụng khác nhau lại có 3 chân cắm, trong đó có một chân được nối đất. Ngoài các mức an toàn thì nối đất khá quan trọng cho sự hoạt động của cả máy tính bởi vì chúng có thể giúp hạn chế tình trạng tĩnh điện tập trung tại vỏ hoặc các linh kiện khác trong máy tính (hoặc còn được gọi là khử tĩnh điện, cũng tương tự như việc sử dụng vòng đeo tay khử tĩnh điện được nối với vỏ máy tính hoặc nối đất để hạn chế hư hỏng các linh kiện khi lắp ráp).

Cắm nhầm mức điện áp

Một thắc mắc mà tôi gặp phải trong quá trình xem kết quả các từ khoá đã đẫn đến blog của tôi là thắc mắc về sự cắm nhầm điện. Có một số trường hợp như sau:

* Nguồn 220V nhưng cắm điện áp 110V AC: Vấn đề này không đáng e ngại bởi vì chúng chỉ tương đương với chế độ điện áp thấp của mức 220V mà thôi.

* Nguồn 110V cắm vào điện 220V. Trên thực tế thì việc nhập nguồn nguyên chiếc loại 110V về Việt Nam là hiếm (dành cho thay thế các loại nguồn của các máy tính của các quốc gia khác sử dụng mức 110V mà thôi), đa phần là gạt nhầm sang mức điện áp 220V sang nấc 110V rồi sử dụng với lưới điện 220V. Trường hợp này bạn tháo PSU ra, kiểm tra các linh kiện bên trong xem có hiện tượng nổ tụ (hai tụ to nhất của nguồn) hoặc hư hỏng nổ, vỡ các linh kiện khác hay không và xem xét đến cầu chì (bằng thuỷ tinh, có một sợi dây ở bên trong). Đa phần thì hiện tượng cắm nhầm điện này chỉ gây cháy cầu chì và chưa kịp làm nổ tụ lọc nguồn phần đầu vào bởi vì các tầng sau của mạch thì chúng được bảo vệ khá tốt về mức điện áp. Bạn chỉ việc tìm kiếm một loại cầu chì khác tương đương (về trị số cường độ dòng điện) và hàn thay thế vào mạch của nguồn.

Sau khi hàn thay thế, cần thực hiện thử kiểm tra (test) nguồn trước khi cắm vào máy tính, tức là cắm điện vào nguồn, đo mức điện áp 5V stand-by có hoạt động hay không (nếu không thì cách sửa trên không giải quyết được vấn đề, bạn cần đưa ra nơi sửa chữa chuyên nghiệp hoặc mua nguồn mới). Tiếp sau đó thử nghiệm bằng cách kích hoạt nguồn hoạt động bằng cách đấu chân 14 vào bất kỳ mức điện áp 0V (GND) nào, đo các mức điện áp để kiểm tra. (Lưu ý rằng đo mức điện áp ở chế độ không tải như vậy thì nguồn có thể điều chỉnh sai lệch so với mức chuẩn, do đó nếu có thấy mức 12V quá cao hoặc quá thấp cũng chưa chính xác là mức điện áp hoạt động của nguồn.

Lưu ý rằng một số nguồn noname có chất lượng kém (như hình minh hoạ phía trên) thì có thể không có cầu chì.

XU THẾ PHÁT TRIỂN

Xu thế tiếp theo về sau này các nguồn máy tính tôi nghĩ sẽ là sự điều khiển đến các mức điện áp như hãng Gigabyte đã từng sản xuất.

Gần đây, tôi đọc được một thông tin khác thú vị trên một bài báo rằng: "tương lai nguồn máy tính sẽ chạy bằng gas" với nội dung như sau: "Bên trong hộp nhôm 4 x 6 cm là hợp chất hydro có thể giải phóng 9,3 lít khí gas. Hợp chất này cần được đốt nóng trước khi sử dụng và sau đó, sức nóng tự nhiên tỏa ra từ laptop đang hoạt động sẽ đủ để kích hoạt năng lượng". Tôi nghĩ rằng đây có thể là một phương thức sản xuất pin máy tính chứ không phải dạng nguồn[1]. Nhưng mà, biết đâu đấy ^_^.

Chú thích

1^. Tương lai nguồn máy tính sẽ chạy bằng gas, Phương Thúy (theo The Inquirer) đăng trên VnExpress, 02/2008

______________________

Minh Linh (2008)

(Bài viết này trước đây đã được tôi đưa lên Wikipedia tiếng Việt và được phân phối theo giấy phép GNU, tôi công nhận bài viết gốc là của mình và chịu trách nhiệm hoặc chứng minh khi cần thiết. Tình trạng bài hiện tại đã được cải thiện và mở rộng hơn nhiều so với phiên bản bài xuất hiện trước đó).

(Chưa hoàn thiện)

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

0 nhận xét/bình luận

Thứ bảy, ngày 26 tháng tư năm 2008

Loa máy tính (computer speaker)

Loa máy tính (computer speaker) là bộ thiết bị dùng để phát ra âm thanh phục vụ nhu cầu làm việc và giải trí của con người với các nguồn âm thanh xuất phát từ máy tính. Loa máy tính thường được kết nối với máy tính cá nhân thông qua ngõ xuất audio của bo mạch âm thanh (sound card). Chúng gồm hai dạng hình thức: Tích hợp sẵn trong máy tính hoặc là một thiết bị ngoại vi đặt bên ngoài máy tính. Đây là một định nghĩa cho phù hợp với tên "loa máy tính", tuy nhiên loa máy tính hoàn toàn tương thích với bất kỳ hệ thống hoặc thiết bị phát âm thanh nào khác: thiết bị giải trí số cá nhân, đầu phát CD/VCD/DVD/Blu-ray...)

Một bộ loa thông thường gồm 1 loa trầm và hai loa vệ tinh (loa 2.1). (Ảnh minh hoạ là bộ loa Altec Lansing MX 5021 [Nguồn ảnh]

Loa máy tính thường được thiết kế kết hợp các loa thông thường trở thành các hệ thống loa nhỏ gọn phù hợp với người sử dụng máy tính. Nếu sử dụng để nghe nhạc, xem video thông thường (từ băng video hoặc VCD, SVCD) thì chất lượng âm thanh cảm nhận từ các hệ thống loa máy tính có thể kém hơn so với hệ thống âm thanh giải trí dân dụng. Nhưng với mục đích giải trí khác biệt như chơi game thì hệ thống loa dân dụng lại không thể đáp ứng được.

Tại sao lại phân biệt loại loa máy tính

Sự thua kém của hệ thống loa máy tính thường là chất lượng âm trầm. Đối với hệ thống loa dân dụng do có các thùng loa kích thước lớn, với ít nhất hai thùng loa nên tạo ra âm trầm chắc, mạnh. Loa máy tính chỉ bao gồm một thùng loa trầm, màng loa kích thước giới hạn, thùng loa bị chiếm nhiều diện tích bởi các linh kiện chế tạo amply nên cho âm thanh thường không đạt như hệ thống loa dân dụng.

Sự lợi thế hơn ở loa máy tính là khi sử dụng chơi game trên máy tính: với các hệ thống loa 5.1 hoặc 7.1 sẽ diễn tả đầy đủ âm thanh của game. Game thủ có thể hòa mình và cảm nhận mọi âm thanh từ các hướng trong game để định hướng chính xác cho nhân vật mình nhập vai hoặc khi đua xe, game thủ có thể nhận rõ xe đối phương ở phía sau, vượt bên phải hay bên trái mình.

Khi mà hiện nay các loại video chứa trên các đĩa quang có dung lượng lớn (như DVD, Blu-ray và các chuẩn đĩa mới) trở lên thông dụng thay thế hoàn toàn các thể loại phim phát hành trên VCD, người sử dụng dần sở hữu các thiết bị có khả năng tương thích với chuẩn HD thì sự thưởng thức video trở lên hoàn hảo hơn. Khi đó âm thanh trong phim được tái hiện sống động, đầy đủ với các hệ thống loa 5.1 (trở lên), và chỉ khi này thì hệ thống loa dân dụng mới chuyển sang sử dụng nhiều kênh giống như loa máy tính chất lượng cao.

Phân loại loa máy tính

Cách thức phân loại

Có nhiều cách phân biệt loa máy tính khác nhau, theo các thói quen, người sử dụng có thể phân biệt theo hãng sản xuất hoặc theo các loại loa vệ tinh và loa trầm. Cách gọi tên theo hãng chỉ là một thói quen, khó có thể hình dung được một cách tổng thể về loa. Theo một cách chính thống, ta cần gọi tên theo số các loa vệ tinh và loa trầm hiện có trong hệ thống, trong từng trường hợp cụ thể sẽ kết hợp với hãng và model của từng loa riêng biệt.

Theo cách này, để dễ trình bày thì tôi quy quy ước dạng X.Y, trong đó: X là số đường tín hiệu cho các loa vệ tinh; Y là số đường tín hiệu cho loa trầm

Trong thời điểm hiện tại, Y chỉ có thể bằng 0 hoặc bằng 1, tương ứng với chỉ có một loa trầm, và do đó sẽ chỉ có các loại loa X.0 hoặc X.1. Vậy có khi nào có hai loa trầm hay không? Thực tế là có thể các hệ thống loa 2.0 cũng là hai loa trầm, nhưng đường tín hiệu âm thanh đầu ra hiện nay chưa thết kế cho độc lập cho 2 đường loa trầm. Tuy nhiên, có thể trong tương lai có thể có các hệ thống nhiều loa trầm độc lập và khi đó Y=2 hoặc nhiều hơn nữa (bạn có thể xem về cách bố trí hệ thống loa 10.2 ở phía dưới để thấy điều này không là vô lý).

Cụ thể, theo phân loại này có các loại loa như sau:

* 2.0: Hai loa thông thường, không có loa trầm: Là hệ thống loa cơ bản nhất, hoàn toàn giống như các loa

* 2.1: Hai loa vệ tinh, một loa trầm.

* 3.1: Ba loa vệ tinh, một loa trầm

* 4.0: Bốn loa vệ tinh, không có loa trầm.

* 5.0: Năm loa vệ tinh, không có loa trầm (hiếm thấy trên thị trường Việt Nam, mặc dù Windows XP công nhận điều này trong phần lựa chọn thiết đặt loa của hệ điều hành)

* 5.1: Năm loa vệ tinh, một loa trầm.

* 6.0: Sáu loa vệ tinh.

* 6.1: Sáu loa vệ tinh, một loa trầm

* 7.1: Bộ loa gồm 7 loa vệ tinh và 1 loa trầm.

Những cách phân biệt loại loa như trên là phụ thuộc vào các dạng đường tín hiệu cung cấp cho loa. Điều này tưởng chừng như vô lý nhưng nếu bạn xem phần dưới đây sẽ thấy chúng hợp lý trong các trường hợp cụ thể.

Tưởng loa 4.1, nhưng không phải!

Trên thực tế, có nhiều loại loa được coi là 4.1 (bốn loa vệ tinh và một loa trầm) nhưng thực chất chúng lại không được coi là 4.1. Loại loa này rất phổ biến trên thị trường, cũng được nhiều cửa hàng ghi rằng 4.1, vậy điều này là thế nào?

Để phân biệt đúng 4.1 bạn cần chú ý đến kến nối tín hiệu đầu vào của loa: Nếu đầu vào chỉ thực sự có hai đường tín hiệu vào (ký hiệu L và R hoặc Left và Right) thì loa đó trên thực tế chỉ được coi là loa stereo mặc dù nó có bao gồm bao nhiêu loa vệ tinh đi chăng nữa.

Điều dễ nhầm lẫn là mặc dù chỉ có hai đường tín hiệu vào thì các loa lại bố trí một loạt các đầu vào khác (xem phần sau), do đó người sử dụng dễ nhầm tưởng rằng chúng là các đầu vào cho các loa vệ tinh.

Với các loại loa này thì đường tín hiệu 2.0 (đơn thuần giống như các đầu ra thông thường) sẽ được phân tách như sau:

* Loa trầm được lọc tín hiệu từ cả hai đường để lấy các tần số thấp.

* Các loa trái/phải (L, R) phía trước được tách thành stereo, tương ứng với các loa phía sau cùng vị trí cũng sẽ phát âm thanh tương tự như các loa cùng vị trí ở phía trước.

Như vậy, về mặt hiện ứng âm thanh thì hệ thống loa "được coi là 4.1" này không khác gì các hệ thống loa 2.0 thông thường (bởi chúng không có cả đường tín hiệu cho loa siêu trầm nên chưa cả được gọi là loa 2.1 một cách đúng nghĩa). Các loa phía sau chỉ có thể phát các âm thanh một cách bổ trợ cho cường độ mạnh thêm, chứ không có một công dụng nào về hiệu ứng lập thể. Do đó nếu bạn muốn thưởng thức âm thanh một cách bình thường thì những loại loa này có thể tạm chấp nhận được, nhưng nếu như muốn mua một bộ loa để có thể thưởng thức được các âm thanh xoay vòng thì cần kiểm tra kỹ chúng cho đảm bảo mua được đúng chủng loại.

Các kiểu ngõ tín hiệu vào/ra của loa máy tính

Ngõ vào tín hiệu:

Loại giắc cắm RCA (quen gọi là giắc hoa sen) dùng cho đường tín hiệu audio và video thông dụng.

Loại giắc cắm thông dụng cho tín hiệu audio dùng trong máy tính có kích thước 3,5mm (hai hình giữa).

Các loa máy tính bao giờ cũng phải có các đường tín hiệu vào, (tất nhiên rồi, bởi chúng không thể tự sản sinh ra âm thanh) trong trường hợp này chúng giống như các loại amply công suất trong các dàn âm thanh dân dụng được kết hợp luôn với loa (trong giải trí dân dụng, loa thường ít khi được tích hợp sẵn công suất, tôi chỉ gặp một số loại loa của hãng Nammon trước đây ở Việt Nam hoặc loại loa S70 của Nga, tuy nhiên chất lượng của chúng thường không cao)

Ngõ đầu tín hiệu đầu vào loa máy tính gồm nhiều loại: Ngõ tương tự (analog) thông thường và ngõ vào tín hiệu số (digital).

* Tín hiệu đầu vào tương tự: Là chuẩn đầu vào thông dụng nhất trong loa máy tính và các hệ thống dàn âm thanh giải trí dân dụng. Với kiểu này có thể kết nối loa với Tivi, đầu CD, VCD, DVD, máy nghe MP3...

* Tín hiệu đầu vào số (coaxial: ngõ đồng trục hay optical: ngõ quang): Là kiểu kết nối thông qua tín hiệu số, tín hiệu truyền đến loa được chính xác và loại bỏ nhiễu có thể xuất hiện trên đường truyền so với kiểu tín hiệu tương tự. Do vậy ngõ tín hiệu số chỉ xuất hiện trên các hệ thống loa máy tính cao cấp, với giá thành cao (khoảng trên 100USD trở lên).

* Đầu vào tín hiệu đặc biệt, khác thường, ví dụ các loa sử dụng đầu vào theo kết nối USB (ở một số loại loa đặc biệt).

Đối với đầu tín hiệu tương tự đầu vào, cụ thể có các loại đầu vào như sau:

* AUX: Đường tín hiệu pha trộn: Có thể dùng đường tín hiệu này để kết hợp nhiều nguồn âm thanh để phát trên loa trong cùng một thời điểm.

* VCD, DVD, hoặc các loại nguồn tín hiệu dân dụng.

* Đầu vào từ bo mạch âm thanh hoặc bo mạch chủ của máy tính (đối với các loại máy có phần xử lý âm thanh tích hợp trên bo mạch chủ): Thông thường các loại đầu vào này có giắc cắm 3,5 mm (giống như các loại giắc cắm tai nghe thông thường)

Thông thường, một loa máy tính có thể có đồng thời cả hai loại đầu vào tương tự: loại ngõ "hoa sen" và giắc cắm 3,5 mm để có thể phù hợp với tất cả các dạng đầu vào tín hiệu.

Ngõ vào điều khiển

* Một số loa máy tính có các loại giắc cắm để kết nối với các bộ phận điều khiển âm lượng, âm sắc...Bộ phận này như một bộ điều khiển từ xa, nhưng được thiết kế dây dẫn để có thể truyền tín hiệu trực tiếp vào loa qua dây dẫn. Đây là cách điều khiển thuận lợi cho người sử dụng (không phải điều khiển trực tiếp tại loa trầm) và làm giảm giá thành cho những bộ loa mong muốn có khả năng điều chỉnh từ xa, giúp thuận tiện cho người sử dụng.

* Một ngõ vào dạng vô hình khác là đầu thu IR đối với các bộ điều khiển từ xa (giống như các bộ điều khiển từ xa của thiết bị điện tử dân dụng thông thường)

* Các ngõ điều khiển khác như bộ đầu thu sóng radio giúp cho các bộ điều khiển không bị giới hạn bởi các đồ vật làm cản trở ánh sáng hồng ngoại như loại điều khiển từ xa kể trên.

Ngõ ra

Ngõ ra của loa máy tính bao gồm hai loại:

* Đường công suất âm thanh đầu ra cho các loa vệ tinh.

* Đường âm thanh dành cho tai nghe. Đường này có thể gắn trên loa, trên hệ thống amply rời của loa hoặc trên bộ điều khiển từ xa có dây của một số loại loa.

* Đường tín hiệu đầu ra (rất ít gặp, bởi loa máy tính không phải là một hệ thống tốt cho việc xuất ra các âm thanh được xử lý trong nó)

Điều khiển loa máy tính

Do đặc tính khuếch đại công suất trong loa máy tính nên bao giờ loa máy tính cũng có núm chỉnh âm lượng (volume).

Các điều khiển khác tùy từng loại, có thể bao gồm:

* Điều chỉnh tổng thể bằng thiết bị điều khiển từ xa: Giống như các thiết bị giải trí gia đình khác (TV, đầu đọc CD/DVD...) dùng điều khiển toàn bộ hoặc một phần chức năng của loa.

* Điều chỉnh sơ lược về tần số phát (núm tone): Núm này dùng để điều chỉnh phạm vi tần số được phát trên loa máy tính giúp người nghe có thể điều chỉnh âm thanh tổng thể tăng hoặc giảm dải tần số cao (treble). Thực chất trong mạch khuếch đại, núm điều chỉnh này chỉ bao gồm một tụ điện nối tiếp với một biến trở để có thể loại bỏ bớt thành phần tín hiệu có tần số cao.

* Điều chỉnh tần số trầm và cao (bass và treble): Một số loa có hai nút riêng biệt để điều chỉnh cường độ phát của âm trầm và âm thanh ở tần số cao (loại này có nguyên lý khác biệt với núm tone trình bày ở trên.

* Điều chỉnh lựa chọn ngõ vào: Với loại loa có nhiều đầu vào trên loa thường có ít nhất một nút điều khiển lựa chọn đầu vào âm thanh phát chính thức cho loa.

* Điều chỉnh âm thanh giả lập: Một tính năng cộng thêm cho loa máy tính để có thể phát các âm thanh xoay vòng giả lập được thực hiện trực tiếp trên loa (so với cách tạo trên các phần mềm). Chức năng này có thể sử dụng cho việc phát đầy đủ âm thanh trên hệ thống loa có nhiều loa vệ tinh (từ 4.1 trở lên) nhưng bo mạch âm thanh chỉ hỗ trợ 2 ngõ ra âm thanh. Chất lượng âm thanh giả lập tạo ra trên loa thường không thể bằng các hiệu ứng tạo ra do chính bo mạch âm thanh tạo ra trên phần cứng hoặc các trình điều khiển của nó được cài đặt trên hệ điều hành (một số loại bo mạch âm thanh của Creative, Realtek thì thường có các tính năng equalizer và phần hiệu ứng giả lập).

Cách sắp xếp loa hợp lý

Sơ đồ bố trí một hệ thống loa 7.1 và có thể áp dụng cho các loại loa 5.1, 2.1, 2.0...bằng cách bỏ các loa không có ra khỏi sơ đồ. Riêng vị trí loa trầm là không bắt buộc bởi âm trầm không có định hướng rõ rệt.

Sắp xếp loa hợp lý là hình thức dùng để thiết đặt các loa tại các vị trí khác nhau để có thể cảm nhận được âm thanh phát lại đúng như khi đã ghi âm hoặc được điều chế các kênh khi xử lý âm thanh trước khi ghi ra đĩa. Mặc dù rằng trong thưởng thức âm nhạc nếu như có sắp xếp ngược nhau ở một số trường hợp (như trái sang phải và ngược lại của dòng loa 2.X) thì cũng không ảnh hưởng nhiều, nhưng trong trường hợp xem phim hoặc chơi game thì sự sắp xếp không đúng sẽ tạo ra những mâu thuẫn: Ví dụ như trong một đoạn phim nếu như thấy rằng ô tô đi từ phía bên phải sang bên trái của khung hình mà loa lại cho biết rằng nó chạy từ trái sang phải thì sẽ gây cảm giác không đồng nhất; Ví dụ khác khi chơi game hành động kẻ địch ở ngoài khung hình đang phát tiếng động ở phía bên trái mà lại xuất hiện trong khung hình phía bên phải thì sẽ có thể khiến người chơi mất tính định hướng.

Các trường hợp khác thì cách sắp xếp loa đúng với thiết kế sẽ giúp cho sự tạo giả lập hiệu ứng của trình điều khiển bo mạch âm thanh, phần mềm chơi nhạc và các plug-in hiệu ứng của nó sẽ phát huy tác dụng tốt hơn.

Sắp xếp loa hợp lý bao gồm hai bước sau:

Bố trí các loa theo vị trí

Với các hệ thống loa X.1 (với X là số loa vệ tinh) cách bố trí cơ bản trong điều kiện lý tưởng như sau:

* Loa 2.0: Bố trí hai bên màn hình hoặc phía sau của màn hình, chú ý về vị trí trái/phải để đảm bảo đúng âm thanh khi chơi game.

* Loa 2.1: Bố trí như loa vệ tinh như loa 2.0, thùng loa trầm đặt dưới đất, tốt nhất đặt gần góc phòng để tăng hiệu ứng âm trầm.

* Loa 4.0: Bố trí hai loa phía trước và hai loa phía sau theo đúng quy ước trái/phải. Không có loa trầm.

* Loa 4.1: Hai loa vệ tinh phía trước và loa trầm bố trí như loa 2.1, hai loa sau đặt phía sau của tai người ngồi trước màn hình máy tính.

* Loa 5.1: Bố trí như hệ loa 4.1, thêm loa giữa đặt tại phía trên của màn hình (nếu là loại màn hình CRT) hoặc có thể treo trên tường phía sau màn hình (đối với loại tinh thể lỏng)

* Loa 7.1: Bố trí như 5.1, thêm hai loa hai bên đặt hai bên ngang tai người sử dụng máy tính. Một cách khác khi bố trí loa 7.1 là đặt hai loa ngang tai sang vị trí như hai loa vệ tinh của hệ 5.1 nhưng đối xứng ra xa màn hình hơn so với hai loa vệ tinh phía trước.

Trong một số loại loa máy tính có đủ đường tín hiệu vào theo các tiêu chuẩn X.1 nhưng số loa vệ tinh không đúng là X thì có thể sắp xếp các loa kết hợp ở phía trước giống như các loa máy tính kiểu của loa (X-2).1 bởi các loa phía sau có thể được tích hợp sẵn vào các loa phía trước nhưng xoay hướng để giả lập hệ loa với nhiều loa vệ tinh hơn (Ví dụ có các hệ thống có đầy đủ đường vào theo chuẩn 5.1 nhưng thực chất chỉ có 3 loa vệ tinh thì hai loa phía sau được gắn cùng với các loa phía trước nhưng bố trí hướng phát lệch đối xứng về hai bên)

Hiệu chỉnh vị trí trên jack cắm tín hiệu hoặc bằng phần mềm

Trong mọi trường hợp sau khi lắp đặt các loa vệ tinh, cần phải kiểm tra các vị trí của chúng để đảm bảo tính đúng đắn của các kênh trái và phải. Thông thường các bo mạch âm thanh đều có các phần mềm kèm theo cho phép kiểm tra vị trí theo cách trực quan: Phát tiếng riêng từng loa một và thể hiện trên màn hình để người sử dụng có thể kiểm tra vị trí của chúng để điều chỉnh cho đúng.

Hệ thống loa 10.2 có thể sẽ được sử dụng trong tương lai dành cho thưởng thức âm nhạc, phim trong phạm vi gia đình.

Tuy nhiên, như trên đã nói, cách sắp xếp các loa như vậy chỉ đạt được đúng cảm nhận âm thanh trong điều kiện lý tưởng: Có nghĩa là một căn phòng không quá lớn để loãng âm, không quá nhỏ để phản xạ âm tạo âm vang dội từ nhiều hướng trở thành hỗn tạp, mất định hướng. Bố trí hệ thống máy tính và hệ thống loa X.1 không bị lệch so với không gian của phòng.

Trong các trường hợp không thể bố trí lại hệ thống máy tính và loa đối xứng ở trong phòng, hoặc có nhiều đồ vật được bố trí trước đó, cần thiết đặt đồng thời cả các loa và cách bố trí để đảm bảo người nghe là trung tâm của hệ thống âm thanh. Việc thiết đặt này bao gồm hiệu chỉnh tại từng loa trên phần mềm của bo mạch âm thanh đi kèm hoặc trên chính các phần mềm chơi nhạc.

Cấu tạo của loa máy tính

Loa vệ tinh thường được đặt gần màn hình máy tính nên chúng thường được chế tạo với vỏ loa chống từ trường. Do cấu tạo của loa sử dụng các nam châm vĩnh cửu nên việc đặt cạnh các màn hình CRT có thể gây lên hiện tượng nhiễm từ đối với màn hình, do đó lớp vỏ loa vệ tinh được bọc một lớp kim loại có khả năng ngăn chặn từ trường ảnh hưởng ra không gian bên ngoài.

Ở loa tầm trung và tầm thấp, loa vệ tinh thường chỉ sử dụng một loa hoặc hai loa nhưng cùng kích thước màng loa nên chưa tái hiện đầy đủ dải âm trung và giải cao, trong trường hợp này người sử dụng có thể gắn thêm một loa tăng cường tiếng treble (nên sử dụng các loa cóc dụng cho hệ thống loa dân dụng) thông qua một tụ (tụ giấy hoặc tụ hóa) dung lượng 1 đến 4,7 micro fara, điện áp tối thiểu 50V. Mục đích của tụ điện có điện dung nhỏ nhưng điện áp chịu đựng lớn là chúng nhằm cho phép cho đi qua các giao động điện có tần số cao (cho dải âm cao) và chặn lại các thành phần của giao động điện có tần số thấp của loa trầm.

Cấu tạo của loa điện động, thường là loại loa thông dụng nhất sử dụng trong các loa máy tính. [nguồn ảnh]

Loa trầm thường có thùng loa gắn các linh kiện của bộ khuếch đại công suất nên cần giải quyết các vấn đề:

* Thùng loa thường được thiết kế để nén và cộng hưởng âm với nguyên lý nén giống như các loa nén (tên gọi khác: loa nón).

* Mạch công suất phải được thiết kế đặc biệt với các linh kiện được định vị chống rung bằng keo đổ trùm bao phủ;

* Hệ thống tản nhiệt bố trí hợp lý ra phía ngoài thùng (đối với loại loa có công suất lớn) để tránh làm tăng nhiệt độ bên trong thùng. Tuy nhiên đối với các loại loa công suất nhỏ thì thường toả ra ít nhiệt, nên toàn bộ hệ thống tản nhiệt công suất có thể được gắn bên trong.

* Nguồn điện phải được chống nhiễu tuyệt đối với các dây tín hiệu tương tự đầu vào để tránh tạo âm nhiễu tại loa.

Với một số hệ thống loa máy tính dùng bộ khuếch đại công suất (amply) tách rời khỏi thùng loa trầm nên tạo nhiều thuận lợi hơn trong thiết kế và có thể cho chất lượng âm trầm cao hơn, tuy nhiên giá thành các hệ thống này thường cao hơn, thường nhắm vào người sử dụng cao cấp.

Một số loa máy tính khác thường

Ngoài các thể loại loa máy tính thông thường như ta thường thấy, thị trường hiện nay còn có các loại loa máy tính loại khác như sau:

Loa sử dụng nguồn điện trực tiếp trong máy tính: Các loa máy tính gắn ngoài thường có bộ khuếch đại công suất, do đó chúng cần cung cấp điện năng để hoạt động. Với người dùng không có nhu cầu cần phát âm thanh chất lượng cao với công suất lớn, một số nhà sản xuất đã thiết kế loại loa sử dụng điện năng trực tiếp từ máy tính. Điện năng cung cấp được lấy từ nguồn điện 5V của các cổng giao tiếp USB của máy tính (tương tự việc cung cấp điện năng cho một số loại ổ cứng di động gắn ngoài thông qua giao tiếp USB, nguồn này được cung cấp từ bo mạch chủ trong máy tính nên giới hạn bởi cường độ dòng điện nhất định, khoảng 1000 mA). Với khả năng cung cấp dòng điện giới hạn nên các loa này thường có công suất thấp (vài W).

Loa máy tính không sử dụng ngõ xuất audio của bo mạch âm thanh: Các loa loại này không sử dụng các bo mạch âm thanh thường thấy trên máy tính, chúng được tích hợp sẵn bo mạch âm thanh tại loa thông qua giao tiếp USB. Các loại loa này không yêu cầu có bo mạch âm thanh trên máy tính mà vẫn có thể phát âm thanh trực tiếp với các phần mềm chơi nhạc.

Một số loại bo mạch âm thanh loại đặt ngoài của Creative dành cho laptop cũng đã sử dụng cổng giao tiếp USB. Sự độc đáo này khiến cho nhiều người có thể nâng cấp chất lượng âm thanh của mình đối với các máy tính xách tay thế hệ cũ.

Xem thêm

Loa máy tính - Rộn ràng đón Tết, trên PC World Việt Nam, 12/2008; Giới thiệu một số loại loa máy tính tầm trung trong dịp tết 2009.

Tr Minh Linh (2007-2008)

[Gửi bài viết này cho bạn bè qua Yahoo! Messenger!]

0 nhận xét/bình luận

Thứ ba, ngày 22 tháng tư năm 2008

Ổ cứng (Hard Disk Drive)

Ổ cứng (Hard Disk Drive, viết tắt: HDD, còn gọi là "ổ đĩa cứng", "đĩa cứng") là thiết bị dùng để lưu trữ dữ liệu trên bề mặt các tấm đĩa hình tròn phủ vật liệu từ tính. Ổ cứng là loại bộ nhớ "không thay đổi" (non-volatile), có nghĩa là chúng không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn điện cho chúng.

Ổ cứng là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống bởi chúng chứa dữ liệu thành quả của một quá trình làm việc của những người sử dụng máy tính. Những sự hư hỏng của các thiết bị khác trong hệ thống máy tính có thể sửa chữa hoặc thay thế được, nhưng dữ liệu bị mất do yếu tố hư hỏng phần cứng của ổ cứng thường rất khó lấy lại được.

Một chiếc ổ cứng cổ điển của IBM

So sánh kích thước của ổ cứng 5,25" (phải) với loại 2,5" cho máy tính xách tay (trái)

Một ổ cứng của Toshiba kích thước 1,8" nhưng có chứa dung lượng tới 250 GB. Ảnh: Hexus

Ổ cứng thường được gắn liền với máy tính để lưu trữ dữ liệu cho dù chúng xuất hiện muộn hơn so với những chiếc máy tính đầu tiên.

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, ổ cứng ngày nay có kích thước càng nhỏ đi đến các chuẩn thông dụng với dung lượng thì ngày càng tăng lên. Những thiết kế đầu tiên ổ cứng chỉ dành cho các máy tính thì ngày nay ổ cứng còn được sử dụng trong các thiết bị điện tử khác như máy nghe nhạc kĩ thuật số, máy ảnh số, điện thoại di động thông minh (SmartPhone), máy quay phim kĩ thuật số, thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân...

Không chỉ tuân theo các thiết kế ban đầu, ổ cứng đã có những bước tiến công nghệ nhằm giúp lưu trữ và truy xuất dữ liệu nhanh hơn: ví dụ sự xuất hiện của các ổ cứng lai giúp cho hệ điều hành hoạt động tối ưu hơn, giảm thời gian khởi động của hệ thống, tiết kiệm năng lượng, sự thay đổi phương thức ghi dữ liệu trên các đĩa từ làm cho dung lượng mỗi ổ cứng tăng lên đáng kể, hiện nay (2008) thì ngay cả các ổ cưng có kích thước nhỏ (1,8") cũng có thể đạt tới dung lượng 250 GB[1].

CẤU TẠO Ổ CỨNG

Tóm tắt về cấu tạo của ổ cứng

Các chi tiết trên ổ cứng (hình vẽ mô phỏng)

Ổ đĩa cứng gồm các thành phần, bộ phận có thể liệt kê cơ bản như sau để bạn có một sự hình dung về bên trong của ổ cứng thông qua hình minh hoạ ngay phía trên, một số phần mở rộng hơn xin tiếp tục xem các mục tiếp theo.

Một đĩa cứng gồm các chi tiết chính sau:

Cụm đĩa: Bao gồm toàn bộ các đĩa, trục quay và động cơ.

Đĩa từ.

Trục quay: truyền chuyển động của đĩa từ.

Động cơ: Được gắn đồng trục với trục quay và các đĩa.

Cụm đầu đọc

* Đầu đọc (head): Đầu đọc/ghi dữ liệu

* Cần di chuyển đầu đọc (head arm hoặc actuator arm).

* Cụm mạch điện

Mạch điều khiển: có nhiệm vụ điều khiển động cơ đồng trục, điều khiển sự di chuyển của cần di chuyển đầu đọc để đảm bảo đến đúng vị trí trên bề mặt đĩa.

* Mạch xử lý dữ liệu: dùng để xử lý những dữ liệu đọc/ghi của ổ cứng.

* Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer): là nơi tạm lưu dữ liệu trong quá trình đọc/ghi dữ liệu. Dữ liệu trên bộ nhớ đệm sẽ mất đi khi ổ cứng ngừng được cấp điện.

* Đầu cắm nguồn cung cấp điện cho ổ cứng.

* Đầu kết nối giao tiếp với máy tính.

Các cầu đấu thiết đặt (tạm dịch từ jumper) thiết đặt chế độ làm việc của ổ cứng: Lựa chọn chế độ làm việc của ổ cứng (SATA 150 hoặc SATA 300) hay thứ tự trên các kênh trên giao tiếp IDE (master hay slave hoặc tự lựa chọn), lựa chọn các thông số làm việc khác...

Cấu tạo chi tiết

Các bộ phận tháo ra của một ổ cứng; [Nguồn ảnh: http://vi.wikipedia.org/wiki/H%C3%ACnh:HardDiskAnatomy(800px).jpg]

Các thành phần của một ổ cứng 3,5" được tháo rời. Lưu ý rằng các chi tiết này được đặt trên một bề mặt phản xạ tốt nên có thể gây ra cảm giác các linh kiện dày hơn bình thường

Vỏ đĩa cứng: Vỏ ổ cứng gồm các phần: Phần đế chứa các linh kiện gắn trên nó, phần nắp đậy lại để bảo vệ các linh kiện bên trong.

Vỏ ổ cứng có chức năng chính nhằm định vị các linh kiện và đảm bảo độ kín khít để không cho phép bụi được lọt vào bên trong của ổ cứng.

Ngoài ra, vỏ đĩa cứng còn có tác dụng chịu đựng sự va chạm (ở mức độ thấp) để bảo vệ ổ cứng.

Do đầu từ chuyển động rất sát mặt đĩa nên nếu có bụi lọt vào trong ổ cứng cũng có thể làm xước bề mặt, mất lớp từ và hư hỏng từng phần (xuất hiện các khối hư hỏng (bad block))... Thành phần bên trong của ổ cứng là không khí có độ sạch cao, để đảm bảo áp suất cân bằng giữa môi trường bên trong và bên ngoài, trên vỏ bảo vệ có các hệ lỗ thoáng đảm bảo cản bụi và cân bằng áp suất.

Đĩa từ

Đĩa từ (platter): Đĩa thường cấu tạo bằng nhôm hoặc thuỷ tinh, trên bề mặt được phủ một lớp vật liệu từ tính là nơi chứa dữ liệu. Tuỳ theo hãng sản xuất mà các đĩa này được sử dụng một hoặc cả hai mặt trên và dưới. Số lượng đĩa có thể nhiều hơn một, phụ thuộc vào dung lượng và công nghệ của mỗi hãng sản xuất khác nhau.

Mỗi đĩa từ có thể sử dụng hai mặt, đĩa cứng có thể có nhiều đĩa từ, chúng gắn song song, quay đồng trục, cùng tốc độ với nhau khi hoạt động.

Track

Track, Cylinder, Head...

Trên một mặt làm việc của đĩa từ chia ra nhiều vòng tròn đồng tâm thành các track.

Track có thể được hiểu đơn giản giống các rãnh ghi dữ liệu giống như các đĩa nhựa (ghi âm nhạc trước đây) nhưng sự cách biệt của các rãnh ghi này không có các gờ phân biệt và chúng là các vòng tròn đồng tâm chứ không nối tiếp nhau thành dạng xoắn trôn ốc như đĩa nhựa. Track trên ổ cứng không cố định từ khi sản xuất, chúng có thể thay đổi vị trí khi định dạng cấp thấp ổ đĩa (low format ).

Khi một ổ cứng đã hoạt động quá nhiều năm liên tục, khi kết quả kiểm tra bằng các phần mềm cho thấy xuất hiện nhiều khối hư hỏng (bad block) thì có nghĩa là phần cơ của nó đã rơ rão và làm việc không chính xác như khi mới sản xuất, lúc này thích hợp nhất là format cấp thấp cho nó để tương thích hơn với chế độ làm việc của phần cơ

Trên track chia thành những phần nhỏ bằng các đoạn hướng tâm thành các sector. Các sector là phần nhỏ cuối cùng được chia ra để chứa dữ liệu, thông thường thì một sector chứa dung lượng 512 byte.

Số sector trên các track là khác nhau từ phần rìa đĩa vào đến vùng tâm đĩa, các ổ cứng đều chia ra hơn 10 vùng mà trong mỗi vùng có số sector/track bằng nhau.

Cylinder

Tập hợp các track cùng cùng bán kính (cùng số hiệu trên) ở các mặt đĩa khác nhau thành các cylinder. Nói một cách chính xác hơn thì: khi đầu đọc/ghi đầu tiên làm việc tại một track nào thì tập hợp toàn bộ các track trên các bề mặt đĩa còn lại mà các đầu đọc còn lại đang làm việc tại đó gọi là cylinder (cách giải thích này chính xác hơn bởi có thể xảy ra thường hợp các đầu đọc khác nhau có khoảng cách đến tâm quay của đĩa khác nhau do quá trình chế tạo).

Trên một ổ cứng có nhiều cylinder bởi có nhiều track trên mỗi mặt đĩa từ.

Trục quay

Trục quay là trục để gắn các đĩa từ lên nó, chúng được nối trực tiếp với động cơ quay đĩa cứng. Trục quay có nhiệm vụ truyền chuyển động quay từ động cơ đến các đĩa từ.

Trục quay thường chế tạo bằng các vật liệu nhẹ (như hợp kim nhôm) và được chế tạo tuyệt đối chính xác để đảm bảo trọng tâm của chúng không được sai lệch - bởi chỉ một sự sai lệch nhỏ có thể gây lên sự rung lắc của toàn bộ đĩa cứng khi làm việc ở tốc độ cao, dẫn đến quá trình đọc/ghi không chính xác.

Đầu đọc/ghi

Đầu đọc đơn giản được cấu tạo gồm lõi ferit (trước đây là lõi sắt) và cuộn dây (giống như nam châm điện). Gần đây các công nghệ mới hơn giúp cho ổ cứng hoạt động với mật độ xít chặt hơn như: chuyển các hạt từ sắp xếp theo phương vuông góc với bề mặt đĩa nên các đầu đọc được thiết kế nhỏ gọn và phát triển theo các ứng dụng công nghệ mới.

Đầu đọc trong đĩa cứng có công dụng đọc dữ liệu dưới dạng từ hoá trên bề mặt đĩa từ hoặc từ hoá lên các mặt đĩa khi ghi dữ liệu.

Số đầu đọc ghi luôn bằng số mặt hoạt động được của các đĩa cứng, có nghĩa chúng nhỏ hơn hoặc bằng hai lần số đĩa (nhỏ hơn trong trường hợp ví dụ hai đĩa nhưng chỉ sử dụng 3 mặt).

Cần di chuyển đầu đọc/ghi

Cần di chuyển đầu đọc/ghi là các thiết bị mà đầu đọc/ghi gắn vào nó. Cần có nhiệm vụ di chuyển theo phương song song với các đĩa từ ở một khoảng cách nhất định, dịch chuyển và định vị chính xác đầu đọc tại các vị trí từ mép đĩa đến vùng phía trong của đĩa (phía trục quay).

Các cần di chuyển đầu đọc được di chuyển đồng thời với nhau do chúng được gắn chung trên một trục quay (đồng trục), có nghĩa rằng khi việc đọc/ghi dữ liệu trên bề mặt (trên và dưới nếu là loại hai mặt) ở một vị trí nào thì chúng cũng hoạt động cùng vị trí tương ứng ở các bề mặt đĩa còn lại.

Sự di chuyển cần có thể thực hiện theo hai phương thức:

* Sử dụng động cơ bước để truyền chuyển động.

* Sử dụng cuộn cảm để di chuyển cần bằng lực từ.

HOẠT ĐỘNG

Giao tiếp với máy tính

Toàn bộ cơ chế đọc/ghi dữ liệu chỉ được thực hiện khi máy tính (hoặc các thiết bị sử dụng ổ cứng) có yêu cầu truy xuất dữ liệu hoặc cần ghi dữ liệu vào ổ cứng. Việc thực hiện giao tiếp với máy tính do bo mạch của ổ cứng đảm nhiệm.

Ta biết rằng máy tính làm việc khác nhau theo từng phiên làm việc, từng nhiệm vụ mà không theo một kịch bản nào, do đó quá trình đọc và ghi dữ liệu luôn luôn xảy ra, do đó các tập tin luôn bị thay đổi, xáo trộn vị trí. Từ đó dữ liệu trên bề mặt đĩa cứng không được chứa một cách liên tục mà chúng nằm rải rác khắp nơi trên bề mặt vật lý. Một mặt khác máy tính có thể xử lý đa nhiệm (thực hiện nhiều nhiệm vụ trong cùng một thời điểm) nên cần phải truy cập đến các tập tin khác nhau ở các thư mục khác nhau.

Như vậy cơ chế đọc và ghi dữ liệu ở ổ cứng không đơn thuần thực hiện từ theo tuần tự mà chúng có thể truy cập và ghi dữ liệu ngẫu nhiên tại bất kỳ điểm nào trên bề mặt đĩa từ, đó là đặc điểm khác biệt nổi bật của ổ cứng so với các hình thức lưu trữ truy cập tuần tự (như băng từ).

Thông qua giao tiếp với máy tính, khi giải quyết một tác vụ, CPU sẽ đòi hỏi dữ liệu (nó sẽ hỏi tuần tự các bộ nhớ khác trước khi đến đĩa cứng mà thứ tự thường là cache L1-> cache L2 ->RAM) và đĩa cứng cần truy cập đến các dữ liệu chứa trên nó. Không đơn thuần như vậy CPU có thể đòi hỏi nhiều hơn một tập tin dữ liệu tại một thời điểm, khi đó sẽ xảy ra các trường hợp:

1. Ổ đĩa cứng chỉ đáp ứng một yêu cầu truy cập dữ liệu trong một thời điểm, các yêu cầu được đáp ứng tuần tự.

2. Ổ đĩa cứng đồng thời đáp ứng các yêu cầu cung cấp dữ liệu theo phương thức riêng của nó.

Trước đây đa số các ổ cứng đều thực hiện theo phương thức 1, có nghĩa là chúng chỉ truy cập từng tập tin cho CPU. Ngày nay các ổ cứng đã được tích hợp các bộ nhớ đệm (cache) cùng các công nghệ riêng của chúng (TCQ, NCQ) giúp tối ưu cho hành động truy cập dữ liệu trên bề mặt đĩa nên ổ cứng sẽ thực hiện theo phương thức thứ 2 nhằm tăng tốc độ chung cho toàn hệ thống.

Đọc và ghi dữ liệu trên bề mặt đĩa

Sự hoạt động của đĩa cứng cần thực hiện đồng thời hai chuyển động: Chuyển động quay của các đĩa và chuyển động của các đầu đọc.

Sự quay của các đĩa từ được thực hiện nhờ các động cơ gắn cùng trục (với tốc độ rất lớn: từ 3600 rpm cho đến 15.000 rpm) chúng thường được quay ổn định tại một tốc độ nhất định theo mỗi loại ổ cứng.

Khi đĩa cứng quay đều, cần di chuyển đầu đọc sẽ di chuyển đến các vị trí trên các bề mặt chứa phủ vật liệu từ theo phương bán kính của đĩa. Chuyển động này kết hợp với chuyển động quay của đĩa có thể làm đầu đọc/ghi tới bất kỳ vị trí nào trên bề mặt đĩa.

Tại các vị trí cần đọc ghi, đầu đọc/ghi có các bộ cảm biến với điện trường để đọc dữ liệu (và tương ứng: phát ra một điện trường để xoay hướng các hạt từ khi ghi dữ liệu).

Dữ liệu được ghi/đọc đồng thời trên mọi đĩa. Việc thực hiện phân bổ dữ liệu trên các đĩa được thực hiện nhờ các mạch điều khiển trên bo mạch của ổ cứng.

CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG Ổ CỨNG

S.M.A.R.T

S.M.A.R.T (Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology) là công nghệ tự động giám sát, chuẩn đoán và báo cáo các hư hỏng có thể xuất hiện của ổ cứng để thông qua BIOS, các phần mềm thông báo cho người sử dụng biết trước sự hư hỏng để có các hành động chuẩn bị đối phó (như sao chép dữ liệu dự phòng hoặc có các kế hoạch thay thế ổ cứng mới).

Trong thời gian gần đây S.M.AR.T được coi là một tiêu chuẩn quan trọng trong ổ cứng. S.M.A.R.T chỉ thực sự giám sát những sự thay đổi, ảnh hưởng của phần cứng đến quá trình lỗi xảy ra của ổ cứng (mà theo hãng Seagate thì sự hư hỏng trong đĩa cứng chiếm tới 60% xuất phát từ các vấn đề liên quan đến cơ khí): Chúng có thể bao gồm những sự hư hỏng theo thời gian của phần cứng: đầu đọc/ghi (mất kết nối, khoảng cách làm việc với bề mặt đĩa thay đổi), động cơ (xuống cấp, rơ rão), bo mạch của ổ đĩa (hư hỏng linh kiện hoặc làm việc sai).

S.M.A.R.T không nên được hiểu là từ "smart" bởi chúng không làm cải thiện đến tốc độ làm việc và truyền dữ liệu của ổ cứng. Người sử dụng có thể bật (enable) hoặc tắt (disable) chức năng này trong BIOS (tuy nhiên không phải BIOS của hãng nào cũng hỗ trợ việc can thiệp này).

Ổ cứng lai

Ổ cứng lai (hybrid hard disk drive) là các ổ cứng thông thường được gắn thêm các phần bộ nhớ flash trên bo mạch của ổ cứng. Cụm bộ nhớ này hoạt động khác với cơ chế làm việc của bộ nhớ đệm (cache) của ổ cứng: Dữ liệu chứa trên chúng không bị mất đi khi mất điện.

Trong quá trình làm việc của ổ cứng lai, vai trò của phần bộ nhớ flash như sau:

* Lưu trữ trung gian dữ liệu trước khi ghi vào đĩa cứng, chỉ khi máy tính đã đưa các dữ liệu đến một mức nhất định (tuỳ từng loại ổ cứng lai) thì ổ cứng mới tiến hành ghi dữ liệu vào các đĩa từ, điều này giúp sự vận hành của ổ cứng tối hiệu quả và tiết kiệm điện năng hơn nhờ việc không phải thường xuyên hoạt động.

* Giúp tăng tốc độ giao tiếp với máy tính: Việc đọc dữ liệu từ bộ nhớ flash nhanh hơn so với việc đọc dữ liệu tại các đĩa từ.

* Giúp hệ điều hành khởi động nhanh hơn nhờ việc lưu các tập tin khởi động của hệ thống lên vùng bộ nhớ flash.

* Kết hợp với bộ nhớ đệm của ổ cứng tạo thành một hệ thống hoạt động hiệu quả.

Những ổ cứng lai được sản xuất hiện nay thường sử dụng bộ nhớ flash với dung lượng khiêm tốn ở 256 MB bởi chịu áp lực của vấn đề giá thành sản xuất. Do sử dụng dung lượng nhỏ như vậy nên chưa cải thiện nhiều đến việc giảm thời gian khởi động hệ điều hành, dẫn đến nhiều người sử dụng chưa cảm thấy hài lòng với chúng. Tuy nhiên người sử dụng thường khó nhận ra sự hiệu quả của chúng khi thực hiện các tác vụ thông thường hoặc việc tiết kiệm năng lượng của chúng.

Trong thời điểm năm 2007, ổ cứng lai có giá thành khá đắt (khoảng 300 USD cho dung lượng 32 GB) nên chúng mới được sử dụng trong một số loại máy tính xách tay cao cấp. Trong tương lai, các ổ cứng lai có thể tích hợp đến vài GB dung lượng bộ nhớ flash sẽ khiến sự so sánh giữa chúng với các ổ cứng truyền thống sẽ trở lên khác biệt hơn.

THÔNG SỐ VÀ ĐẶC TÍNH CỦA Ổ CỨNG

Dung lượng

Dung lượng ổ cứng (Disk capacity) là một thông số thường được người sử dụng nghĩ đến đầu tiên, là cơ sở cho việc so sánh, đầu tư và nâng cấp. Người sử dụng luôn mong muốn sở hữu các ổ cứng có dung lượng lớn nhất có thể theo tầm chi phí của họ mà có thể không tính đến các thông số khác.

Dung lượng ổ cứng được tính bằng: (số byte/sector) × (số sector/track) × (số cylinder) × (số đầu đọc/ghi).

Đơn vị: Tính theo các đơn vị dung lượng cơ bản trong CNTT như: byte, kB MB, GB, TB. Theo thói quen trong từng thời kỳ mà người ta có thể sử dụng đơn vị nào, trong thời điểm năm 2007 người người ta thường sử dụng GB. Ngày nay dung lượng ổ cứng đã đạt tầm đơn vị TB nên rất có thể trong tương lai - theo thói quen, người ta sẽ tính theo TB.

Đa số các hãng sản xuất đều tính dung lượng theo cách có lợi (theo cách tính 1 GB = 1.000 MB mà thực ra phải là 1 GB = 1.024 MB) nên dung lượng mà hệ điều hành (hoặc các phần mềm kiểm tra) nhận ra của ổ cứng thường thấp hơn so với dung lượng ghi trên nhãn đĩa (ví dụ ổ cứng 40 GB thường chỉ đạt khoảng 37-38 GB).

Tốc độ quay của ổ cứng

Tốc độ quay của đĩa cứng thường được ký hiệu bằng rpm (viết tắt của: revolutions per minute) số vòng quay trong một phút.

Tốc độ quay càng cao thì ổ càng làm việc nhanh do chúng thực hiện đọc/ghi nhanh hơn, thời gian tìm kiếm thấp.

Các tốc độ quay thông dụng thường là:

* 3.600 rpm: Tốc độ của các ổ cứng đĩa thế hệ trước.

* 4.200 rpm: Thường sử dụng với các máy tính xách tay mức giá trung bình và thấp trong thời điểm 2007.

* 5.400 rpm: Thông dụng với các ổ cứng 3,5" sản xuất cách đây 2-3 năm; với các ổ cứng 2,5" cho các máy tính xách tay hiện nay đã chuyển sang tốc độ 5400 rpm để đáp ứng nhu cầu đọc/ghi dữ liệu nhanh hơn.

* 7.200 rpm: Thông dụng với các ổ cứng sản xuất trong thời gian hiện tại (2007)

* 10.000 rpm, 15.000 rpm: Thường sử dụng cho các ổ cứng trong các máy tính cá nhân cao cấp, máy trạm và các máy chủ có sử dụng giao tiếp SCSI

Các thông số về thời gian trong ổ cứng

Thời gian tìm kiếm trung bình

Thời gian tìm kiếm trung bình (Average Seek Time) là khoảng thời gian trung bình (theo mili giây: ms) mà đầu đọc có thể di chuyển từ một cylinder này đến một cylinder khác ngẫu nhiên (ở vị trí xa chúng). Thời gian tìm kiếm trung bình được cung cấp bởi nhà sản xuất khi họ tiến hành hàng loạt các việc thử việc đọc/ghi ở các vị trí khác nhau rồi chia cho số lần thực hiện để có kết quả thông số cuối cùng.

Thông số này càng thấp càng tốt.

Thời gian tìm kiếm trung bình không kiểm tra bằng các phần mềm bởi các phần mềm không can thiệp được sâu đến các hoạt động của ổ cứng.

Thời gian truy cập ngẫu nhiên

Thời gian truy cập ngẫu nhiên (Random Access Time): Là khoảng thời gian trung bình để đĩa cứng tìm kiếm một dữ liệu ngẫu nhiên. Tính bằng mili giây (ms). Đây là tham số quan trọng do chúng ảnh hưởng đến hiệu năng làm việc của hệ thống, do đó người sử dụng nên quan tâm đến chúng khi lựa chọn giữa các ổ cứng. Thông số này càng thấp càng tốt.

Các ổ cứng sản xuất gần đây (2008) có thời gian truy cập ngẫu nhiên trong khoảng: 5 đến 15 ms.

Thời gian làm việc tin cậy

Thời gian làm việc tin cậy MTBF: (Mean Time Between Failures) được tính theo giờ (hay có thể hiểu một cách đơn thuần là tuổi thọ của ổ cứng). Đây là khoảng thời gian mà nhà sản xuất dự tính ổ cứng hoạt động ổn định mà sau thời gian này ổ cứng có thể sẽ xuất hiện lỗi (và không đảm bảo tin cậy).

Một số nhà sản xuất công bố ổ cứng của họ hoạt động với tốc độ 10.000 rpm với tham số: MTBF lên tới 1 triệu giờ, hoặc với ổ cứng hoạt động ở tốc độ 15.000 rpm có giá trị MTBF đến 1,4 triệu giờ thì những thông số này chỉ là kết quả của các tính toán trên lý thuyết. Hãy hình dung số năm mà nó hoạt động tin cậy (khi chia thông số MTBF cho (24 giờ/ngày × 365 ngày/năm) sẽ thấy rằng nó có thể dài hơn lịch sử của bất kỳ hãng sản xuất ổ cứng nào, do đó người sử dụng có thể không cần quan tâm đến thông số này.

Bộ nhớ đệm

Bộ nhớ đệm (cache hoặc buffer) trong ổ cứng cũng giống như RAM của máy tính, chúng có nhiệm vụ lưu tạm dữ liệu trong quá trình làm việc của ổ cứng.

Độ lớn của bộ nhớ đệm có ảnh hưởng đáng kể tới hiệu suất hoạt động của ổ cứng bởi việc đọc/ghi không xảy ra tức thời (do phụ thuộc vào sự di chuyển của đầu đọc/ghi, dữ liệu được truyền tới hoặc đi) sẽ được đặt tạm trong bộ nhớ đệm.

Trong thời điểm năm 2007, dung lượng bộ nhớ đệm thường là 2 hoặc 8 MB cho các loại ổ cứng dung lượng đến khoảng 160 GB, với các ổ cứng dụng lượng lớn hơn chúng thường sử dụng bộ nhớ đệm đến 16 MB hoặc cao hơn. Bộ nhớ đệm càng lớn thì càng tốt, nhưng hiệu năng chung của ổ cứng sẽ chững lại ở một giá trị bộ nhớ đệm nhất định mà từ đó bộ nhớ đệm có thể tăng lên nhưng hiệu năng không tăng đáng kể.

Hệ điều hành cũng có thể lấy một phần bộ nhớ của hệ thống (RAM) để tạo ra một bộ nhớ đệm lưu trữ dữ liệu được lấy từ ổ cứng nhằm tối ưu việc xử lý đối với các dữ liệu thường xuyên phải truy cập, đây chỉ là một cách dùng riêng của hệ điều hành mà chúng không ảnh hưởng đến cách hoạt động hoặc hiệu suất vốn có của mỗi loại ổ cứng. Có rất nhiều phần mềm cho phép tinh chỉnh các thông số này của hệ điều hành tuỳ thuộc vào sự dư thừa RAM trên hệ thống.

Chuẩn giao tiếp

Có nhiều chuẩn giao tiếp khác nhau giữa ổ cứng với hệ thống phần cứng, sự đa dạng này một phần xuất phát từ yêu cầu tốc độ đọc/ghi dữ liệu khác nhau giữa các hệ thống máy tính, phần còn lại các ổ giao tiếp nhanh có giá thành cao hơn nhiều so với các chuẩn thông dụng.

Trước đây, các chuẩn ATA và SATA thế hệ đầu tiên được sử dụng phổ biến trong máy tính cá nhân thông thường trong khi chuẩn SCSI và Fibre Channel có tốc độ cao hơn được sử chủ yếu nhiều trong máy chủ và máy trạm. Gần đây, các chuẩn SATA thế hệ tiếp theo với tốc độ giao tiếp cao hơn đang được sử dụng rộng rãi trong các máy tính cá nhân sử dụng các thế hệ chipset mới.

Chuẩn

Standard Phát triển

(năm) Công bố

(năm) Loại bỏ

(năm) PIO

Modes DMA

Modes UDMA

Modes Parallel Speed

(MBps) Serial Speed

(MBps) Đặc tính

ATA-1 1988 1994 1999 02 0

8,33

Hộ trợ lên tới 136.9GB; BIOS issues not addressed

ATA-2 1993 1996 2001 04 02

16,67

Faster PIO modes; CHS/LBA BIOS translation defined up to 8.4GB; PC-Card

ATA-3 1995 1997 2002 04 02

16,67

SMART; improved signal integrity;

LBA support mandatory; eliminated single-word DMA modes

ATA-4 1996 1998

04 02 02 33,33

Ultra-DMA modes; ATAPI Packet Interface;

BIOS hỗ trợ tới 136.9GB

ATA-5 1998 2000

04 02 04 66,67

Faster UDMA modes; 80-pin cable with autodetection

ATA-6 2000 2002

04 02 05 100

100MBps UDMA mode; extended drive and BIOS support up to 144PB

ATA-7 2001 2004

04 02 06 133 150 133MBps UDMA mode; Serial ATA

ATA-8 2004

04 02 06 133 150 Phiên bản phụ

SMART = Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology

ATAPI = AT Attachment Packet Interface

MB = Megabyte; million bytes

GB = Gigabyte; billion bytes

PB = Petabyte; quadrillion bytes

CHS = Cylinder, Head, Sector

LBA = Logical block address

PIO = Programmed I/O

DMA = direct memory access

UDMA = Ultra DMA

Một số card mở rộng để phục vụ cho giao tiếp được các trung tâm phục hồi dữ liệu như hình sau:

Tốc độ truyền dữ liệu

Tốc độ của các chuẩn giao tiếp không có nghĩa là ổ cứng có thể đáp ứng đúng theo tốc độ của nó, đa phần tốc độ truyền dữ liệu trên các chuẩn giao tiếp thấp hơn so với thiết kế của nó bởi chúng gặp các rào cản trong vấn đề công nghệ chế tạo.

Các thông số sau ảnh hưởng đến tốc độ truyền dữ liệu của ổ cứng:

* Tốc độ quay của đĩa từ.

* Số lượng đĩa từ trong ổ cứng: bởi càng nhiều đĩa từ thì số lượng đầu đọc càng lớn, khả năng đọc/ghi của đồng thời của các đầu từ tại các mặt đĩa càng nhiều thì lượng dữ liệu đọc/ghi càng lớn hơn.

* Công nghệ chế tạo: Mật độ sít chặt của các track và công nghệ ghi dữ liệu trên bề mặt đĩa (phương từ song song hoặc vuông góc với bề mặt đĩa): dẫn đến tốc độ đọc/ghi cao hơn.

* Dung lượng bộ nhớ đệm: Ảnh hưởng đến tốc độ truyền dữ liệu tức thời trong một thời điểm.

Kích thước

Kích thước của ổ cứng được chuẩn hoá tại một số kích thước để đảm bảo thay thế lắp ráp vừa với các máy tính. Kích thước ổ cứng thường được tính theo inch (")

Kích thước vỏ ngoài các loại ổ cứng: xem bảng.

KÍCH THƯỚC VỎ CÁC LOẠI Ổ CỨNG

CAO RỘNG DÀI THỂ TÍCH

Loại 5,25

Dùng trong các máy tính các thế hệ trước

3,25" (82,6mm)

5,75" (146,0mm)

8" (203,2mm)

149,5 ci (2449,9 cc)

1,63" (41,3mm)

5,75" (146,0mm)

8" (203,2mm)

74,8 ci (1224,9 cc)

Loại 3,5"

Thường sử dụng đối với máy tính cá nhân, máy trạm, máy chủ

1,63" (41,3mm)

4" (101,6mm)

5,75" (146,0mm)

37,4 ci (612,5 cc)

1,00" (25,4mm)

4" (101,6mm)

5,75" (146,0mm)

23,0 ci (376,9 cc)

Loại 2,5"

Thường sử dụng đối với máy tính xách tay

19,0mm (0,75")

70,0mm (2,76")

100,0mm (3,94")

133,0 cc (8,1 ci)

17,0mm (0,67")

-nt-

-nt-

119,0 cc (7,3 ci)

12,7mm (0,50")

-nt-

-nt-

88,9 cc (5,4 ci)

12,5mm (0,49")

-nt-

-nt-

87,5 cc (5,3 ci)

9,5mm (0,37")

-nt-

-nt-

66,5 cc (4,1 ci)

8,5mm (0,33")

-nt-

-nt-

59,5 cc (3,6 ci)

Loại 1,8"

hoặc nhỏ hơn dùng trong các thiết bị kỹ thuật số cá nhân

9,5mm (0,37")

70,0mm (2,76")

60,0mm (2,36")

39,9 cc (2,4 ci)

7,0mm (0,28")

-nt-

-nt-

29,4 cc (1,8 ci)

Loại 1,8" PC Card

8,0mm (0,31")

54,0mm (2,13")

78,5mm (3,09")

33,9 cc (2,1 ci)

5,0mm (0,20")

-nt-

-nt-

21,2 cc (1,3 ci)

Loại 1,0" Micro Device

5,0mm (0,20")

42,8mm (1,69")

36,4mm (1,43")

7,8 cc (0,5 ci)

Sự sử dụng điện năng

Đa số các ổ cứng của máy tính cá nhân sử dụng hai loại điện áp nguồn: 5 Vdc và 12 Vdc (DC hoặc dc: Loại điện áp một chiều). Các ổ cứng cho máy tính xách tay có thể sử dụng chỉ một loại điện áp nguồn 5 Vdc. Các ổ cứng gắn trong các thiết bị số cầm tay khác có thể sử dụng các nguồn có mức điện áp thấp hơn với công suất thấp.

Điện năng cung cấp cho các ổ cứng phần lớn phục vụ cho động cơ quay các ổ đĩa, phần còn lại nhỏ hơn cung cấp cho bo mạch của ổ cứng. Tuỳ từng loại động cơ mà chúng sử dụng điện áp 12V hoặc 5 Vdc hơn (thông qua định mức tiêu thụ dòng điện của nó tại các mức điện áp này). Trên mỗi ổ cứng đều ghi rõ các thông số về dòng điện tiêu thụ của mỗi loại điện áp sử dụng để đảm bảo cho người sử dụng tính toán công suất chung.

Ổ đĩa cứng thường tiêu thụ điện năng lớn nhất tại thời điểm khởi động của hệ thống (hoặc thời điểm đĩa cứng bắt đầu hoạt động trở lại sau khi tạm nghỉ để tiết kiệm điện năng) bởi sự khởi động của động cơ đồng trục quay các đĩa từ, cũng giống như động cơ điện thông thường, dòng điện tiêu thụ đỉnh cực đại của giai đoạn này có thể gấp 3 lần công suất tiêu thụ bình thường.

Ổ cứng thông thường lấy điện trực tiếp từ nguồn máy tính, với các ổ cứng ngoài có thể sử dụng các bộ cung cấp điện riêng kèm theo hoặc chúng có thể dùng nguồn điện cung cấp qua các cổng giao tiếp USB.

Các thông số khác

Các thông số dưới đây những người sử dụng thường ít chú ý bởi chúng thường không ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất làm việc của ổ cứng. Các thông số này không nên lấy làm chỉ tiêu so sánh giữa các ổ cứng trong sự lựa chọn trong sự sử dụng thông thường.

Độ ồn

Độ ồn của ổ cứng là thông số được tính bằng dB, chúng được đo khi ổ cứng đang làm việc bình thường.

Ổ đĩa cứng với các đặc trưng hoạt động là các chuyển động cơ khí của các đĩa từ và cần di chuyển đầu đọc, do đó chúng không tránh khỏi phát tiếng ồn. Do ổ cứng thường có độ ồn thấp hơn nhiều so với bất kỳ một quạt làm mát hệ thống nào đang làm việc nên người sử dụng có thể không cần quan tâm đến thông số này.

Những tiếng "lắc tắc" nhỏ phát ra trong quá trình làm việc của ổ cứng một cách không đều đặn được sinh ra bởi cần đỡ đầu đọc/ghi di chuyển và dừng đột ngột tại các vị trí cần định vị để làm việc. Âm thanh này có thể giúp người sử dụng biết được trạng thái làm việc của ổ cứng mà không cần quan sát đèn trạng thái HDD.

Chu trình di chuyển

Chu trình di chuyển của cần đọc/ghi (Load/Unload cycle) được tính bằng số lần chúng khởi động từ vị trí an toàn đến vùng làm việc của bề mặt đĩa cứng và ngược lại. Thông số này chỉ một số hữu hạn những lần di chuyển mà có thể sau số lần đó ổ cứng có thể gặp lỗi hoặc hư hỏng.

Sau mỗi phiên làm việc (tắt máy), các đầu từ được di chuyển đến một vị trí an toàn nằm ngoài các đĩa từ nhằm tránh sự va chạm có thể gây xước bề mặt lớp từ tính, một số ổ đĩa có thiết kế cần di chuyển đầu đọc tự động di chuyển về vị trí an toàn sau khi ngừng cấp điện đột ngột. Nhiều người sử dụng năng động có thói quen ngắt điện trong một phiên làm việc trên nền DOS (bởi không có sự tắt máy chính thống) rồi tháo ổ cứng cho các công việc khác, quá trình di chuyển có thể gây va chạm và làm xuất hiện các khối hư hỏng (bad block).

Chu trình di chuyển là một thông số lớn hơn số lần khởi động máy tính (hoặc các thiết bị sử dụng ổ cứng) bởi trong một phiên làm việc, ổ cứng có thể được chuyển sang chế độ tạm nghỉ (stand by) để tiết kiệm điện năng nhiều lần.

Chịu đựng sốc

Chịu đựng sốc (Shock - half sine wave): Sốc (hình thức rung động theo nửa chu kỳ sóng, thường được hiểu là việc giao động từ một vị trí cân bằng đến một giá trị cực đại, sau đó lại trở lại vị trí ban đầu) nói đến khả năng chịu đựng sốc của ổ cứng khi làm việc.

Với các ổ cứng cho máy tính xách tay hoặc các thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân hay các ổ cứng ngoài thì thông số này càng cao càng tốt, với các ổ cứng gắn cho máy tính cá nhân để bàn thì thông số này ít được coi trọng khi so sánh lựa chọn giữa các loại ổ cứng bởi chúng đã được gắn cố định nên hiếm khi xảy ra sốc.

SỰ THÍCH NGHI VỚI NHIỆT ĐỘ MÔI TRƯỜNG

Tất cả các thiết bị dựa trên hoạt động cơ khí đều có thể bị thay đổi thông số nếu nhiệt độ của chúng tăng lên đến một mức giới hạn nào đó (sự giãn nở theo nhiệt độ luôn là một đặc tính của kim loại), do đó cũng như nhiều thiết bị khác, nhiệt độ là một yếu tố ảnh hưởng đến quá trình làm việc của ổ cứng nhất là bên trong nó các chuyển động cơ khí cần tuyệt đối chính xác.

Nhiệt độ làm việc của ổ cứng thường là từ 0 cho đến 40 độ C, điều này thường phù hợp với nhiều môi trường khác nhau, tuy nhiên không chỉ có vậy: độ ẩm là yếu tố liên quan và kết hợp với môi trường tạo thành một sự phá hoại ổ cứng.

Ổ cứng thường có các lỗ (chứa bộ lọc không khí) để cân bằng áp suất với bên ngoài, do đó nếu như không khí trong môi trường chứa nhiều hơi nước, sự ngưng tụ hơi nước thành các giọt hoặc đóng băng ở đâu đó bên trong ổ cứng có thể làm hư hỏng ổ nếu ta hình dung được tốc độ quay của nó lớn thế nào và khoảng cách giữa đầu từ với bề mặt làm việc của đĩa từ nhỏ đến đâu.

Chính vì vậy trước khi đưa một ổ cứng vào làm việc lần đầu tiên (tháo bỏ vỏ nhựa bọc kín nó khi sản xuất) trong thiết bị hoặc ổ cứng đã sử dụng được đưa đến từ một môi trường khác đến một nơi làm việc mới (có nhiệt độ môi trường cao hơn), nên đặt nó vào khoang chứa trong một số thời gian nhất định trước khi kết nối các dây cấp nguồn và cáp dữ liệu để chúng làm việc.

Thời gian thích nghi đủ lớn để để đảm bảo cho:

* Các giọt nước bị bay hơi hoặc các cụm băng tuyết biến thành hơi nước và cân bằng với môi trường bên ngoài.

* Đảm bảo sự đồng đều về môi trường bên trong và bên ngoài của ổ cứng, tránh sự biến đổi (do nhiệt độ thay đổi đột ngột) với các thiết bị cơ khí bên trong khi nhiệt độ của ổ cứng tăng lên sau một thời gian hoạt động.

Tương tự việc đưa một máy tính xách tay từ ngoài trời ở xứ lạnh vào trong phòng làm việc ấm áp cũng nên để thời gian chờ như vậy bởi trong máy tính xách tay cũng có các ổ cứng - trừ trường hợp khi ở ngoài trời (xứ lạnh) máy đang hoạt động (đảm bảo nó không bị đóng băng tuyết bên trong ổ cứng).

Với nhiệt độ theo bảng ta có thể thấy rằng khí hậu ở Việt Nam hoặc các nước gần xích đạo khác có nhiệt độ trung bình cao có lẽ ít cần có thời gian thích ứng trước khi đưa ổ cứng vào sử dụng (trừ những vùng có thể có nhiệt độ thấp và xuất hiện tuyết như Sa Pa ở Việt Nam)

Với sự làm mát ổ cứng, xem thêm phần thông tin thêm của bài.

Các số thông số về sản phẩm

* Model: Ký hiệu về kiểu sản phẩm của ổ cứng, model có thể được sử dụng chung cho một lô sản phẩm cùng loại có các đặc tính và thông số giống như nhau. Thông thường mỗi hãng có một cách ký hiệu riêng về thông số model để có thể giải thích sơ qua về một số thông số trên ổ cứng đó.

* Serial number: Mã số sản phẩm, mỗi ổ cứng có một số hiệu này riêng. Thông số này thường chứa đựng thông tin đã được quy ước riêng của hãng sản xuất về thời gian sản xuất hoặc đơn thuần chỉ là thứ tự sản phẩm khi được sản xuất.

* Firmware revision: Thông số về phiên bản firmware đang sử dụng hiện thời của ổ cứng. Thông số này có thể thay đổi nếu người sử dụng nâng cấp các phiên bản firmware của ổ cứng (nhưng việc nâng cấp này thường rất hiếm khi xảy ra).

Một số hãng sản xuất phần mềm có thể sử dụng các thông số trên của ổ cứng để nhận dạng tình trạng bản quyền của phần mềm trên duy nhất một máy tính, tuy nhiên cách này không được áp dụng rộng rãi do việc đăng ký phức tạp, không thuận tiện cho quá trình nâng cấp ổ cứng của người sử dụng.

THIẾT ĐẶT CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA Ổ CỨNG

THIẾT ĐẶT PHẦN CỨNG

Cầu đấu (tạm dịch từ jumper) là một bộ phận nhỏ trên ổ cứng, chúng có tác dụng thiết đặt chế độ làm việc của các ổ cứng.

Thiết đặt kênh

Lựa chọn các kênh trên cable IDE: Các ổ cứng theo chuẩn giao tiếp ATA thường sử dụng hai kênh (trên cùng một cáp truyền dữ liệu), chúng có thể được đặt là kênh chính (Master) hoặc kênh phụ (Slave). Việc thiết lập chỉ đơn giản cần cắm các cầu đấu vào đúng vị trí của chúng trên các chân cắm. Về vị trí, chúng luôn được hướng dẫn trên phần nhãn hoặc viết tắt cạnh cầu đấu như sau: MA (hoặc chỉ M): Master, SL (hoặc chỉ S): Slave; CS (hoặc chỉ C): Cable select (tự động lựa chọn theo cáp truyền dữ liệu).

Để giúp ổ cứng hoạt động tốt hơn, nên chọn các ổ cứng chứa các phân vùng có cài hệ điều hành làm kênh chính, các ổ cứng vật lý có tính dùng phụ, dùng cho lưu trữ hoặc các tập tin không được truy cập thường xuyên nên đặt tại ổ phụ (slave).

Thiết đặt chuẩn giao tiếp

Một số ổ cứng sử dụng giao tiếp SATA thế hệ thứ 2 (300 MBps) có thể hoạt động phù hợp hơn với bo mạch chủ chỉ hỗ trợ giao tiếp SATA thế hệ đầu tiên (150 MBps) bằng cách đổi các cầu đấu thiết đặt. Hướng dẫn về cách đổi có thể được ghi trên nhãn đĩa hoặc chỉ có thể tìm thấy trong các phần hướng dẫn tại website của hãng sản xuất.

THIẾT ĐẶT PHẦN MỀM

Thiết đặt phần mềm ở đây là các cài đặt, phân hoạch trên các ổ cứng giúp cho ổ cứng làm việc. Trong phạm vi bài viết về Ổ đĩa cứng, các mục dưới đây được trình bày tóm lược.

Phân vùng (Partition)

Phân vùng (partition): là tập hợp các vùng ghi nhớ dữ liệu trên các cylinder gần nhau với dung lượng theo thiết đặt của người sử dụng để sử dụng cho các mục đích sử dụng khác nhau.

Sự phân chia phân vùng giúp cho ổ cứng có thể định dạng các loại tập tin khác nhau để có thể cài đặt nhiều hệ điều hành đồng thời trên cùng một ổ cứng. Ví dụ trong một ổ cứng có thể thiết lập một phân vùng có định dạng FAT/FAT32 cho hệ điều hành Windows 9X/Me và một vài phân vùng NTFS cho hệ điều hành Windows NT/2000/XP/Vista với lợi thế về bảo mật trong định dạng loại này (mặc dù các hệ điều hành này có thể sử dụng các định dạng cũ hơn).

Phân chia phân vùng không phải là điều bắt buộc đối với các ổ cứng để nó làm việc (một vài hãng sản xuất máy tính cá nhân nguyên chiếc chỉ thiết đặt một phân vùng duy nhất khi cài sẵn các hệ điều hành vào máy tính khi bán ra), chúng chỉ giúp cho người sử dụng có thể cài đặt đồng thời nhiều hệ điều hành trên cùng một máy tính hoặc giúp việc quản lý các nội dung, lưu trữ, phân loại dữ liệu được thuận tiện và tối ưu hơn, tránh sự phân mảnh của các tập tin.

Những lời khuyên dưới đây giúp sử dụng ổ cứng một cách tối ưu hơn:

* Phân vùng chứa hệ điều hành chính: Thường nên thiết lập phân vùng chứa hệ điều hành tại các vùng chứa phía ngoài rìa của đĩa từ (outer zone) bởi vùng này có tốc độ đọc/ghi cao hơn, dẫn đến sự khởi động hệ điều hành và các phần mềm khởi động và làm việc được nhanh hơn. Phân vùng này thường được gán tên là C .

* Phân vùng chứa hệ điều hành không nên chứa các dữ liệu quan trọng bởi chúng dễ bị virus tấn công (hơn các phân vùng khác), việc sửa chữa khắc phục sự cố nếu không thận trọng có thể làm mất toàn bộ dữ liệu tại phân vùng này.

* Phân vùng chứa dữ liệu thường xuyên truy cập hoặc thay đổi: Những tập tin đa phương tiện (multimedia) nếu thường xuyên được truy cập hoặc các dữ liệu làm việc khác nên đặt tại phân vùng thứ hai ngay sau phân vùng chứa hệ điều hành. Sau khi quy hoạch, nên thường xuyên thực thi tác vụ chống phân mảnh tập tin trên phân vùng này.

* Phân vùng chứa dữ liệu ít truy cập hoặc ít bị sửa đổi: Nên đặt riêng một phân vùng chứa các dữ liệu ít truy cập hoặc bị thay đổi như các bộ cài đặt phần mềm. Phân vùng này nên đặt sau cùng, tương ứng với vị trí của nó ở gần khu vực tâm của đĩa (inner zone).

Có nhiều phần mềm có thể sử dụng để quy hoạch các phân vùng đĩa cứng: fdisk trong DOS, Disk Management của Windows (2000, XP) và một số phần mềm của các hãng khác, nhưng có thể chúng chỉ đơn thuần là tạo ra các phân vùng, xoá các phân vùng mà không thay đổi kích thước phân vùng đang tồn tại, chúng thường làm mất dữ liệu trên phân vùng thao tác. Partition Magic (hiện tại của hãng Symantec) thường được nhiều người sử dụng bởi tính năng mạnh mẽ, giao diện thân thiện (sử dụng chuột, giống các phần mềm trong môi trường 32 bit) và đặc biệt là không làm mất dữ liệu khi thao tác với các phân vùng.

Định dạng của phân vùng

Lựa chọn định dạng các phân vùng là hành động tiếp sau khi quy hoạch phân vùng ổ cứng. Tuỳ thuộc vào các hệ điều hành sử dụng mà cần lựa chọn các kiểu định dạng sử dụng trên ổ cứng. Một số định dạng sử dụng trong các hệ điều hành họ Windows có thể là:

* FAT (File Allocation Table): Chuẩn hỗ trợ DOS và các hệ điều hành họ Windows 9X/Me (và các hệ điều hành sau ). Phân vùng FAT hỗ trợ độ dài tên 11 ký tự (8 ký tự tên và 3 ký tự mở rộng) trong DOS hoặc 255 ký tự trong các hệ điều hành 32 bit như Windows 9X/Me. FAT có thể sử dụng 12 hoặc 16 bit, dung lượng tối đa một phân vùng FAT chỉ đến 2 GB dữ liệu.

* FAT32 (File Allocation Table, 32-bit): Tương tự như FAT, nhưng nó được hỗ trợ bắt đầu từ hệ điều hành Windows 95 OSR2 và toàn bộ các hệ điều hành sau này. Dung lượng tối đa của một phân vùng FAT32 có thể lên tới 2 TB (2.048 GB).

* NTFS (Windows NT File System): Được hỗ trợ bắt đầu từ các hệ điều hành họ NT/2000/XP/Vista. Một phân vùng NTFS có thể có dung lượng tối đa đến 16 exabytes.

Không chỉ có thế, các hệ điều hành họ Linux sử dụng các loại định dạng tập tin riêng.

Format

Format là sự định dạng các vùng ghi dữ liệu của ổ cứng. Tuỳ theo từng yêu cầu mà có thể thực hiện sự định dạng này ở các thể loại cấp thấp hay sự định dạng thông thường.

Format cấp thấp

Format cấp thấp (low-level format) là sự định dạng lại các track, sector, cylinder (bao gồm cả các 'khu vực" đã trình bày trong phần sector). Format cấp thấp thường được các hãng sản xuất thực hiện lần đầu tiên trước khi xuất xưởng các ổ cứng. Người sử dụng chỉ nên dùng các phần mềm của chính hãng sản xuất để format cấp thấp (cũng có các phần mềm của hãng khác nhưng có thể các phần mềm này không nhận biết đúng các thông số của ổ cứng khi tiến hành định dạng lại).

Khi các ổ cứng đã làm việc nhiều năm liên tục hoặc có các khối hư hỏng xuất hiện nhiều, điều này có hai khả năng: sự lão hoá tổng thể hoặc sự rơ rão của các phần cơ khí bên trong ổ cứng. Cả hai trường hợp này đều dẫn đến một sự không đáng tin cậy khi lưu trữ dữ liệu quan trọng trên nó, do đó việc định dạng cấp thấp có thể kéo dài thêm một chút thời gian làm việc của ổ cứng để lưu các dữ liệu không mấy quan trọng. Format cấp thấp giúp cho sự đọc/ghi trên các track đang bị lệch lạc trở thành phù hợp hơn khi các track đó được định dạng lại (có thể hiểu đơn giản rằng nếu đầu đọc/ghi bắt đầu làm việc dịch về một biên phía nào đó của track thì sau khi format cấp thấp các đầu đọc/ghi sẽ làm việc tại tâm của các track mới).

Không nên lạm dụng format cấp thấp nếu như ổ cứng của bạn đang hoạt động bình thường bởi sự định dạng lại này có thể mang lại sự rủi ro: Sự thao tác sai của người dùng, các vấn đề xử lý trong bo mạch của ổ cứng. Nếu như một ổ cứng xuất hiện một vài khối hư hỏng thì người sử dụng nên dùng các phần mềm che dấu nó bởi đó không chắc đã do sự hoạt động rơ rão của phần cứng.

Tôi đã sử dụng một ổ cứng từ những năm 1995 cho đến nay nhưng chưa thấy có hiện tượng rơ rão cơ khí như nhắc đến trong bài.

Format thông thường

Định dạng mức cao (high-level format) là các hình thức format thông thường mà đa phần người sử dụng đã từng thực hiện (chúng chỉ được gọi tên như vậy để phân biệt với format cấp thấp) bởi các lệnh sẵn có trong các hệ điều hành (DOS hoặc Windows), hình thức format này có thể có hai dạng:

Format nhanh (quick): Đơn thuần là xoá vị trí lưu trữ các ký tự đầu tiên để hệ điều hành hoặc các phần mềm có thể ghi đè dữ liệu mới lên các dữ liệu cũ. Nếu muốn format nhanh: sử dụng tham số " /q" với lệnh trong DOS hoặc chọn "quick format" trong hộp lựa chọn của lệnh ở hệ điều hành Windows.

Format thông thường. Xoá bỏ các dữ liệu cũ và đồng thời kiểm tra phát hiện khối hư hỏng (bad block), đánh dấu chúng để chúng không còn được vô tình sử dụng đến trong các phiên làm việc sắp tới (nếu không có sự đánh dấu này, hệ điều hành sẽ ghi dữ liệu vào khối hư hỏng mà nó không báo lỗi - tuy nhiên khi đọc lại dữ liệu đã ghi đó mới là vấn đề nghiêm trọng).Đối với bộ nhớ Flash thì cũng không nên format nhiều dễ làm hỏng ổ đĩa.

Tham số khi format

Ở dạng format cấp thấp, các thông số thiết đặt phần nhiều do phần mềm của hãng sản xuất xác nhận khi bạn nhập vào các thông số nhìn thấy được trên ổ cứng (Model, serial number...) nên các thông số này cần tuyệt đối chính xác nhằm tránh sự thất bại khi tiến hành.

Ở dạng format thông thường, nếu là hình thức format nhanh (quick) thì các thông số được giữ nguyên như lần format gần nhất, còn lại có một thông số mà người tiến hành format cần cân nhắc lựa chọn là kích thước đơn vị (nhỏ nhất) của định dạng là cluster (trong Windows XP mục Allocation unit size trong hộp thoại lựa chọn format).

Kích thước cluster có thể lựa chọn bắt đầu từ 512 byte bởi không thể nhỏ hơn kích thước chứa dữ liệu của một sector (với kích thước một sector thông dụng nhất là 512 byte). Các kích thước còn lại có thể là: 1024, 2048, 4096 với quy định giới hạn của từng loại định dạng (FAT/FAT32 hay NTFS).

Sự lựa chọn quan trọng nhất là phân vùng cần định dạng sử dụng chủ yếu để chứa các tập tin có kích thước như thế nào. Để hiểu hơn về lựa chọn, xin xem một ví dụ sau: Nếu lưu một tập tin text chỉ có dung lượng 1 byte (bạn hãy thử tạo một tập tin text và đánh 1 ký tự vào đó) thì trên ổ cứng sẽ phải dùng đến ít nhất 512 byte để chứa tập tin này với việc lựa chọn kích thước đơn vị là 512 byte, còn nếu lựa chọn cluster bằng 4096 byte thì kích thước lãng phí sẽ là 4096 - 1 = 4095 byte.

Nếu như lựa chọn kích thước cluster có kích thước khá nhỏ thì các bảng FAT hoặc các tập tin MFT (Master File Table) trong định dạng NTFS lại trở lên lớn hơn.

Như vậy ta nhận thấy: Nếu ổ cứng sử dụng cho các tập tin do các phần mềm văn phòng thường ngày (Winword, bảng tính Excel...), nên chọn kích thước nhỏ: 1024 hoặc 2048 byte. Nếu chứa các tập tin là dạng các bộ cài đặt phần mềm hoặc các tập tin video, nên chọn kích thước này lớn hơn. Đặc biệt ở các ổ cứng nhỏ dành cho thiết bị di động thì sự lựa chọn thường là 512 byte (đây cũng thường là lựa chọn khi format các loại thẻ nhớ).

Windows có thể cho bạn biết một tập tin kích thước thực (size) của nó và kích thước chứa trên đĩa (size on disk) của nó bằng cách bấm chuột phải và chọn Properties. Điều này giúp bạn có thể nhận ra sự lãng phí đã nêu . Phần mềm Partition Magic của Symantec có thể so sánh việc lựa chọn kích thước các cluster trên một phân vùng tồn tại dữ liệu.

ỨNG DỤNG CỦA Ổ CỨNG

Ổ đĩa cứng được sử dụng chủ yếu trên các máy tính như: máy tính cá nhân, máy tính xách tay, máy chủ, máy trạm...

Với các thiết bị lưu trữ dữ liệu chuyên dụng như: các thiết bị sao lưu dữ liệu tự động hoặc các thiết bị sao lưu dữ liệu dùng cho văn phòng/cá nhân bán trên thị trường hiện nay đều sử dụng các ổ cứng. Khi ổ cứng có dung lượng ngày càng lớn, chi phí tính theo mỗi GB dữ liệu rẻ đi khiến chúng hoàn toàn có thể thay thế các hệ thống sao lưu dữ liệu dự phòng trước đây như: băng từ (mà ưu điểm nổi bật của chúng là chi phí cho mỗi GB thấp).

Ngày nay, một số hãng sản xuất ổ cứng đã có thể chế tạo các đĩa cứng rất nhỏ. Các ổ cứng nhỏ này có thể được sử dụng thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân, thiết bị cầm tay, điện thoại di động, máy ảnh số, máy nghe nhạc cá nhân, tai nghe không dây, máy quay phim kỹ thuật số (thay cho băng từ và đĩa quang với ưu thế về tốc độ ghi và sự soạn thảo hiệu ứng tức thời)...

Những thiết bị gia dụng mới xuất hiện đáp ứng nhu cầu của con người cũng được sử dụng các ổ cứng như: Thiết bị ghi lại các chương trình ti vi cho phép người sử dụng không bỏ sót một kênh yêu thích nào bởi chúng ghi lại một kênh thứ hai trong khi người sử dụng xem kênh thứ nhất, hoặc đặt lịch trình ghi lại khi vắng nhà.

MỘT SỐ THÔNG TIN VÀ GHI CHÚ TRONG ENTRY

- Nhiều người sử dụng thường gọi ổ C, ổ D...nhưng thực chất chúng chỉ là các phân vùng (partition) trong ổ cứng để tiện cho việc phân chia khu vực lưu trữ dữ liệu theo các mục đích riêng. Cách hiểu này nhiều khi được sử dụng ở các bài viết chính thống, tuy nhiên ở các bài viết cẩn thận, người truyền đạt thường sử dụng từ "ổ vật lý" để nói đến toàn bộ khối ổ cứng, nhằm tránh sự hiểu nhầm đến các "ổ luận lý".

- Một số người sử dụng đã làm mát ổ cứng bằng cách gắn các quạt làm mát thổi trực tiếp vào bo mạch của chúng (thổi từ dưới lên, có một số nơi lại bán sẵn các các vỉ làm mát kiểu này), điều này hoàn toàn không cần thiết bởi bo mạch của ổ đĩa thường không tiêu thụ công suất quá lớn khiến các linh kiện của chúng nóng lên và bo mạch được làm mát không thể hấp thụ nhiệt từ các đĩa từ, động cơ của ổ cứng. Mặt khác điều này còn làm cho bo mạch chứa nhiều bụi sau một thời gian làm việc, chúng có thể trở thành môi trường dẫn điện nếu thời tiết trở nên ẩm thấp. Cách tốt để tản nhiệt ổ cứng là thổi không khí vào chúng từ phía trên hoặc phía ngang. Một số vỏ máy tính đã thiết kế quạt làm mát thổi song song với ổ cứng lấy gió từ phía mặt trước của thùng máy.

- Trong quá trình làm việc, hệ điều hành hoặc các phần mềm kiểm tra đĩa cứng, nếu chúng đọc và ghi dữ liệu tại một vị trí nào đó không thành công trong vài lần, chúng sẽ đánh dấu "khối hư hỏng" vào đó nhằm tránh sự ghi dữ liệu tiếp theo vào vị trí này. Nhiều trường hợp bởi một lý do khác mà hệ điều hành có thể đánh dấu sai.