Bài giảng Cấu trúc máy tính - Chương VII: Các thiết bị I/O (Các thiết bị ngoại vi)

Chương 7 
Các thiết bị I/O 
(Các thiết bị ngoại vi) 
Nội dung chính của chương 
Nguyên tắc cơ bản của việc cài đặt và sử dụng các thiết bị ngoại vi 
Sử dụng các cổng và các khe cắm mở rộng để cài đặt bổ sung các thiết bị ngoại vi 
Bàn phím được tổ chức và hoạt động như thế nào 
Các thiết bị trỏ (Các loại chuột) 
Hệ thống con video hoạt động như thế nào 
Để hoạt động, một thiết bị mới có thể cần: 
Trình điều khiển thiết bị hoặc BIOS 
Tài nguyên hệ thống ( IRQ, DMA, địa chỉ I/O , địa chỉ bộ nhớ) 
Phần mềm ứng dụng để khai thác chức năng của thiết bị 
Nguyên tắc cơ bản của việc cài đặt các thiết bị ngoại vi 
Thiết bị ngoại vi là một thiết bị phần cứng được điều khiển bằng phần mềm vì thế cần phải cài đặt cả hai 
Phần mềm có thể có nhiều kiểu (cấp) khác nhau: phải cài đặt tất cả các cấp 
Có thể có nhiều thiết bị đòi hỏi cùng các tài nguyên hệ thống: cần phải giải quyết việc xung đột tài nguyên nếu nó xảy ra 
Thủ tục cài đặt thiết bị ngoại vi 
Cài đặt thiết bị (trong hoặc ngoài) 
Cài đặt trình điều khiển thiết bị 
Cài đặt phần mềm ứng dụng sử dụng được chức năng của thiết bị 
Cài đặt thiết bị ngoài dùng các cổng 
Tắt PC , gắn thiết bị, khởi động lại PC 
Nếu thiết bị là PnP , thì Add New Hardware Wizard sẽ tự động chạy và lần lượt đưa ra các chỉ dẫn để cài đặt thiết bị 
Cài đặt thiết bị trong  
Cài đặt một card mở rộng  
Sử dụng các cổng và các khe cắm mở rộng để cài đặt thiết bị 
Các thiết bị có thể: 
Cắm trực tiếp vào các cổng (nối tiếp, song song, USB, hay IEEE 1394) 
Dùng một card mở rộng cắm vào một khe cắm mở rộng 
Các máy tính thường có: 
1 hoặc 2 cổng nối tiếp 
1 cổng song song 
1 hoặc nhiều cổng USB hoặc 1 cổng IEEE 1394 (trên các máy tính mới) 
Tốc độ truyền dữ liệu của cổng 
Cổng nối tiếp 
Truyền số liệu nối tiếp 
Đếm số chân của cổng để nhận dạng 
Còn được gọi là các đầu nối DB-9 và DB-25 
Luôn là male 
Có thể có COM1, COM2, COM3 và COM4 
Tuân theo chuẩn giao tiếp RS-232c 
Nhận dạng một số cổng  
Các cổng nối tiếp và song song 
Tài nguyên hệ thống cho các cổng  
Kiểm tra cấu hình của cổng 
Tín hiệu của cổng nối tiếp  
Kết nối không modem 
Một cáp đặc biệt (null modem cable hay modem eliminator) cho phép truyền dữ liệu giữa hai thiết bị DTE không cần modem 
Cáp này có một vài dây nối chéo nhau để mô phỏng modem 
Cách nối dây 
Cách nối dây 
Bộ thu phát hồng ngoại 
Sử dụng tài nguyên của các cổng nối tiếp và song song để truyền thông tin 
Tạo ra các cổng hồng ngoại ảo để sử dụng các thiết bị hồng ngoại 
Đặc điểm chung: LOS (Line of Sight) 
Công nghệ Radio ( Bluetooth hay 802.11b) là phương pháp phổ biến nhất để sử dụng các thiết bị I/O không dây 
Sử dụng cổng song song 
Truyền số liệu song song 
Cáp có chiều dài hạn chế (10 đến 15 feet) 
Luôn là cổng female 
Thường được dùng cho máy in song song, nhưng còn có những ứng dụng khác 
Có thể có LPT1 , LPT2, LPT3 
Các tín hiệu ở cổng song song SPP 
3 kiểu cổng song song 
Standard parallel port (SPP) 
Một chiều 
Tốc độ tương đối thấp 
Enhanced Parallel Port (EPP) 
Hai chiều 
Extended Capabilities Port (ECP) 
Hai chiều 
Chiếm 1 kênh DMA 
Cáp máy in  
Dùng cổng USB 
Tương lai sẽ thay thế hoàn toàn các cổng nối tiếp và song song, nhờ: 
Nhanh hơn rất nhiều 
Dễ sử dụng 
Cho phép cắm tháo nóng với các thiết bị 
Hiện đã có nhiều thiết bị sử dụng cổng USB (Chuột, Joystick, Bàn phím, Máy in, Đĩa cứng di động) 
Dùng cổng USB  
USB (Universal Serial Bus) 
Dùng cổng USB  
Bộ điều khiển chủ USB 
Thăm dò từng thiết bị để biết nhu cầu nhập xuất dữ liệu 
Quản lý thông tin đến CPU cho tất cả các thiết bị chỉ dùng duy nhất một kênh IRQ, một dãi địa chỉ I/O và một kênh DMA 
Tự động gán tài nguyên hệ thống lúc khởi động startup (cùng với OS) 
Điều kiện để có một thiết bị USB sử dụng được 
Bo mạch hệ thống hoặc một card mở rộng cung cấp ít nhất 1 cổng USB 
OS có đặc tính hỗ trợ USB (Windows 98, XP, 2000) 
Thiết bị USB 
Trình điều khiển thiết bị USB đó (của hệ điều hành hoặc độc lập) 
Kiểm tra USB host controller đã được cài đặt chưa?  
Dùng cổng IEEE 1394 
Còn được gọi là FireWire và iLink 
Truyền số liệu nối tiếp nhưng nhanh hơn USB 
Có thể cung cấp tốc độ 1.2 Gbps 
Có thể thay thế cho SCSI đối với các thiết bị multimedia dung lượng lớn 
Các thiết bị có thể được xâu chuỗi vào nhau và được quản lý bởi bộ điều khiển chủ sử dụng chung tài nguyên hệ thống 
Các kiểu cổng IEEE 1394 
Các thiết bị IEEE 1394 
Dùng khe cắm PCI 
Bus PCI là bus I/O chuẩn hiện nay 
Các thiết bị nối với bus PCI có thể chạy với tốc độ khác với tốc độ của CPU 
Thường dùng cho các thiết bị yêu cầu tốc độ cao (Card mạng hoặc card chủ SCSI) 
Các khe cắm PCI trên bo mạch hệ thống 
Chủ Bus PCI 
Quản lý bus PCI và các khe cắm mở rộng PCI 
Gán IRQ và địa chỉ I/O cho card PCI 
Bus PCI sử dụng một ngắt chuyển tiếp từ card PCI qua kênh IRQ đến CPU 
 Kiểm tra kênh IRQ nào được gán cho thiết bị PCI 
Setup cho PCI  
Dùng khe cắm ISA 
Cấu hình không tự động 
Bus ISA không quản lý tài nguyên hệ thống 
Thiết bị ISA phải yêu cầu tài nguyên hệ thống lúc khởi động 
Dùng cho các thiết bị cũ hoặc không yêu cầu tốc độ cao 
Bàn phím có thể được chế tạo theo: 
Thiết kế đơn giản theo truyền thống (thông dụng) 
Thiết kế công thái học (cầu kỳ) 
Hiện nay bàn phím có rất nhiều kiểu dáng khác nhau 
Bàn phím theo công thái học 
Nên tập thói quen sử dụng bàn phím  
Đấu nối bàn phím 
PS/2 (mini-DIN) 
Nhỏ, Tròn, 6 chân 
DIN 
Lớn hơn,Tròn, 5 chân 
USB 
Kết nối không dây 
PS/2 và DIN  
Chuyển đổi PS/2 - DIN  
Các tín hiệu ở đầu nối bàn phím PS/2 và DIN 
Cài đặt bàn phím 
Chỉ đơn giản là gắn bàn phím trước khi khởi động PC (đối với bàn phím dùng cổng DIN hoặc PS/2) 
 BIOS quản lý bàn phím, do vậy không cần cài đặt trình điều khiển (ngoại trừ bàn phím không dây) 
Các loại bàn phím và tổ chức các phím 
Các nhóm phím trên bàn phím hiện nay 
Các phím Trạng thái: Shift,Alt, Ctrl 
Các phím Tắt mở: CapsLock, NumLock, Scroll Lock, Insert 
Các phím đặc biệt: Print Screen, Pause 
Các phím chức năng: F1 – F12 
Các phím ASCII: A,B,C  
Các phím hỗ trợ Windows 
Byte trạng thái bàn phím 
Mã quét của các phím 
Các thiết bị trỏ 
Chuột 
Chuột bi lăn 
Chuột quang 
Trackball ( Chuột bi xoay) 
Touch pads ( Chuột trên máy xách tay ) 
Chuột bi lăn  
Kết nối chuột 
Cổng nối tiếp 
Cổng PS/2 hoặc DIN từ bo mạch hệ thống 
Cổng USB 
Dùng đầu nối chữ Y để nối chuột với bàn phím 
Kết nối không dây 
Các hãng sản xuất bàn phím và các thiết bị trỏ 
Hệ thống con Video của PC 
Hệ thống con video = các thiết bị phần cứng chịu trách nhiệm chính trong việc hiển thị thông tin (văn bản và hình ảnh) của PC, bao gồm: 
Video controller (card video): quyết định chất lượng hiển thị thông tin = Độ mịn và màu sắc 
Monitor: CRT hoặc LCD 
Monitor 
Đánh giá theo kích cỡ màn hình, độ phân giải, tốc độ làm tươi và đặc trưng quét xen dòng 
Hầu hết thoả mãn tiêu chuẩn Super VGA (Video Graphics Adapter) 
Sử dụng công nghệ CRT (cathode-ray tube) hoặc công nghệ LCD (liquid crystal display) technology 
CRT Monitor  
Chọn lựa Monitor 
LCD Panel 
Có thể dùng 2 monitor 
Tăng kích cỡ của Windows desktop 
Card Video 
Chất lượng của hệ thống con video được đánh giá theo: 
Tính năng của toàn bộ hệ thống PC 
Chất lượng hình ảnh (Độ phân giải và Màu sắc) 
Đặc trưng tiết kiệm điện năng 
Dễ cài đặt và sử dụng 
Yếu tố quyết định nhất của 1card video: 
Bus dữ liệu 
Dung lượng RAM video 
Các kiểu Bus được sử dụng cho Card video 
Bus VESA (Video Electronics Standards Association) 
Bus PCI 
Bus AGP 
VESA Bus 
AGP Bus dùng với card gia tốc đồ hoạ 
Card gia tốc đồ hoạ 
Card video có bộ xử lý riêng để tăng cường tính năng hiển thị thông tin của PC 
Giảm bớt gánh nặng cho CPU trong việc: 
Giải mã MPEG 
Đồ hoạ 3-D 
Cổng kép 
Chuyển đổi không gian màu 
Interpolated scaling 
EPA Green PC support 
Bộ nhớ Video (RAM video) 
Định vị trên card video, có nhiều loại: 
VRAM (Video RAM) 
SGRAM (synchronous graphics RAM) 
WRAM (window RAM) 
3-D RAM 
Khi hiển thị văn bản, màn hình là tập hợp các vị trí ký tự 
Vị trí ký tự: nơi hiển thị một ký tự 
Tổ chức của RAM video ở mode văn bản: Tốn 2 byte cho một vị trí ký tự gồm byte chứa mã ASCII và byte thuộc tính 
Khuôn dạng của byte thuộc tính 
B 
R 
G 
Màu của ký tự 
Độ phân giải và Độ sâu màu 
Độ phân giải mxnm = số lượng pixel theo chiều ngangn = số lượng pixel theo chiều đứng 
Độ phân giải càng cao thì hình ảnh càng mịn 
Độ sâu màu: D màu hoặc b bitD = số lượng màu mà pixel có thể hiển thịb = log 2 D = số bit dùng để biểu diễn màu của pixel 
Dung lượng RAM video cần thiết = m x n x b (bit) 
Một số ví dụ 
Các nhà sản xuất card Video 
Tóm tắt chương 
Vấn đề cài đặt và hỗ trợ các thiết bị I/O 
Thủ tục cài đặt chung 
Cài đặt thiết bị I/O dùng cổng nối tiếp, song song, USB, IEEE 1394 và các khe cắm mở rộng 
Các thiết bị I/O cơ bản của PC: bàn phím, chuột và hệ thống con video 
Thi học kỳ 
Thi trắc nghiệm 
40 câu hỏi 
Mỗi câu hỏi có 5 trả lời: A,B,C,D,E 
Chỉ được phép chọn 1 trả lời 
Thời gian 60 phút 
Good Luck to You!