Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 7: 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
1. Cài đặt thiết bị (trong hoặc ngoài)
2. Cài đặt trình điều khiển thiết bị
3. 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 . Trackball (Chuột bi 
 • Chuột bi lăn xoay)
 • Chuột quang . 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
 R G B
Màu của ký tự
 Độ phân giải và Độ sâu màu
. Độ phân giải mxn
 m = số lượng pixel theo chiều ngang
 n = số lượng pixel theo chiều đứng
. Độ phân giải càng cao thì hình ảnh càng mịn
. Độ sâu màu: D màu hoặc b bit
 D = số lượng màu mà pixel có thể hiển thị
 b = log2D = 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!