ATC: Phân tích sơ đồ khối tổng quát của Mainboard

I. CHỨC NĂNG CỦA MAINBOARD:

Trong một hệ thống máy tính có khoảng 10 thiết bị khác nhau như:

- CPU
- RAM
- Card Video
- Card Sound
- Card LAN

- HDD
- CDROM
- FDD
- Keyboard
- Mouse

Các thiết bị này có tốc độ chạy rất khác nhau:
- Ví dụ: Tốc độ ra vào qua chân CPU là 800MHz nhưng tốc độ qua chân RAM là 400MHz và tốc độ qua Card Sound chỉ có 66MHz
- Ngoài ra số đường mạch (số BUS) cũng khác nhau, vì vậy mà các thiết bị trên không thể kết nối trực tiếp với nhau được.
- Mainboard chính là thiết bị đóng vai trò trung gian để kết nối tất cả các thiết bị trên hệ thống máy tính liên kết lại với nhau thành một bộ máy thống nhất, vì vậy Mainboard có những chức năng sau:

* Các chức năng của Mainboard:
- Gắn kết các thành phần trên một hệ thống máy tính lại với nhau
- Điều khiển thay đổi tốc độ BUS cho phù hợp với các thành phần khác nhau
- Quản lý nguồn cấp cho các thành phần trên Main
- Cung cấp xung nhịp chủ (xung Clock) để đồng bộ sự hoạt động của toàn hệ thống
Chính vì những chức năng quan trọng trên mà khi Main có sự cố thì máy tính không thể hoạt động được.

Hệ thống máy tính với các thiết bị gắn trên nó, Mainboard có các thành phần chính là North Bridge (Chipset bắc), Sourth Bridge (Chipset nam), IC SIO (IC điều khiển các cổng). Ba thành phần chính của Mainboard đóng vai trò trung gian để gắn kết các thiết bị của hệ thống máy tính lại thành một bộ máy thống nhất.

II. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MAINBOARD:

2.1 Các thành phần chính của Mainboard:

Soket (đế cắm CPU)
Có nhiều loại đế cắm cho CPU tuỳ theo chủng loại Mainboard
- Socket 370 trên các Mainboard Pentium 3
- Socket 478 trên các Mainboard Pentium 4
- Socket 478 trên các Mainboard Pentium 4
Các chân Socket do Chipset bắc điều khiển.
North Bridge (Chipset bắc)
- Chipset bắc có nhiệm vụ điều khiển các thành phần có tốc độ cao như CPU, RAM và Card Video
- Chipset điều khiển về tốc độ BUS và điều khiển chuyển mạch dữ liệu, đảm bảo cho dữ liệu qua lại giữa các thành phần được thông suốt và liên tục, khai thác hết được tốc độ của CPU và bộ nhớ RAM
- Có thể ví Chipset giống như một nút giao thông ở một ngã tư, điều khiển chuyển mạch như các đèn xanh đèn đỏ cho phép từng luồng dữ liệu đi qua trong một khoảng thời gian nhất định, còn điều khiển tốc độ BUS là mỗi hướng của ngã tư khác nhau thì các phương tiện phải chạy theo một tốc độ quy định.
Sourth Bridge (Chipset nam)
- Chức năng của chipset nam tương tụ như chipset bắc, nhưng chipset nam điều khiển các thành phần có tốc độ chậm như: Card Sound, Card Net, ổ cứng, ổ CD ROM, các cổng USB, IC SIO và BIOS v v...
ROM BIOS (Read Olly Memory - Basic In Out System)
- ROM là IC nhớ chỉ đọc, BIOS là chương trình nạp trong ROM do nhà sản xuất Mainboard nạp vào, chương trình BIOS có các chức năng chính sau đây:
- Khởi động máy tính, duy trì sự hoạt động của CPU
- Kiểm tra lỗi của bộ nhớ RAM và Card Video
- Quản lý trình điều khiển cho chipset bắc, chipset nam, IC-SIO và card video onboard
- Cung cấp bản cài đặt CMOS SETUP mặc định để máy có thể hoạt động ta chưa thiết lập CMOS
IC SIO (Super In Out) - IC điều khiển các cổng vào ra dữ liệu
- SIO điều khiển các thiết bị trên cổng Parallel như máy In, máy Scaner, điều khiển ổ mềm, các cổng Serial như cổng COM, cổng PS/2
- Ngoài ra SIO còn thực hiện giám sát các bộ phận khác trên Main hoạt động để cung cấp tín hiệu báo sự cố
- Tích hợp mạch điều khiển tắt mở nguồn, tạo tín hiệu Reset hệ thống.
Clockgen (Clocking) - Mạch tạo xung Clock
- Mạch tạo xung Clock có vai trò quan trọng trên Main, chúng tạo xung nhịp cung cấp cho các thành phần trên Main hoạt động đồng thời đồng bộ sự hoạt động của toàn hệ thống máy tính, nếu mạch Clock bị hỏng thì các thành phần trên Main không thể hoạt động được, mạch Clocking hoạt động đầu tiên sau khi Main có nguồn chính cung cấp.
VRM (Vol Regu Module) - Modul ổn áp.
- Đây là mạch điều khiển nguồn VCORE cấp cho CPU, mạch có nhiệm vụ biến đổi điện áp 12V/2A thành điện áp khoảng 1,5V và cho dòng lên tới 10A để cấp cho CPU, mạch bao gồm các linh kiện như đèn Mosfet, IC dao động, các mạch lọc L,C
Khe AGP hoặc PCI Express
.- Khe AGP và PCI Express dùng để gắn Card video, khe AGP hoặc PCI Express do Chipset bắc điều khiển.
Khe RAM
- Khe RAM do Chipset bắc điều khiển dùng để gắn bộ nhớ RAM, đây là bộ nhớ trung gian không thể thiếu được trong một hệ thống máy tính.
Khe PCI
- Khe PCI do Chipset nam điều khiển dùng để gắn các Card mở rộng như Card sound, Card Net ...
Cổng IDE
- Cổng IDE do Chipset nam điều khiển, cổng IDE dùng để gắn các ổ đĩa như HDD, CDROM, DVD ...

2.2 - Sơ đồ khối của Mainboard

III - POST (POWER ON SELF TEST) QUÁ TRÌNH KHỞI ĐỘNG VÀ KIỂM TRA CỦA MÁY TÍNH

Quá trình khởi động và kiểm tra của máy tính diễn ra ngay sau khi bạn bấm công tắc mở nguồn, khi mà màn hình chưa có gì cả là lúc một loạt quá trình đã đựơc thực hiện bởi chương trình POST máy do BIOS thực hiện.
Hầu hết các hư hỏng của Mainboard đều biểu hiện ở lúc khởi động, vì vậy nếu bạn nắm chắc được quá trình khởi động của máy thì bạn có thể dễ dàng xác định được nguyên nhân của mỗi sự cố.

Các bước trong quá trình khởi động máy tính (sau khi bật công tắc)

Bật công tắc, nguồn chính hoạt động cung cấp cho Mainboard các điện áp chính 12V, 5V và 3.3V
Mạch VRM cấp nguồn VCORE cho CPU đồng thời báo tín hiệu VRM_GD (VRM_Good) đến Chipset nam
Mạch tạo xung Clock (Clocking) hoạt động, cung cấp cho các thành phần trên Main xung Clock để hoạt động
Khi có Vcc, có xung Clock IC-SIO hoạt động.
IC-SIO tạo tín hiệu Reset để khởi động Chipset nam
Chipset nam hoạt động
Nếu có tín hiệu VRM_GD thì Chipset nam tạo tín hiệu Reset hệ thống.
Chipset bắc hoạt động
Chipset bắc tạo ra tín hiệu Reset CPU
CPU hoạt động
CPU phát tín hiệu truy cập ROM để nạp chương trình BIOS
Chương trình BIOS kiểm tra bộ nhớ RAM
Chương trình BIOS kiểm tra Card Video
BIOS cho nạp bản lưu cấu hình máy trong RAM CMOS
Kiểm tra các cổng và các ổ đĩa theo thiết lập trong CMOS
Khởi động ổ cứng và nạp hệ điều hành từ ổ cứng lên RAM
Quá trình khởi động máy tính sau khi bật công tắt