Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học

n của đối tượng ở thể rắn, sử dụng các chất khí và lỏng; nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủy phản lực. 30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng a) Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối. b) Cách ly đối tượng với môi trường ngoài bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng. 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 10 Phm Tun Khiêm a) Làm cho đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ ) b) Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó. 32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc a) Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài. b) Thay đổi độ trong suốt của đối tượng hay môi trường bên ngoài. c) Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang. d) Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu. e) Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. 33. Nguyên tắc đồng nhất Những đối tượng, tương tác với các đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với các vật liệu chế tạo đối tượng cho trước. 34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần a) Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không cần thiết phải tự phân hủy (hoà tan, bay hơi) hoặc phải biến dạng. b) Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình làm việc. 35. Thay đổi các thông số lý hóa của đối tượng a) Thay đổi trạng thái của đối tượng b) Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc c) Thay đổi độ dẻo d) Thay đổi nhiệt độ, thể tích. 36. Sử dụng chuyển pha Sử dụng các hiện tượng, nảy sinh trong các quá trình chuyển pha như thay đổi thể tích, tỏa hay hấp thu nhiệt lượng 37. Sử dụng sự nở nhiệt a) Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu b) Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau. 38. Sử dụng các chất oxy hóa mạnh a) Thay không khí thường bằng không khí giàu Oxy. b) Thay không khí giàu Oxy bằng chính Oxy. c) Dùng các bức xạ ion hóa tác động lên không khí hoặc oxy. d) Thay oxy giàu Ôzôn (hoặc ôxy bị ion hoá) bằng chính ôzôn. Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 11 Phm Tun Khiêm 39. Thay đổi độ trơ a) Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hòa. b) Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất, phụ gia trung hòa c) Thực hiện quá trình trong chân không. 40. Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng các vật liệu hợp thành (composite). Hay nói chung, sử dụng các loại vật liệu mới. Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 12 Phm Tun Khiêm PHẦN 2: PHẦN CỨNG MÁY TÍNH & VIỆC ÁP DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO 1. Bộ nguồn & Các nguyên tắc sáng tạo Bộ nguồn a) Tổng quan + Nguồn máy tính (tiếng Anh: Power Supply Unit hay PSU) là một thiết bị cung cấp điện năng cho bo mạch chủ, ổ cứng và các thiết bị khác..., đáp ứng năng lượng cho tất cả các thiết bị phần cứng của máy tính hoạt động. + Nguồn máy tính là loại nguồn phi tuyến, khác với nguồn tuyến tính ở chỗ:  Nguồn tuyến tính (thường cấu tạo bằng biến áp với cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp) cho điện áp đầu ra phụ thuộc vào điện áp đầu vào.  Nguồn phi tuyến cho điện áp đầu ra ổn định ít phụ thuộc vào điện áp đầu vào trong giới hạn nhất định cho phép. b) Vai trò + 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, bộ xử lý, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, ổ cứng...) phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn máy tính bởi nó cung cấp năng lượng cho các thiết bị này hoạt động. + 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 (cung cấp điện áp quá thấp cho các thiết bị, có nhiều nhiễu cao tần gây sai lệch các tín hiệu trong hệ thống), hư hỏng hoặc làm giảm tuổi thọ các thiết bị (nếu cung cấp điện áp đầu ra cao hơn điện áp định mức). c) Nguyên lý hoạt động + Từ nguồn điện dân dụng (110Vac/220Vac xoay chiều với tần số 50/60Hz) vào PSU qua các mạch lọc nhiễu loại bỏ các nhiễu cao tần, 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 nhỏ đi rất nhiều so với biến áp ở tần số điện dân dụng 50/60Hz. + Nguồn máy tính được lắp trong các máy tính cá nhân, máy chủ, máy tính xách tay. Ở máy để bàn hoặc máy chủ, bạn có thể nhìn thấy PSU là một bộ phận có rất nhiều đầu dây Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 13 Phm Tun Khiêm dẫn ra khỏi nó và được cắm vào bo mạch chủ, các ổ đĩa, thậm chí cả các cạc đồ hoạ cao cấp. Ở máy tính xách tay PSU 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. + Nguồn máy tính cung cấp đồng thời nhiều loại điện áp: +12V, - 12V, +5V, +3,3V... với dòng điện định mức lớn. d) Quy ước màu dây và cấp điện áp trong nguồn máy tính Quy ước chung về các mức điện áp theo màu dây trong nguồn máy tính như sau:  Màu đen: 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: Dây có mức điện áp: +3,3 V  Màu đỏ: Dây có mức điện áp +5V.  Màu vàng: Dây có mức điện áp +12V (thường quy ước đường +12V thứ nhất đối với các nguồn chỉ có một đường +12V)  Màu xanh dương: Dây có mức điện áp -12V.  Màu xanh lá: Dây kích hoạt sự hoạt động của nguồn. 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 lá) 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.  Dây màu tím: Điện áp 5Vsb (5V standby): 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 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.  Một số dây khác: Khi mở rộng các đường cấp điện áp khác nhau, các nguồn có thể sử dụng một số dây dẫn có màu hỗn hợp: Ví dụ 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. Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong bộ nguồn: - Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: Do máy tính sử dụng dòng điện 1 chiều, mà nguồn điện cung cấp bên ngoài là dòng điện xoay chiều. Nên bộ nguồn được chế tạo để giúp chuyển dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều, cung cấp cho máy tính hoạt động. - Nguyên tắc sử dụng trung gian: Bộ nguồn dùng đối tượng trung gian là mạch chỉnh lưu để biến dòng điện xoay chiều thành 1 chiều và ngược lại. Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 14 Phm Tun Khiêm - Nguyên tắc thay đổi màu sắc: Trong bộ nguồn, màu dây được quy ước để nhận biết các mức điện áp khác nhau. Chẳng hạn, màu đen ám chỉ mức điện áp quy định là 0V; màu cam ám chỉ mức điện áp là +3,3V; màu vàng ám chỉ mức điện áp là +12V; - Sử dụng chuyển pha: Bộ nguồn cung cấp các mức điện áp khác nhau cho các linh kiện khác nhau. Từ nguồn điện dân dụng ban đầu với mức điện áp thông thường 220V (hoặc một mức khác), qua bộ nguồn sẽ được chuyển thành các mức khác nhau như 5V; +3,3V; +12V; để dùng riêng cho từng linh kiện bên trong. - Nguyên tắc tự phục vụ: Bộ nguồn hoạt động lâu sẽ sinh ra nhiệt, vì thế bộ nguồn được tích hợp quạt và các linh kiện tản nhiệt như tấm tản nhiệt giúp cho bộ nguồn hoạt động ổn định hơn. Nguyên tắc tự phục vụ còn thể hiện ở chức năng lọc nhiễu của bộ nguồn tại các vị trí lọc nhiễu được tích hợp trong bộ nguồn. 2. Mainboard & Các nguyên tắc sáng tạo Mainboard: a) Chức năng của Mainboard Là bản mạch chính liên kết tất cả các linh kiện và thiế t bị ngoại vi thành một bộ máy vi tính thống nhất . Điều khiển tốc độ và đường đi của luồng dữ liệu giữa các thiết bị trên . Điều khiển điện áp cung cấp cho các linh kiện gắn chết hoặc cắm rời trên Mainboard. b) Nguyên lý hoạt động của Mainboard Mainboard có 2 IC quan trọng là Chipset cầu bắc và Chipset cầu nam, chúng có nhiệm vụ là cầu nối giữa các thành phần cắm vào. Mainboard như nối giữa CPU với RAM, giữa RAM với các khe mở rộng PCI, v v... Giữa các thiết bị này thông thường có tốc độ truyền qua lại rất khác nhau còn gọi là tốc độ Bus. Thí dụ trên một Mainboard Pentium 4, tốc độ dữ liệu ra vào CPU là 533MHz nhưng tốc độ ra vào bộ nhớ RAM chỉ có 266MHz và tốc độ ra vào Card Sound gắn trên khe PCI lại chỉ có 66MHz. c) Các thành phần trên Mainboard Chip cầu bắc và Chip cầu nam Đế cắm CPU Khe cắm bộ nhớ RAM Khe cắm mở rộng Bộ nhớ Cache ROM BIOS Các cổng giao tiếp Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong Mainboard: Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 15 Phm Tun Khiêm - Nguyên tắc sử dụng trung gian: Sử dụng đối tượng trung gian là hệ thống đường truyền (BUS) để giúp các linh kiện khác làm việc được với nhau, trao đổi dữ liệu với nhau và “hiểu” các yêu cầu của nhau. - Nguyên tắc kết hợp: Mainboard là thành phần liên kết các linh kiện khác lại thành một khối thống nhất để thực hiện chung một công việc theo yêu cầu của người sử dụng, trong đó mỗi linh kiện có một nhiệm vụ riêng của mình. - Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: Trên Mainboard có 2 thành phần chính là Chip cầu bắc và Chip cầu nam, 2 thành phần này có các chức năng khác nhau: Chip cầu bắc thì làm việc với CPU, RAM, AGP; Chip cầu nam thì làm việc với các thiết bị ngoại vi. - Nguyên tắc dự phòng: Trên Mainboard thường có từ 2 khe gắn RAM trở lên, điều này có thể dự phòng cho trường hợp khe này bị rỉ sét thì còn khe khác để cắm RAM; hoặc có thể nâng cấp máy bằng cách gắn thêm RAM. - Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ: Đế cắm trên Mainboard được thiết kế dưới dạng nhiều lỗ (thay thế cho dạng chân cắm của các đời máy cũ hơn) nhằm tăng khả năng tiếp xúc của CPU với Mainboard, từ đó giúp CPU làm việc hiệu quả hơn. 3. CPU & Các nguyên tắc sáng tạo CPU: a) Tổng quan o CPU ( Central Processing Unit ): Là mạch tích hợp rất phức tạp, bao gồm rất nhiều Transistor trên một chip. o Là bộ phận chính quyết định tốc độ của máy tính. o Là thành phần quan trọng nhất trong máy tính (được ví như bộ não của máy tính), điều khiển mọi hoạt động của máy tính, tính toán và xử lý dữ liệu. b) Các đặc tả của CPU Tốc độ xung nhịp: o CPU chạy nhanh hay chậm là do tốc độ xung nhịp quyết định, tốc độ xung nhịp sử dụng đơn vị đo là triệu chu kỳ trong một giây (megahertz – MHz) hoặc tỉ chu kỳ trong một giây (gigahertz – GHz) Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 16 Phm Tun Khiêm o CPU có 2 loại tốc độ: tốc độ trong và tốc độ ngoài. o Tốc độ trong của CPU chính là tốc độ của xung đồng hồ. o Tốc độ ngoài của CPU chính là tốc độ hoạt động của Mainboard o 1 MHz = 1000000 Hz o 1 GHz = 1000000000 Hz Bộ nhớ Cache: o Cache L1, còn gọi là front-side cache, là bộ nhớ dùng để lưu trữ dữ liệu trước khi được CPU xử lý. o Cache L2, còn được gọi là back-side cache, là bộ nhớ lưu trữ dữ liệu đã được CPU xử lý. o CPU có thể được so sánh với nhau dựa trên dung lượng nhớ của L1 và L2. o Cache L3 có trong các hệ thống máy hiện đại, là bộ đệm giữa RAM và Cache L2. o Chức năng của L3 là làm giảm độ trễ giữa Cache L2 và RAM, tăng tốc độ truyền giữa CPU và RAM. BUS hoạt động: o Được chia làm 2 loại, đó là FSB (Front Side Bus) và BSB (Back Side Bus). o FSB: là Bus tuyến trước của CPU khi kết nối với Chipset của mainboard. o BSB: là Bus tuyến sau của CPU truyền từ cache L2, L3 đến CPU. Tập lệnh: o Được định nghĩa sẵn và lưu trữ ngay trong CPU, nhằm thực hiện những tác vụ đã được thiết kế theo yêu cầu. o Tập lệnh FPU: tính toán số thực dấu chấm động o Tập lệnh MMX: hỗ trợ xử lý dữ liệu MultiMedia o Tập lệnh SSE,SSE2,SSE3: hỗ trợ truy cập Internet Công nghệ chế tạo: o Công nghệ Double Pumped Bus: là công nghệ với một đường truyền mà trên đó 2 tín hiệu có thể được truyền đi trong một chu kỳ, còn được gọi là Double Data Rate o Công nghệ Quad Pumped Bus: là công nghệ với một đường truyền mà tại đó 4 tín hiệu có thể được truyền đi trong một chu kỳ hay xung gốc được nhân 4, còn được gọi là Quad Data Rate (QDR). o VD: 1 CPU có FSB là 400MHz, nghĩa là CPU đó vẫn chỉ có đường truyền Bus 100MHz, nhưng trên đường truyền này có 4 tín hiệu được truyền đi trong 1 chu kỳ nên tương đương với 1 đường truyền 400MHz. o Công nghệ HyperTransport: là Bus truyền dữ liệu tốc độ cao. o Với công nghệ HyperTransport, CPU sẽ giao tiếp với bộ nhớ và chipset thông qua HyperTransport bus với băng thông cực lớn và được mở cả 2 chiều không cản trở lẫn nhau (full-duplex) o Giúp hạn chế hiện tượng thắt cổ chai (bottle-neck), tạo điều kiện cho CPU tận dụng không gian trống trong bộ nhớ hiệu quả hơn. Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 17 Phm Tun Khiêm Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong CPU: - Nguyên tắc phân nhỏ: CPU được phân chia thành 3 khối chính là ALU, CU và Register, mỗi khối đảm nhiệm các nhiệm vụ khác nhau. - Nguyên tắc vạn năng: CPU điều khiển tất cả các hoạt động của máy tính thông qua các tập lệnh được thiết kế sẵn bên trong nó. - Nguyên tắc vượt nhanh: Các CPU thế hệ mới có tích hợp thêm bộ nhớ Cache có chức năng giúp máy tính xử lý nhanh hơn, ghi nhớ lại các yêu cầu mà người sử dụng đã thực hiện trước đó để sử dụng cho những lần yêu cầu lại của người dùng. - Nguyên tắc linh động: Với việc bộ vi xử lý có 2 nhân nếu như tình trạng máy tính đang hoạt động ở mức thầp thì dữ liệu được xử lý tại một nhân đơn duy nhất còn nhân còn lại trong trạng thái chờ nhằm tiết kiệm điện đồng thới tăng tuổi thọ cho bộ vi xử lý. Nếu như máy tình ở trạng thái hoạt động cao thì cả hai nhân đều tham gia vào quá trình xử lý tăng tốc độ xử lý cho máy tính. - Nguyên tắc đảo ngược: Với việc chia lõi của bộ vi xử lý thành hai lõi đã đảo ngược suy nghĩ trước kia khi cố gắng tăng lượng transitor trong bộ vi xử lý nhằm tăng tốc độ xử lý. Nhờ đảo ngược lại hướng suy nghi mà lời giải đã được đưa ra. - Nguyên tắc dự phòng: Trong hai bộ vi xử lý thì một bộ vi xử lý luôn ở trạng thái chờ chỉ được sử dụng khi hệ thống hoạt động nhiều nhằm tránh quá tải cho bộ vi xử lý còn lại. - Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: Bộ vi xử lý hai nhân là tiền đề để phát triển bộ vi xử lý bốn nhân và sáu nhân hiện nay. Sự thay đổi này làm thay đổi cả nền công nghiệp sản xuất bộ vi xử lý. Với sự thành công của bộ vi xử lý hai nhân sẽ là nền tảng để phát triển công nghệ bộ vi xử lý đa nhân sau này. - Nguyên tắc “chứa trong”: Một bộ vi xử lý chứa trong nó hai lõi khác nhau có thể hoạt động độc lập xử lý các tiến trình khác nhau hay cùng xử lý một tiến trình. Đây cũng là đặc điểm nổi bật nhất của công nghệ bộ vi xử lý đa nhân, xử lý song song các tiến trình hoặc đơn xử lý như vậy giúp tăng hiệu quả của bộ vi xử lý. - Nguyên tắc kết hợp: Kết hợp hai bộ vi xử lý thành một bô vi xử lý duy nhất, tiết kiệm được không gian trên mainboard. Tăng khả năng xử lý dữ liệu và hiệu xuất làm việc của bộ vi xử lý. Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 18 Phm Tun Khiêm 4. RAM & Các nguyên tắc sáng tạo RAM: Bộ nhớ là một tập hợp các mạch IC để lưu dữ liệu và các thông tin chương trình theo chuỗi các số 0 và 1 trong mạch (ứng với 2 trạng thái tắt hoặc mở). a) Các loại bộ nhớ RAM SRAM:  SRAM (Static Random Access Memory): là loại bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên tĩnh vì dữ liệu lưu trong chip nhớ không cần được làm mới liên tục (làm tươi).  SRAM lưu dữ liệu đựa trên sự bật/tắt các transistor (đại diện cho số nhị phân).  Bị giới hạn về dung lượng do kích thước lớn, trên mỗi chip thường chứa khoảng 256Kb.  Được sử dụng làm Cache L1 và Cache L2 trong PC.  Tốc độ truy xuất: rất nhanh. DRAM:  DRAM (Dynamic Random Access Memory ): là bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên động được cải tiến từ SRAM.  Dùng tụ điện để lưu trữ dữ liệu (tụ điện được nạp đầy biểu diễn là 1, tụ xả biểu diễn là 0).  Cần tín hiệu làm tươi liên tục để có thể lưu trữ dữ liệu.  Có nhiều đơn vị nhớ được gọi là tế bào nhớ, có thể ghép lại với mật độ rất cao  có thể giữ một lượng dữ liệu khổng lồ.  Các máy PC hiện nay đều sử dụng DRAM.  Các loại DRAM: SDRAM, DDR SDRAM, RIMM. b) Các công nghệ truyền:  Double Pumped Bus: là một đường truyền mà trên đó 2 tín hiệu có thể được truyền đi trong 1 chu kỳ. Công nghệ này còn được gọi với tên Double Data Rate.  Bộ nhớ SDRAM sử dụng công nghệ Double Data Rate thì được gọi là bộ nhớ DDR SDRAM. Một thanh nhớ có Bus truyền là 200MHz nghĩa là thanh nhớ đó vẫn chỉ Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 19 Phm Tun Khiêm có đường truyền 100MHz nhưng trên đường truyền này có tới 2 tín hiệu được truyền đi trong 1 chu kỳ, vì vậy nó tương đương với 1 đường truyền Bus 200MHz.  Công nghệ DDR2: là công nghệ thiết kế chip giúp tăng gấp đôi lượng tín hiệu ngay tại vùng đệm của bộ nhớ. Một thanh nhớ có Bus truyền là 400MHz nghĩa là thanh nhớ đó có đường truyền gốc là 100MHz, nhưng tại vùng đệm I/O đường truyền này được nâng lên 200MHz (đối với DDR thì đường truyền này vẫn là 100MHz), và khi được Double Data Rate trên Bus dữ liệu thì đường truyền này sẽ tương đương với 1 đường 400MHz.  Công nghệ DDR3: công nghệ này giúp tần số truyền sẽ được nhân 4 ở vùng đệm I/O và khi được Double Data Rate trên Bus dữ liệu thì tần số truyền trên đường này lại được nhân 2 thêm lần nữa, có nghĩa là trên Bus truyền của bộ nhớ DDR3 có tới 8 tín hiệu được truyền đi trong 1 chu kỳ. Ví dụ thanh nhớ DDR3 có Bus truyền 1600MHz thì có xung gốc là 200MHz.  Dual Channel: là kỹ thuật truyền mới dùng trong việc trao đổi dữ liệu giữa Chipset và RAM đồng thời trên cả 2 kênh  giúp băng thông dữ liệu giữa chipset và RAM sẽ tăng gấp đôi so với khi truyền Single Channel (Chipset và RAM chỉ có thể trao đổi dữ liệu trên 1 kênh). Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong RAM: - Nguyên tắc phân nhỏ: RAM lưu trữ dữ liệu tạm thời tại các ô nhớ. Một thanh RAM được cấu tạo từ một tập hợp nhiều ô nhớ. Số lượng ô nhớ nhiều hay ít tùy thuộc vào dung lượng của từng thanh RAM. - Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: Đặc trưng tiêu biểu của RAM là có thể truy cập vào những vị trí khác nhau trong bộ nhớ và hoàn tất trong khoảng thời gian tương tự, ngược lại với một số kỹ thuật khác, đòi hỏi phải có một khoảng thời gian trì hoãn nhất định. - Nguyên tắc “vượt nhanh”: RAM hoạt động theo cơ chế “ngắt”, vì thế người sử dụng có thể tắt ngay những chương trình đang bị “treo” để sử dụng tiếp các chương trình khác. - Nguyên tắc “chứa trong”: Tổ chức bộ nhớ của RAM là bao gồm nhiều ô nhớ, bên trong mỗi ô nhớ lại chứa một số bit xác định. 5. Ổ đĩa cứng & Các nguyên tắc sáng tạo Ổ đĩa cứng: a) Tổng quan 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. Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 20 Phm Tun Khiêm Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, ổ đĩa 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 đĩa cứng chỉ dành cho các máy tính thì ngày nay ổ đĩa 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 đĩa 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 đĩa 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 đĩa cứng tăng lên đáng kể. b) Lịch sử phát triển Năm 1955 Ổ cứng đầu tiên trên thế giới có là IBM 350 Disk File được chế tạo bởi Reynold Johnson ra mắt năm 1955 cùng máy tính IBM 305. Ổ cứng này có tới 50 tấm đĩa kích thước 24" với tổng dung lượng là 5 triệu kí tự. Một đầu từ được dùng để truy nhập tất cả các tấm đĩa khiến cho tốc độ truy nhập trung bình khá thấp. Năm 1961 Thiết bị lưu trữ dữ liệu IBM 1301 ra mắt năm 1961 bắt đầu sử dụng mỗi đầu từ cho một mặt đĩa. Ổ đĩa đầu tiên có bộ phận lưu trữ tháo lắp được là ổ IBM 1311. Ổ này sử dụng đĩa IBM 1316 có dung lượng 2 triệu kí tự. Năm 1973 IBM giới thiệu hệ thống đĩa 3340 "Winchester", ổ đĩa đầu tiên sử dụng kĩ thuật lắp ráp đóng hộp (sealed head/disk assembly - HDA). Kĩ sư trưởng dự án/chủ nhiệm dự án Kenneth Haughton đặt tên theo "súng trường Winchester" 30-30 sau khi một thành viên trong nhóm gọi nó là "30-30" vì các trục quay 30 MB của ổ đĩa cứng. Hầu hết các ổ đĩa hiện đại ngày nay đều sử dụng công nghệ này, và cái tên "Winchester" trở nên phổ biến khi nói về ổ đĩa cứng và dần biến mất trong thập niên 1990. Trong một thời gian dài, ổ đĩa cứng có kích thước lớn và cồng kềnh, thích hợp với một môi trường được bảo vệ của một trung tâm dữ liệu hoặc một văn phòng lớn hơn là trong môi trường công nghiệp khắc nghiệt (vì sự mong manh), hay văn phòng nhỏ hoặc nhà riêng (vì kích cỡ quá khổ và lượng điện năng tiêu thụ). Trước thập niên 1980, hầu hết ổ đĩa cứng có các tấm đĩa cỡ 8" (20 cm) hoặc 14-inch (35 cm), cần một giá thiết bị cũng như diện tích sàn đáng kể (tiêu biểu là các ổ đĩa cứng lớn có đĩa tháo Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 21 Phm Tun Khiêm lắp được, thường được gọi là "máy giặt"), và trong nhiều trường hợp cần tới điện cao áp hoặc thậm chí điện ba pha cho những mô tơ lớn chúng dùng. Vì lí do đó, các ổ đĩa cứng không được dùng phổ biến trong máy vi tính đến tận năm 1980, khi Seagate Technology cho ra đời ổ đĩa ST-506- ổ đĩa 5,25" đầu tiên có dung lượng 5 MB. Có một thực tế là trong cấu hình xuất xưởng, máy IBM PC (IBM 5150) không được trang bị ổ đĩa cứng. Thập niên 1990 Đa số các ổ đĩa cứng cho máy vi tính đầu thập kỷ 1980 không bán trực tiếp cho người dùng cuối bởi nhà sản xuất mà bởi các OEM như một phần của thiết bị lớn hơn (như Corvus Disk System và Apple ProFile). Chiếc IBM PC/XT được bán ra đã có một ổ đĩa cứng lắp trong nhưng xu hướng tự cài đặt nâng cấp bắt đầu xuất hiện. Các công ty chế tạo ổ đĩa cứng bắt đầu tiếp thị với người dùng cuối bên cạnh OEM và đến giữa thập niên 1990, ổ đĩa cứng bắt đầu xuất hiện trong các cửa hàng bán lẻ. Ổ đĩa lắp trong ngày càng được sử dụng nhiều trong PC trong khi các ổ đĩa lắp ngoài tiếp tục phổ biến trên máy Macintosh của hãng Apple và các nền tảng khác. Mỗi máy Mac sản xuất giữa giữa các năm 1986 và 1998 đều có một cổng SCSI phía sau khiến cho việc lắp đặt thêm phần cứng mới trở nên dễ dạng; tương tự như vậy, "toaster" (máy nướng bánh) Mac không có chỗ cho ổ đĩa cứng (hay trong Mac Plus không có chỗ lắp ổ đĩa cứng), các đời tiếp theo cũng vậy thế nên ổ SCSI lắp ngoài là có thể hiểu được. Các ổ đĩa SCSI lắp ngoài cũng phổ biến trong các máy vi tính cổ như loạt Apple II và Commodore 64, và cũng được sử dụng rộng rãi trong máy chủ cho đến tận ngày nay. Sự xuất hiện vào cuối thập niên 1990 của các chuẩn giao tiếp ngoài như USB và FireWire khiến cho ổ đĩa cứng lắp ngoài trở nên phổ biến hơn trong người dùng thông thường đặc biệt đối với những ai cần di chuyển một khối lượng lớn dữ liệu giữa hai địa điểm. Vì thế, phần lớn các ổ đĩa cứng sản xuất ra đều có trở thành lõi của các vỏ lắp ngoài. Ngày nay Dung lượng ổ đĩa cứng tăng trưởng theo hàm mũ với thời gian. Đối với những máy PC thế hệ đầu, ổ đĩa dung lượng 20 megabyteđược coi là lớn. Cuối thập niên 1990 đã có những ổ đĩa cứng với dung lượng trên 1 gigabyte. Vào thời điểm đầu năm 2005, ổ đĩa cứng có dung lượng khiêm tốn nhất cho máy tính để bàn còn được sản xuất có dung lượng lên tới 40 gigabyte còn ổ đĩa lắp trong có dung lượng lớn nhất lên tới một nửa terabyte (500 GB), và những ổ đĩa lắp ngoài đạt xấp xỉ một terabyte. Cùng với lịch sử phát triển của PC, các họ ổ đĩa cứng lớn là MFM, RLL, ESDI, SCSI, IDE và EIDE, và mới nhất là SATA. Ổ đĩa MFM đòi hỏi mạch điều khiển phải tương thích với phần điện trên ổ đĩa cứng hay nói cách khác là ổ đĩa và mạch điều khiền phải tương thích. RLL (Run Length Limited) là một phương pháp mã hóa bit trên các tấm đĩa giúp làm tăng mật độ bit. Phần lớn các ổ đĩa RLL cần phải tương thích với bộ điều khiển nó làm việc với. ESDI là một giao diện được phát triển bởi Maxtor làm tăng tốc trao đổi thông tin giữa PC và đĩa cứng. SCSI (tên cũ là SASI dành cho Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 22 Phm Tun Khiêm Shugart (sic) Associates), viết tắt cho Small Computer System Interface, là đối thủ cạnh tranh ban đầu của ESDI. Khi giá linh kiện điện tử giảm (do nhu cầu tăng lên) các chi tiết điện tử trước kia đặt trên cạc điều khiển đã được đặt lên trên chính ổ đĩa cứng. Cải tiến này được gọi là ổ đĩa cứng tích hợp linh kiện điện tử (Integrated Drive Electronics hay IDE). Các nhà sản xuất IDE mong muốn tốc độ của IDE tiếp cận tới tốc độ của SCSI. Các ổ đĩa IDE chậm hơn do không có bộ nhớ đệm lớn như các ổ đĩa SCSI và không có khả năng ghi trực tiếp lên RAM. Các công ty chế tạo IDE đã cố gắng khắc phục khoảng cách tốc độ này bằng phương pháp đánh địa chỉ logic khối (Logical Block Addressing - LBA). Các ổ đĩa này được gọi là EIDE. Cùng lúc với sự ra đời của EIDE, các nhà sản xuất SCSI đã tiếp tục cải tiến tốc độ SCSI. Những cải tiến đó đồng thời khiến cho giá thành của giao tiếp SCSI cao thêm. Để có thể vừa nâng cao hiệu suất của EIDE vừa không làm tăng chi phí cho các linh kiện điện tử không có cách nào khác là phải thay giao diện kiểu "song song" bằng kiểu "nối tiếp", và kết quả là sự ra đời của giao diện SATA. Tuy nhiên, hiệu suất làm việc của các ổ đĩa cứng SATA thế hệ đầu và các ổ đĩa PATA không có sự khác biệt đáng kể. c) Cấu tạo Ổ đĩa cứng gồm các thành phần, bộ phận có thể liệt kê cơ bản và giải thích sơ bộ như 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 đĩa 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 đĩa cứng ngừng được cấp điện. Đầu cắm nguồn cung cấp điện cho ổ đĩa cứng. Đầu kết nối giao tiếp với máy tính. Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 23 Phm Tun Khiêm Các cầu đấu thiết đặt (tạm dịch từ jumper) thiết đặt chế độ làm việc của ổ đĩa cứng: Lựa chọn chế độ làm việc của ổ đĩa 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... Vỏ đĩa cứng: Vỏ ổ đĩa 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 đĩa 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 đĩa cứng. Ngoài ra, vỏ đĩa cứng còn có tác dụng chịu đựng sự va chạm (ở mức độ thấp) để bảo vệ ổ đĩa cứng. Do đầu từ chuyển động rất sát mặt đĩa nên nếu có bụi lọt vào trong ổ đĩa 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 đĩa 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 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 đĩa 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 đĩa 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 Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 24 Phm Tun Khiêm 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 Sector 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. Theo chuẩn 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 đĩa cứng đều chia ra hơn 10 vùng mà trong mỗi vùng có số sector/track bằng nhau. Cylinder Tập hợp các track 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 đĩa 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 đĩa 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. Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 25 Phm Tun Khiêm 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. d) Các công nghệ sử dụng S.M.A.R.T S.M.A.R.T (Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology) là công nghệ tự động giám sát, chẩn đoán và báo cáo các hư hỏng có thể xuất hiện của ổ đĩa 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 đĩa cứng mới). Trong thời gian gần đây S.M.AR.T được coi là một tiêu chuẩn quan trọng trong ổ đĩa 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 đĩa 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 đĩa 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). Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 26 Phm Tun Khiêm Ổ cứng lai Ổ cứng lai (hybrid hard disk drive) là các ổ đĩa cứng thông thường được gắn thêm các phần bộ nhớ flash trên bo mạch của ổ đĩa cứng. Cụm bộ nhớ này hoạt động khác với cơ chế làm việc của bộ nhớ đệm (cache) của ổ đĩa 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 đĩa cứng mới tiến hành ghi dữ liệu vào các đĩa từ, điều này giúp sự vận hành của ổ đĩa 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 đĩa 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. Hiện tại (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. e) Thông số và đặc tính Dung lượng Dung lượng ổ đĩa 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 đĩa 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 đĩa cứng được tính bằng: (số byte/sector) × (số sector/track) × (số cylinder) × (số đầu đọc/ghi). Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 27 Phm Tun Khiêm Dung lượng của ổ đĩa cứng tính theo các đơn vị dung lượng cơ bản thông thường: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 đĩa 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 = 1000 MB mà thực ra phải là 1 GB = 1024 MB) nên dung lượng mà hệ điều hành (hoặc các phần mềm kiểm tra) nhận ra của ổ đĩa cứng thường thấp hơn so với dung lượng ghi trên nhãn đĩa (ví dụ ổ đĩa cứng 40 GB thường chỉ đạt khoảng 37-38 GB). Tốc độ quay của ổ đĩa cứng Tốc độ quay của đĩa cứng thường được ký hiệu bằng rpm (viết tắt của từ tiếng Anh: 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 đĩa 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 đĩa cứng 3,5” sản xuất cách đây 2-3 năm; với các ổ đĩa 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 đĩa cứng sản xuất trong thời gian hiện tại (2007)  10.000 rpm, 15.000 rpm: Thường sử dụng cho các ổ đĩa cứng trong các máy tính cá nhân cao cấp, máy trạm và các máy chủ có sử dụng giao tiếp SCSI Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong Ổ đĩa cứng: - Nguyên tắc “chứa trong”: Cấu tạo của đĩa cứng bao gồm nhiều tấm đĩa từ tính, mỗi tấm đĩa lại chứa nhiều Track, mỗi Track lại chứa nhiều Sector. Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 28 Phm Tun Khiêm - Nguyên tắc dự phòng: Công nghệ S.M.A.R.T giúp cho đĩa cứng có khả năng tự động giám sát, phát hiện và báo cáo các hư hỏng về đĩa cứng thông qua BIOS. - Nguyên tắc cầu (tròn) hóa: Các tấm đĩa của ổ đĩa cứng được thiết kế theo hình tròn giúp cho việc chuyển động đọc/ghi dữ liệu dễ dàng hơn. - Nguyên tắc linh động: Một ổ đĩa cứng vật lý có thể được chia thành nhiều ổ đĩa logic (gọi là phân vùng) thông qua các phần mềm hỗ trợ, giúp cho việc lưu trữ giữ liệu hợp lý, hiệu quả hơn. - Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học: Việc đọc/ghi dữ liệu lên đĩa cứng được thực hiện nhờ sự chuyển động theo trục của các tấm đĩa (quay). Số vòng quay trong một đơn vị thời gian càng nhiều thì tốc độ đọc/ghi càng nhanh. - Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: Mỗi ổ đĩa cứng có một tốc độ quay khác nhau, đó chính là số vòng quay trong 1 phút (rpm), chẳng hạn: 5400rpm; 7200rpm; 10000rpm; - Nguyên tắc kết hợp: Ổ cứng lai là công nghệ áp dụng nguyên tắc này. - Nguyên tắc sử dụng các vật liệu hợp thành: Đầu đọc/ghi của ổ cứng trước đây được tạo bằng lõi sắt, sau đó chuyển sang dùng lõi Ferit. 6. Màn hình & Các nguyên tắc sáng tạo Màn hình: a) Tổng quan Màn hình máy tính là thiết bị điện tử gắn liền với máy tính với mục đích chính là hiển thị và 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 dùng chung (hoặc không sử dụng) đối với một số hệ máy chủ. b) Phân loại Màn hình máy tính loại CRT Thường gặp nhất là các loại màn hình máy tính với nguyên lý ống phóng chùm điện tử (ống CRT, nên thường đặt tên cho loại này là "loại CRT"). Các màn hình loại CRT có các ưu nhược điểm: Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 29 Phm Tun Khiêm Ưu điểm: Thể hiện màu sắc rất trung thực, tốc độ đáp ứng cao, độ phân giải có thể đạt được cao. Phù hợp với games thủ và các nhà thiết kế, xử lý đồ hoạ. Nhược điểm: Chiếm nhiều diện tích, tiêu tốn điện năng hơn các loại màn hình khác, thường gây ảnh hưởng sức khoẻ nhiều hơn với các loại màn hình khác. Nguyên lý hiển thị hình ảnh 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. Để tìm hiểu nguyên lý hiển thị hình ảnh của các màn hình CRT, ta hãy xem nguyên lý để hiển thị hình ảnh của một màn hình đơn sắc (đen trắng), các nguyên lý màn hình CRT màu đều dựa trên nền tảng này. + Nguyên lý hiển thị hình ảnh của màn hình đen-trắng o Ở các màn hình CRT cổ điển: Toàn bộ lớp huỳnh quang trên bề mặt chỉ hiển phát xạ một màu duy nhất với các mức thang xám khác nhau để tạo ra các điểm ảnh đen trắng. Một điểm ảnh được phân thành các cường độ sáng khác nhau sẽ được điều khiển bằng chùm tia điện tử có cường độ khác nhau. o Chùm tia điện tử được xuất phát từ một ống phát của đèn hình. Tại đây có một dây tóc (kiểu giống dây tóc bóng đèn sợi đốt) được nung nóng, các điện tử tự do trong kim loại của sợi dây tóc nhảy khỏi bề mặt và bị hút vào điện trường tạo ra trong ống CRT. Để tạo ra một tia điện tử, 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. o Để đảm bảo các tia điện tử thu hẹp thành dạng điểm theo kích thước điểm ảnh thiết đặt, ống CRT có các thấu kính điện từ (hoàn toàn khác biệt với thấu kính quang học) bằng các cuộn dây để hội tụ chùm tia. o Tia điện tử được quét lên bề mặt lớp huỳnh quang theo từng hàng, lần lượt từ trên xuống dưới, từ trái qua phải một cách rất nhanh để tạo ra các khung hình tĩnh, nhiều khung hình tĩnh như vậy thay đổi sẽ tạo ra hình ảnh chuyển động. o Cường độ các tia này thay đổi theo điểm ảnh cần hiển thị trên màn hình, với các điểm ảnh màu đen các tia này có cường độ thấp nhất (hoặc không có), với các điểm ảnh trắng thì tia này lớn đến giới hạn, với các thang màu xám thì tuỳ theo mức độ sáng mà tia có cường độ khác nhau. Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 30 Phm Tun Khiêm + Nguyên lý hiển thị hình ảnh của màn hình màu o Nguyên lý hiển thị hình ảnh của màn hình màu loại CRT giống với màn hình đen trắng đã trình bày ở trên. Các màu sắc được hiển thị theo nguyên tắc phối màu phát xạ: Mỗi một màu xác định được ghép bởi ba màu cơ bản. o Trên màn hình hiển thị lớp huỳnh quang của màn hình đen trắng được thay bằng các lớp phát xạ màu dọc từ trên xuống dưới màn hình (điều này hoàn toàn có thể quan sát được bằng mắt thường). Màn hình máy tính loại tinh thể lỏng Màn hình máy tính loại tinh thể lỏng dựa trên công nghệ về tinh thể lỏng nên rất linh hoạt, có nhiều ưu điểm hơn màn hình CRT truyền thống, do đó hiện nay đang được sử dụng rộng rãi, dần thay thế màn hình CRT. Ưu điểm: Mỏng nhẹ, không chiếm diện tích trên bàn làm việc. Ít tiêu tốn điện năng so với màn hình loại CRT, ít ảnh hưởng đến sức khoẻ người sử dụng so với màn hình CRT. Nhược điểm: Giới hạn hiển thị nét trong độ phân giải thiết kế (hoặc độ phân giải bằng 1/2 so với thiết kế theo cả hai chiều dọc và ngang), tốc độ đáp ứng chậm hơn so với màn hình CRT (tuy nhiên năm 2007 đã xuất hiện nhiều model có độ đáp ứng đến 2 ms), màu sắc chưa trung thực bằng màn hình CRT. Độ phân giải của màn hình tinh thể lỏng 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. + Điểm chết trong màn hình tinh thể lỏng Một trong các tiêu chí quan trọng để đánh giá về màn hình tinh thể lỏng là các điểm chết của nó (khái niệm điểm chết không có ở các loại màn hình CRT). Điểm chết được coi là các điểm mà màn hình không thể hiển thị đúng màu sắc, ngay từ khi bật màn hình lên thì điểm chết chỉ xuất hiện một màu duy nhất tuỳ theo loại điểm chết. Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 31 Phm Tun Khiêm Điểm chết có thể xuất hiện ngay từ khi xuất xưởng, có thể xuất hiện trong quá trình sử dụng. Điểm chết có thể là điểm chết đen hoặc điểm chế trắng. Với các điểm chết đen chúng ít lộ và dễ lẫn vào hình ảnh, các điểm chết trắng thường dễ nổi và gây ra sự khó chịu từ người sử dụng. Theo công nghệ chế tạo các điểm chết của màn hình tinh thể lỏng không thể sửa chữa được. Thường tỷ lệ xuất hiện điểm chết của màn hình tinh thể lỏng chiếm khoảng 30% tổng sản phẩm xuất xưởng nên các hãng sản xuất có các chế độ bảo hành riêng. Một số hãng cho phép đến 3 điểm chết (mà không bảo hành), một số khác là 5 điểm do đó khi lựa chọn mua các màn hình tinh thể lỏng cần chú ý kiểm tra về số lượng các điểm chết sẵn có. Để kiểm tra các điểm chết trên các màn hình tinh thể lỏng, tốt nhất dùng các phần mềm chuyên dụng (dẫn dễ tìm các phần mềm kiểu này bởi chúng thường miễn phí), 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. + Đèn nền trong màn hình tinh thể lỏng Công nghệ màn hình tinh thể lỏng phải sử dụng các đèn nền để tạo ánh sáng đến các tinh thể lỏng. Khi điều chỉnh độ sáng chính là điều chỉnh ánh sáng của đèn nền. Điều đáng nói ở đây là một số màn hình tinh thể lỏng 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 trong thời điểm khởi động Windows xem các vùng sáng có quá lộ hay không. Màn hình cảm ứng Màn hình cảm ứng là các loại màn hình được tích hợp thêm một lớp cảm biến trên bề mặt để cho phép người sử dụng có thể điều khiển, làm việc với máy tính bằng cách sử dụng các loại bút riêng hoặc bằng tay giống như cơ chế điều khiển của một số điện thoại thông minh hay Pocket PC. Màn hình cảm ứng xuất hiện ở một số máy tính xách tay cùng với hệ điều hành Windows XP Tablet PC Edition. Một số máy tính cho các tụ điểm công cộng cũng sử dụng loại màn hình này phục vụ giải trí, mua sắm trực tuyến hoặc các mục đích khác - chúng được cài đặt hệ điều hành Windows Vista mới nhất. Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 32 Phm Tun Khiêm Màn hình máy tính sử dụng công nghệ OLED Là công nghệ màn hình mới với xu thế phát triển trong tương lai bởi các ưu điểm: Cấu tạo mỏng, tiết kiệm năng lượng, đáp ứng nhanh, tuổi thọ cao... Về cơ bản, ngoại hình màn hình OLED thường giống màn hình tinh thể lỏng nhưng có kích thước mỏng hơn nhiều do không sử dụng đèn nền. Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong Màn hình: - Nguyên tắc thay đổi màu sắc: Hoạt động của màn hình dùng 3 màu cơ bản (Red, Green, Blue) để tạo nên các màu khác, cường độ khác nhau của tia sáng “đập” vào các màu cơ bản sẽ tạo nên những màu khác nhau và hiển thị trên màn hình. - Nguyên lý sử dụng vật liệu hợp thành: Ban đầu là màn hình CRT, rồi chuyển sang màn hình tinh thể lỏng, tiếp theo là cảm ứng và công nghệ OLED - Thay đổi các thông số lý hóa: Màn hình lúc đầu thô sơ, cồng kềnh được thay đổi diện tích thành nhỏ gọn, mỏng. - Nguyên tắc kết hợp: Màn hình cảm ứng cho phép người sử dụng kết hợp với bút điều khiển hoặc bằng tay. Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 33 Phm Tun Khiêm TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Slide bài giảng “Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học” – GS.TSKH Hoàng Kiếm. 2. Lắp ráp & cài đặt máy vi tính (Tập 1) – Trần Thành Trí, Tiêu Đông Nhơn, Hồ Viết Quang Thạch, Cao Hoàng Anh Tuấn – Trung Tâm Tin Học, Đại học KHTN Tp.HCM 3. Bên trong máy tính PC hiện đại – Phạm Hoàng Dũng, Hoàng Đức Hải – NXB Khoa học Kỹ thuật. 4. Bách khoa toàn thư mở Wikipedia: 5. Phần nhận xét một số nguyên tắc sáng tạo của Vi xử lý - bài thu hoạch môn PP NCKH trong Tin học của học viên Đào Xuân Lộc (MSSV: 06520257).