Tài liệu Tiểu luận phân tích phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học

Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 1 Bài thu hoạch Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học MỤC LỤC Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 2 LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................................5 PHẦN 1: NỘI DUNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO CƠ BẢN ...........................................6 1. Nguyên tắc phân nhỏ ......................................................................................................6 2. Nguyên tắc “tách khỏi” ..................................................................................................6 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ ........................................................................................6 4. Nguyên tắc phản đối xứng ..............................................................................................6 5. Nguyên tắc kết hợp .........................................................................................................6 6. Nguyên tắc vạn năng ......................................................................................................6 7. Nguyên tắc “chứa trong”................................................................................................6 8. Nguyên tắc phản trọng lượng.........................................................................................6 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ .......................................................................................7 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ .........................................................................................7 11. Nguyên tắc dự phòng ..................................................................................................7 12. Nguyên tắc đẳng thế ....................................................................................................7 13. Nguyên tắc đảo ngược .................................................................................................7 14. Nguyên tắc cầu (tròn) hóa...........................................................................................7 15. Nguyên tắc linh động ..................................................................................................7 16. Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa”..........................................................................7 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác ...........................................................................7 18. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học ...................................................................8 19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ ................................................................................8 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích ............................................................................8 21. Nguyên tắc “vượt nhanh” ...........................................................................................8 22. Nguyên tắc biến hại thành lợi .....................................................................................8 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi .....................................................................................8 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian...................................................................................9 25. Nguyên tắc tự phục vụ ................................................................................................9 26. Nguyên tắc sao chép (Copy) ........................................................................................9 27. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt”..................................................................................9 Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 3 28. Thay thế sơ đồ cơ học..................................................................................................9 29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng .................................................................................9 30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng ...................................................................................9 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ ......................................................................................9 32. Nguyên tắc thay đổi màu sắc .................................................................................... 10 33. Nguyên tắc đồng nhất ............................................................................................... 10 34. Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần ........................................................... 10 35. Thay đổi các thông số lý hóa của đối tượng ............................................................. 10 36. Sử dụng chuyển pha .................................................................................................. 10 37. Sử dụng sự nở nhiệt .................................................................................................. 10 38. Sử dụng các chất oxy hóa mạnh ............................................................................... 10 39. Thay đổi độ trơ.......................................................................................................... 11 40. Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) ............................................................ 11 PHẦN 2: PHẦN CỨNG MÁY TÍNH & VIỆC ÁP DỤNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO . 12 1. Bộ nguồn & Các nguyên tắc sáng tạo .......................................................................... 12 Bộ nguồn ............................................................................................................................... 12 Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong bộ nguồn: ................................................................ 13 2. Mainboard & Các nguyên tắc sáng tạo ....................................................................... 14 Mainboard: ........................................................................................................................... 14 Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong Mainboard:.............................................................. 14 3. CPU & Các nguyên tắc sáng tạo .................................................................................. 15 CPU: ..................................................................................................................................... 15 Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong CPU: ....................................................................... 17 4. RAM & Các nguyên tắc sáng tạo ................................................................................. 18 RAM: ..................................................................................................................................... 18 Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong RAM: ....................................................................... 19 5. Ổ đĩa cứng & Các nguyên tắc sáng tạo ........................................................................ 19 Ổ đĩa cứng: ........................................................................................................................... 19 Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong Ổ đĩa cứng:.............................................................. 27 6. Màn hình & Các nguyên tắc sáng tạo .......................................................................... 28 Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 4 Màn hình: .............................................................................................................................. 28 Các nguyên tắc sáng tạo áp dụng trong Màn hình: ................................................................ 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................................... 33 Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 5 LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ Thông tin là một ngành Khoa học luôn phát triển một cách nhanh chóng, nhất là về mặt công nghệ phát triển các sản phẩm phần cứng. Bài thu hoạch này phân tích các nguyên tắc sáng tạo được vận dụng trong các linh kiện máy tính điện tử dựa trên công nghệ chế tạo, đặc điểm, vai trò,… của các linh kiện đó. Nội dung trình bày của bài thu hoạch gồm 2 phần: - Phần 1: Trình bày văn bản của toàn bộ 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản Phần 2: Trình bày chi tiết về một số linh kiện phần cứng của máy tính. Sau mỗi một linh kiện sẽ phân tích các nguyên tắc sáng tạo được áp dụng trong việc tạo ra các linh kiện đó Phần 1 trình bày nguyên văn của 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản trong Chương 4 của cuốn “Phương pháp luận sáng tạo” , tác giả Phan Dũng. Phần 2, các nội dung chi tiết của từng linh kiện máy tính được tham khảo ở nhiều nguồn, sẽ được trích dẫn ở cuối bài thu hoạch. Các phân tích về nguyên tắc sáng tạo sau mỗi linh kiện là do ý kiến nhận xét chủ quan của học viên. Xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Kiếm, đã truyền đạt kiến thức và những suy nghĩ mới lạ qua môn học “Phương pháp nghiên cứu khoa học trong tin học”. Nhờ đó mà em đã hoàn thành được bài thu hoạch này. Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 6 PHẦN 1: NỘI DUNG CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO CƠ BẢN 1. Nguyên tắc phân nhỏ a) Chia đối tượng thành các phần độc lập b) Làm đối tượng trở nên tháo lắp được c) Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng 2. Nguyên tắc “tách khỏi” Tách phần gây “phiền phức” (tính chất “phiền phức”) hay ngược lại tách phần duy nhất “cần thiết” (tính chất “cần thiết”) ra khỏi đối tượng 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ a) Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất b) Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau c) Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối với công việc 4. Nguyên tắc phản đối xứng Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung giảm bậc đối xứng) 5. Nguyên tắc kết hợp a) Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận b) Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận 6. Nguyên tắc vạn năng Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó là không cần sự tham gia của đối tượng khác. 7. Nguyên tắc “chứa trong” a) Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba … b) Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác. 8. Nguyên tắc phản trọng lượng a) Bù trù trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với đối tượng khác, có lực nâng. b) Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các lực thủy động, khí động … Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 9. 7 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ Gây ứng suất trước đối với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại) 10. Nguyên tắc thực hiện sơ bộ a) Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần đối với đối tượng. b) Cần sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển 11. Nguyên tắc dự phòng Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị các phuơng tiện báo động, ứng cứu, an toàn. 12. Nguyên tắc đẳng thế Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng. 13. Nguyên tắc đảo ngược a) Thay vì hành động như yêu cầu của bài toán, hành động ngược lại (ví dụ không làm nóng mà làm lạnh đối tượng). b) Làm phần chuyển động của đối tượng (hay mội trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại phần đứng yên thành chuyển động. 14. Nguyên tắc cầu (tròn) hóa a) Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu. b) Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn. c) Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm. 15. Nguyên tắc linh động a) Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc. b) Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển đối với nhau. 16. Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa” Nếu như khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn “một chút”. Lúc đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn. 17. Nguyên tắc chuyển sang chiều khác Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 8 a) Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng có khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều), tương tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ đơn giản hóa khi chuyển sang không gian (ba chiều). b) Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng c) Đặt đối tượng nằm nghiêng d) Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước e) Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước. 18. Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học a) Làm đối tượng dao động b) Nếu đã có dao động tăng tần số dao động (đến tần số siêu âm) c) Sử dụng tần số cộng hưởng d) Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện e) Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ. 19. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ a) Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung) b) Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ c) Sử dụng các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác 20. Nguyên tắc liên tục tác động có ích a) Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải). b) Khắc phục vận hành không tải và trung gian c) Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay 21. Nguyên tắc “vượt nhanh” a) Vượt qua những giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn b) Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết. 22. Nguyên tắc biến hại thành lợi a) Sử dụng những tác nhân có hại (ví dụ tác động có hại của môi trường) để thu được hiệu ứng có lợi b) Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác. c) Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa. 23. Nguyên tắc quan hệ phản hồi Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 9 a) Thiết lập quan hệ phản hồi b) Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó 24. Nguyên tắc sử dụng trung gian Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp. 25. Nguyên tắc tự phục vụ a) Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa. b) Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư. 26. Nguyên tắc sao chép (Copy) a) Thay vì sử dụng cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao. b) Thay thế đối tượng hay hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với tỉ lệ cần thiết. c) Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biểu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại. 27. Nguyên tắc “rẻ” thay cho “đắt” Thay đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (ví dụ như về tuổi thọ) 28. Thay thế sơ đồ cơ học a) Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị. b) Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác đối với đối tượng. c) Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định. d) Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ. 29. Sử dụng các kết cấu khí và lỏng Thay cho các phần 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. 31. 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. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 10 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. Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 39. 40. 11 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. 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. Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 12 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 Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 13 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. Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học - - - 14 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: Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học - - - - - 15 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) Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 16 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. Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 17 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. Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 18 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 Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 19 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. Ph m Tu n Khiêm Bài thu hoạch: Phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học 20 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 Ph m Tu n Khiêm