Cập nhật nội dung chi tiết về Bai Giang Cau Truc May Tinh mới nhất trên website Comforttinhdauthom.com. Hy vọng thông tin trong bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu ngoài mong đợi của bạn, chúng tôi sẽ làm việc thường xuyên để cập nhật nội dung mới nhằm giúp bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.
Published on
1. Cấu trúc Máy tính 1GV: Đinh Đồng Lưỡng TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI GIẢNG CẤU TRÚC MÁY TÍNH (Computer Structure)
2. Cấu trúc Máy tính 2GV: Đinh Đồng Lưỡng Giới thiệu Cấu trúc Máy tính (Computer Structure) Trình b yầ : Đinh Đồng Lưỡng. TĐ : 058.832078 Mobile: 0914147520 Email: luongdd10@yahoo.com
3. Cấu trúc Máy tính 3GV: Đinh Đồng Lưỡng Mục đích và yêu cầu Mục đích: Tìm hiểu cấu trúc và tổ chức các máy tính. Tìm hiểu nguyên lý hoạt động cơ bản Máy tính. Giới thiệu cấu trúc máy tính tiên tiến của Intel. Yêu cầu: Có kiến thức lập trình cơ bản. Sinh viên đọc tài liệu và làm việc theo nhóm để thực hiện báo cáo trên lớp.
4. Cấu trúc Máy tính 4GV: Đinh Đồng Lưỡng Tài liệu tham khảo (sách) 1.Willian Stallings – Computer Organization and Architecture. 2.Andrew Stamenbaum – Structure Computer Organization. 3.Cẩm nang sữa chữa và nâng cấp máy tính cá nhân Nguyễn Đăng Khoa 4.Giáo trình bảo trì và nâng cấp máy tính (Trường KHTN – TPHCM ) Lê Công Bảo 5. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thông máy RON WHITE – Nguyễn Trọng Tuấn (Dịch)
5. Cấu trúc Máy tính 5GV: Đinh Đồng Lưỡng Tài liệu tham khảo (trang web) @www.williamstallings.com @ocw.mit.edu @www.intel.com @www.asus.com @www.gigabyte.com @www1.guidePC.com
6. Cấu trúc Máy tính 6GV: Đinh Đồng Lưỡng Nội dung môn học 1. Giới thiệu chung. 2. Hệ thống máy tính. 3. Biểu diễn dữ liệu và số học máy tính. 4. Bộ xử lý trung tâm. 5. Bộ nhớ Máy tính. 6. Hệ thống vào ra.
7. Cấu trúc Máy tính 7GV: Đinh Đồng Lưỡng Chương 1 1.1 Khái niệm chung máy tính 1.2 Phân loại máy tính 1.3 Sự tiến hóa của máy tính Giới thiệu chung
8. Cấu trúc Máy tính 8GV: Đinh Đồng Lưỡng 1.1 Khái niệm chung Máy tính(computer) là thiết bị điện tử thực hiện công việc sau: nhận thông tin vào. xử lý thông tin theo chương trình nhớ sẵn bên trong bộ nhớ máy tính. đưa thông tin ra. Chương trình (Program): chương trình là dãy các câu lệnh nằm trong bộ nhớ, nhằm mục đích hướng dẫn máy tính thực hiện một công việc cụ thể nào đấy. Máy tính thực hiện theo chương trình.
9. Cấu trúc Máy tính 9GV: Đinh Đồng Lưỡng Phần mềm (Software): Bao gồm chương trình và dữ liệu. Phần cứng (Hardware): Bao gồm tất cả các thành phần vật lý cấu thành lên hệ thống Máy tính. Phần dẻo (Firmware): Là thành phần chứa cả hai thành phần trên. Kiến trúc máy tính(Computer Architecture) đề cập đến các thuộc tính của hệ thống máy tính dưới cái nhìn của người lập trình. Hay nói cách khác, là những thuộc tính ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình thực hiện logic của chương trình. Bao gồm: tập lệnh, biểu diễn dữ liệu, các cơ chế vào ra, kỹ thuật đánh địa chỉ,… 1.1 Khái niệm chung
10. Cấu trúc Máy tính 10GV: Đinh Đồng Lưỡng Tổ chức máy tính(Computer Organization): đề cập đến các khối chức năng và liên hệ giữa chúng để thực hiện những đặc trưng của kiến trúc. Ví dụ: trong kiến trúc bộ nhân: đây là thuộc tính của hệ thống xử lý. Bộ nhân này sẽ được tổ chức riêng bên trong máy tính hoặc nó được tính toán nhiều lần trên bộ cộng để cũng được một kết qủa nhân tương ứng. Cấu trúc máy tính(Computer Structure): là những thành phần của máy tính và những liên kết giữa các thành phần. Ở mức cao nhất máy tính bao gồm 4 thành phần: 1.1 Khái niệm chung
11. Cấu trúc Máy tính 11GV: Đinh Đồng Lưỡng Bộ xử lý : điều khiển và xử lý số liệu. Bộ nhớ : chứa chương trình và dữ liệu. Hệ thống vào ra : trao đổi thông tin giữa máy tính với bên ngoài. Liên kết giữa các hệ thống : liên kết các thành phần của máy tính lại với nhau. 1.1 Khái niệm chung
12. Cấu trúc Máy tính 12GV: Đinh Đồng Lưỡng Mô hình phân lớp của hệ thống CÁC TRÌNH ỨNGCÁC TRÌNH ỨNG DỤNGDỤNG CÁC PHẦN MỀM TRUNG GIANCÁC PHẦN MỀM TRUNG GIAN HỆ ĐIỀU HÀNHHỆ ĐIỀU HÀNH PHẦN CỨNG MÁY TÍNHPHẦN CỨNG MÁY TÍNH Người dùngNgười dùng Nhà Tkế OSNhà Tkế OS Nhà lập trìnhNhà lập trình 1.1 Khái niệm chung
13. Cấu trúc Máy tính 13GV: Đinh Đồng Lưỡng Mô hình cơ bản Các thiết bịCác thiết bị nhậpnhập Các thiết bịCác thiết bị xuấtxuất XỬ LÝXỬ LÝ TRUNG TÂMTRUNG TÂM BỘ NHỚBỘ NHỚ CHÍNHCHÍNH 1.1 Khái niệm chung
14. Cấu trúc Máy tính 14GV: Đinh Đồng Lưỡng Sơ đồ cấu trúc máy tính Computer Main Memory Input Output Systems Interconnection Peripherals Central Processing Unit Computer Communication lines 1.1 Khái niệm chung
15. Cấu trúc Máy tính 15GV: Đinh Đồng Lưỡng Sơ đồ cấu trúc CPU Computer ArithmeticArithmetic andand Login UnitLogin Unit ControlControl UnitUnit Internal CPUInternal CPU InterconnectionInterconnection RegistersRegisters CPU I/O Memory System Bus CPU 1.1 Khái niệm chung
16. Cấu trúc Máy tính 16GV: Đinh Đồng Lưỡng Chức năng(Computer Function): là mô tả hoạt động của hệ thống hay từng thành phần của hệ thống. Chức năng chung của một hệ thống bao gồm: Xử lý dữ liệu. Lưu trữ dữ liệu. Vận chuyển dữ liệu. Điều khiển 1.1 Khái niệm chung
17. Cấu trúc Máy tính 17GV: Đinh Đồng Lưỡng Sơ đồ chức năng máy tính DataData MovementMovement ApparatusApparatus ControlControl MechanismMechanism DataData StorageStorage FacilityFacility DataData ProcessingProcessing FacilityFacility 1.1 Khái niệm chung
18. Cấu trúc Máy tính 18GV: Đinh Đồng Lưỡng 1.2 Phân loại máy tính Phân loại theo phương pháp truyền thống Máy vi tính ( Microcomputer) Máy tính nhỏ (Minicomputer) Máy tính lớn (Mainframe Computer) Siêu máy tính (Super Computer) Phân loại theo phương pháp hiện đại Máy tính để bàn (Desktop Computer) Máy chủ (Servers) Máy tính nhúng (Embedded Computer)
19. Cấu trúc Máy tính 19GV: Đinh Đồng Lưỡng Máy để bàn: là loại máy thông dụng nhất hiện nay. bao gồm máy tính cá nhân (PC: Persional Computer) và trạm (Workstation Computer). giá mua 100$ đến 10.000$ Máy chủ là máy phục vụ(server) dùng trong mạng theo mô hình Clent/Server có tốc độ, hiệu năng, bộ nhớ và độ tin cậy cao giá vài chục nghìn đến vài chục triệu đô 1.2 Phân loại máy tính
20. Cấu trúc Máy tính 20GV: Đinh Đồng Lưỡng Máy tính nhúng được đặt trong nhiều thiết bị khác nhau để điều khiển thiết bị làm việc được thiết kế chuyên dụng ví dụ: điện thoại di động, bộ điều khiển các thiết gia đình, Router định tuyến,… 1.2 Phân loại máy tính
21. Cấu trúc Máy tính 21GV: Đinh Đồng Lưỡng 1.3 Sự tiến hóa của máy tính Sự phát triển của máy tính chia ra 4 thế hệ: Thế hệ 1: Máy tính dùng đèn chân không (Vacumm Tube) 1946-1955 Thế hệ 2: Máy tính dùng Transitor (1955-1965) Thế hệ 3: Máy tính dùng mạch tích hợp IC (Intergrated Circuit) 1966 – 1980 Thế hệ 4: Máy tính dùng mạch tích hợp cực lớn VLSI (Very Large Scale Intergrated )1980 đến nay
22. Cấu trúc Máy tính 22GV: Đinh Đồng Lưỡng Máy tính ENIAC Electronic Numerical Integrator And Computer
23. Cấu trúc Máy tính 23GV: Đinh Đồng Lưỡng Đề xuất năm 1943 và hoàn thành 1946 được sử dụng đến1955 do thầy trò Eckert và Mauchly Trường đại học Pennsylvania của Mỹ Đặc điểm chính: Nặng 30 tấn, chiến diện tích 150m2 và sử dụng 140KW. 5000 nghìn phép cộng trên giây. Sử dụng hệ thập phân. Lập trình bằng công tắc. Sử dụng 18000 bóng đèn điện tử (vacuum tubes) 1.3 Sự tiến hóa của máy tính
24. Cấu trúc Máy tính 24GV: Đinh Đồng Lưỡng Máy tính Von Neumann Máy tính IAS(Institute for Advanced Studies) Máy có mô hình cơ bản là máy tính này nay Thế kế 1947 hoàn thành 1952 Xây dựng dựa trên ý tưởng của Turring (Mỹ) và Von Neumann(Anh) Main Memory Arithmetic and ogic Unit Program Control Unit Input Output Equipment
25. Cấu trúc Máy tính 25GV: Đinh Đồng Lưỡng Các sản phẩm của công nghệ VLSI(Very Large Scale Integrated) Bộ vi xử lý được chế tạo trên một con chip Vi mạch điều khiển tổng hợp (Chipset) Bộ nhớ bán dẫn độc lập( ROM, RAM) thiết kế thành Module Các bộ vi điều khiển chuyên dụng. Bộ vi xử lý đầu tiên của Intel 4004 năm1971 Bộ xử lý được coi hoàn thiện nhất là 8088/8086 năm 1978,1979 đây được coi là ngày sinh nhật của các máy tính sau này 1.3 Sự tiến hóa của máy tính
26. Cấu trúc Máy tính 26GV: Đinh Đồng Lưỡng Máy Micral, André Trương Trọng Thi sáng chế Micral Pháp, máy vi tính lắp ráp hoàn toàn đầu tiên
27. Cấu trúc Máy tính 27GV: Đinh Đồng Lưỡng CeleronPentium 4 (Intel)20032003 CeleronPentium II (Intel)19971997 CeleronPentium III (Intel)19991999 8086 (Intel)19781978 80286 (Intel)19801980 8088 (Intel)19791979 Pentium (Intel)19931993 Lịch sử phát triển máy tính thế hệ thứ 4Lịch sử phát triển máy tính thế hệ thứ 4 1.3 Sự tiến hóa của máy tính
28. Cấu trúc Máy tính 28GV: Đinh Đồng Lưỡng Chương 2 Hệ thống máy tính 2.1 Các thành phần cơ bản của máy tính 2.2 Hoạt động cơ bản của máy tính 2.3 Liên kết hệ thống
29. Cấu trúc Máy tính 29GV: Đinh Đồng Lưỡng 2.1 Các thành phần cơ bản của máy tính Mô hình cơ bản của máy tính. Các mô hình máy tính hiện nay được thiết kế dựa trên kiến trúc Von Neumann. Các đặc điểm kiến trúc của Von Neumann: Dữ liệu và chương trình chứa trong bộ nhớ đọc ghi. Bộ nhớ được đánh địa chỉ cho các ngăn nhớ không phụ thuộc vào nội dung của chúng. Máy tính thực hiện lệnh một cách tuần tự.
30. Cấu trúc Máy tính 30GV: Đinh Đồng Lưỡng Sơ đồ cấu trúc cơ bản của máy tính Bộ xử lý trung tâm (CPU): Điều khiển hoạt động của máy tính và xử lý số liệu Hệ thống nhớ: chứa chương trình và dữ liệu đang được xử lý. Hệ thống vào/ra (I/O: Input/Output) : trao đổi thông tin giữa bên ngoài và bên trong máy tính Liên kết hệ thống (Interconnection): kết nối và vận chuyển thông tin giữa các thành phần với nhau 2.1 Các thành phần cơ bản của máy tính
31. Cấu trúc Máy tính 31GV: Đinh Đồng Lưỡng 1.Bộ xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit) Chức năng: Điều khiển toàn bộ hoạt động của máy tính. Xử lý dữ liệu (vd: các phép toán số học và logic) Nguyên tắc hoạt động: CPU hoạt động theo chương trình nằm trong bộ nhớ chính. Cấu trúc cơ bản CPU Đơn vị điều khiển (CU:Control Unit): Điều khiển hoạt động của máy tính theo chương trình đã định sẵn. Đơn vị số học và logic (ALU: Arithmetic And Logic Unit): thực hiện các phép toán số học và logic trên các dữ liệu cụ thể. Tập thanh ghi (RF: Register File): Lưu trữ các thông tin tạm thời phục vụ cho hoạt động của CPU. Đơn vị nối ghép BUS(BIU: Bus Interface Unit): kết nối và trao đổi thông tin giữa Bus bên trong và Bus bên ngoài CPU.
32. Cấu trúc Máy tính 32GV: Đinh Đồng Lưỡng Bộ vi xử lý hoạt động theo xung nhịp(clock) có tần số xác định. Tốc độ vi xử lý được đánh giá gián tiếp thông qua tần số xung nhịp. Gọi To : chu kỳ xung nhịp, fo =1/To tần số xung nhịp. Mỗi thao tác của bộ xử lý cần kTo . To càng nhỏ thì bộ xử lý chạy càng nhanh Ví dụ: Một máy tính Pentium 4 tốc độ 2GHz Ta có fo =2GHz=2.109 Hz To = 1/fo =1/2.109 = 0.5ns 1.Bộ xử lý trung tâm (CPU: Central Processing Unit)
33. Cấu trúc Máy tính 33GV: Đinh Đồng Lưỡng 2. Bộ nhớ máy tính Chức năng: Lưu trữ chương trình và dữ liệu. Các thao tác cơ bản: Thao tác đọc dữ liệu (Read) Thao tác ghi dữ liệu (Write) Các thành phần chính Bộ nhớ trong (Internal Memory) Bộ nhớ ngoài (External Memory)
34. Cấu trúc Máy tính 34GV: Đinh Đồng Lưỡng Bộ nhớ trong(Internal Memory) Chức năng và đặc điểm: Chứa thông tin mà CPU có thể trao đổi trực tiếp Tốc độ rất nhanh Dung lượng không lớn Sử dụng bộ nhớ bán dẫn RAM, ROM Các loại bộ nhớ Bộ nhớ chính (Main memory) Bộ nhớ Cache (Cache Memory) hay gọi bộ nhớ đệm
35. Cấu trúc Máy tính 35GV: Đinh Đồng Lưỡng Bộ nhớ chính (main memory) Chứa chương trình và dữ liệu đang được sử dụng bởi CPU Bộ nhớ chính được tổ chức thành các ngăn nhớ và được đánh địa chỉ Ngăn nhớ thường được tổ chức theo byte Nội dung của một ngăn nhớ có thể thay đổi nhưng địa chỉ vật lý của nó đã được đánh là không thay đổi
36. Cấu trúc Máy tính 36GV: Đinh Đồng Lưỡng Bộ nhớ đệm nhanh(cache memory) Đây là bộ nhớ bán dẫn có tốc độ nhanh và chúng được đặt đệm giữa CPU và bộ nhớ chính nhằm tăng tốc truy xuất của CPU tới bộ nhớ chính. Dung lượng nhỏ hơn rất nhiều bộ nhớ chính Tốc độ nhanh hơn rất nhiều lần Ngay nay Cache được tích hợp vào trong bộ vi xử lý và nó trong suốt với người sử dụng. Bộ nhớ Cache thông thường được chia ra thành 2 mức. Cache có thể có hoặc không
37. Cấu trúc Máy tính 37GV: Đinh Đồng Lưỡng Chi tiết cấu trúc bộ nhớ Cache 2. Bộ nhớ máy tính
38. Cấu trúc Máy tính 38GV: Đinh Đồng Lưỡng Bộ nhớ ngoài(External memory) Chức năng và đặc điểm Lưu trữ tài nguyên phần mềm Máy tính. Được kết nối với hệ thống như thiết bị vào ra. Dung lượng rất lớn (vài trăm GB) Tốc độ chậm Các loại bộ nhớ ngoài Bộ nhớ từ: Đĩa cứng, đĩa mềm,… Bộ nhớ quang: CD, VCD, DVD,… Bộ nhớ bán dẫn: flash Disk, memory Card, pen Disk,…
39. Cấu trúc Máy tính 39GV: Đinh Đồng Lưỡng Hệ thống vào ra (Input/Output System) Chức năng: trao đổi thông tin giữa máy tính với thế giới bên ngoài. Thao tác cơ bản Vào dữ liệu (In) Ra dữ liệu (Out) Các thành phần chính Thiết bị ngoại vi (Peripheral Devices) Các Module I/O (IO Module)
40. Cấu trúc Máy tính 40GV: Đinh Đồng Lưỡng Cấu trúc vào ra cơ bản Port I/OPort I/O Port I/OPort I/O Port I/OPort I/O Tbị ngoại vi 1Tbị ngoại vi 1 Tbị ngoại vi 2Tbị ngoại vi 2 Tbị ngoại vi nTbị ngoại vi n Mo_Mo_ duledule I/OI/OBus máy tínhBus máy tính Hệ thống vào ra (Input/Output System)
41. Cấu trúc Máy tính 41GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết bị ngoại vi (Peripherals) Các thiết bị ngoại vi (Peripherals) – Chức năng: chuyển đổi thông tin từ bên ngoài thành dữ liệu máy tính và ngược lại. – Các thiết bị ngoại vi cơ bản: Thiết bị vào: bàn phím, chuột, … Thiết bị ra: máy in, màn hình,… Thiết bị nhớ: đĩa từ, quang,…. Thiết bị truyền thông: Modem,…
42. Cấu trúc Máy tính 42GV: Đinh Đồng Lưỡng Module vào ra Chức năng: nối ghép thiết bị ngoại vi với máy tính Mỗi Module có 1 hay nhiều cổng vào ra Mỗi cổng được đánh địa chỉ xác định Các thiết bị ngoại vi được kết nối với máy tính thông qua cổng vào ra (ví dụ: COM, LPT, USB, VGA,…)
43. Cấu trúc Máy tính 43GV: Đinh Đồng Lưỡng 2.2 Hoạt động của máy tính 1. Thực hiện chương trình Là hoạt động cơ bản của Máy tính. Máy tính lặp đi lặp lại quá trình thực hiện lệnh gồm hai bước cơ bản: Nhận lệnh (Fetch) Thực hiện lệnh (Execute) Thực hiện chương trình dừng khi: Mất nguồn Gặp lệnh dừng Gặp tình huống không giải quyết được(lỗi)
44. Cấu trúc Máy tính 44GV: Đinh Đồng Lưỡng Chu kỳ thực hiện lệnh BeginBegin EndEnd Nhận lệnhNhận lệnh Thực thi lệnhThực thi lệnh
45. Cấu trúc Máy tính 45GV: Đinh Đồng Lưỡng 1. Thực hiện chương trình Nhận lệnh (Fetch) Bắt đầu mỗi chu kỳ lệnh là CPU tiến hành lấy lệnh từ bộ nhớ chính. Trong quá trình lấy và thực hiện lệnh có 2 thanh ghi CPU mà ta quan tâm đó PC (Program Counter)và thanh ghi IR(Instruction Register) Bộ đếm chương trình thanh ghi PC giữ địa chỉ của lệnh sẽ được nhận. CPU lấy lệnh từ ngăn nhớ được trỏ bởi PC đưa vào thanh ghi lệnh IR lưu giữ Sau mỗi lệnh được nhận thì nội dung của thanh ghi PC tự động tăng để trỏ tới lệnh kế tiếp sẽ được thực hiện.
46. Cấu trúc Máy tính 46GV: Đinh Đồng Lưỡng Thực hiện (Execute) Bộ xử lý giải mã lệnh đã được nhận và phát tín hiệu điều khiển thực hiện thao tác mà lệnh yêu cầu. Thực hiện trao đổi giữa CPU và bộ nhớ chính Thực hiện trao đổi giữa CPU và Module I/O. Xử lý dữ liệu thực hiện các phép toán số học và logic. Điều khiển rẽ nhánh. Kết hợp các thao tác trên. 1. Thực hiện chương trình
47. Cấu trúc Máy tính 47GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: Thực hiện chương trình 0001: loader 0010: store 0101: add
48. Cấu trúc Máy tính 48GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: Thực hiện chương trình
49. Cấu trúc Máy tính 49GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: Thực hiện chương trình
50. Cấu trúc Máy tính 50GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: Thực hiện chương trình
51. Cấu trúc Máy tính 51GV: Đinh Đồng Lưỡng 2. Ngắt (Interrupt) Khái niệm chung về ngắt: Ngắt là cơ chế cho phép CPU tạm dừng chương trình đang thực hiện chuyển sang thực hiện một chương trình khác, gọi là chương trình con phục vụ ngắt. Các loại ngắt Ngắt do lỗi thực hiện chương trình: chia cho 0 Ngắt do lỗi phần cứng: lỗi RAM Ngắt do module I/O phát ra tín hiệu ngắt đến CPU yêu cầu trao đổi dữ liệu Hoạt động của ngắt
53. Cấu trúc Máy tính 53GV: Đinh Đồng Lưỡng Chu kỳ lệnh với ngắt 2. Ngắt (Interrupt) Bắt đầuBắt đầu DừngDừng Nhận lệnhNhận lệnh Thực hiệnThực hiện Ngắt?Ngắt? Chương trìnhChương trình con phục vụ ngắtcon phục vụ ngắt N Y
54. Cấu trúc Máy tính 54GV: Đinh Đồng Lưỡng Xử lý tín hiệu ngắt Cấm ngắt: Bộ xử lý bỏ qua các ngắt tiếp theo trong khi đang xử lý ngắt. Các ngắt vẫn đang đợi và được kiểm tra sau khi ngắt đầu tiên được thực hiện xong Các ngắt được thực hiện tuần tự nếu cùng thứ tự ưu tiên. Các ngắt trong máy tính máy tính được định nghĩa mức độ ưu tiên khác nhau. Ngắt có mức ưu tiên thấp có thể bị ngắt bởi ngắt có ưu tiên cao hơn. Vì vậy có thể xảy ra tình trạng ngắt lồng nhau 2. Ngắt (Interrupt)
55. Cấu trúc Máy tính 55GV: Đinh Đồng Lưỡng Là hoạt động trao đổi dữ liệu giữa thiết bị ngoại vi với bên trong máy tính Các kiểu hoạt động I/O: CPU trao đổi dữ liệu với module vào ra. Module vào ra trao đổi dữ liệu trực tiếp với bộ nhớ chính 3. Hoạt động vào ra
56. Cấu trúc Máy tính 56GV: Đinh Đồng Lưỡng 2.3 Liên kết hệ thống 1. Thông tin các thành phần trong máy tính Kết nối Module nhớ bao gồm Địa chỉ: nhận địa chỉ để xác định ngăn nhớ Dữ liệu: truyền nhận dữ liệu và lệnh từ bộ nhớ Tín hiệu điều khiển: Bao gồm tín hiệu điều khiển đọc và tín hiệu điều khiển ghi ModuleModule nhớnhớ DỮ LIỆUDỮ LIỆU ĐỊA CHỈĐỊA CHỈ Dữ liệu hoặc lệnh T/h đk đọc T/h đk ghi
57. Cấu trúc Máy tính 57GV: Đinh Đồng Lưỡng Kết nối Module I/O Địa chỉ: nhận địa chỉ để xác định cổng vào ra Dữ liệu: nhận dữ liệu từ thiết bị ngoại vi, CPU hay bộ nhớ chính, đưa ra dữ liệu tới thiết bị ngoại vi, CPU hay bộ nhớ chính. Nhận các tín hiệu điều khiển từ CPU Phát tín hiệu điều khiển đến TBNV Phát tín hiệu yêu cầu của TBNV tới CPU ModuleModule I/OI/O DỮ LIỆU MT&TBNVDỮ LIỆU MT&TBNV ĐỊA CHỈĐỊA CHỈ T/h đk đọc T/h đk ghi DỮ LIỆU MT&TBNVDỮ LIỆU MT&TBNV ĐỊA CHỈĐỊA CHỈ T/h đk TBNV T/h yêu cầu ngắt 2.3 Liên kết hệ thống
58. Cấu trúc Máy tính 58GV: Đinh Đồng Lưỡng Kết nối CPU CPU phát địa chỉ đến bộ nhớ hay Module vào ra. Đọc lệnh và dữ liệu Đưa dữ liệu ra sau khi xử lý Phát tín hiệu điều khiển đến Module nhớ hay Module vào ra Nhận các tín hiệu ngắt. 2.3 Liên kết hệ thống CPUCPU DỮ LIỆUDỮ LIỆU LỆNHLỆNH T/h y/c ngắt DỮ LIỆUDỮ LIỆU ĐỊA CHỈĐỊA CHỈ T/h đkhiển
59. Cấu trúc Máy tính 59GV: Đinh Đồng Lưỡng Khái niệm BUS: Bus là tập hợp các đường dây dùng để vận chuyển thông tin từ thành phần này tới thành phần khác bên trong máy tính. Độ rộng của BUS : là số đường dây có khả năng vận chuyển các bit thông tin đồng thời. Phân loại BUS: theo chức năng ta chia bus ra làm 3 loại: BUS địa chỉ, BUS dữ liệu và BUS điều khiển 2. Cấu trúc BUS
60. Cấu trúc Máy tính 60GV: Đinh Đồng Lưỡng BUS địa chỉ : Chức năng: dùng để vận chuyển địa chỉ từ CPU đến các Module nhớ hay các Module vào ra, nhằm để xác định ngăn nhớ hay cổng vào ra nào cần truy xuất trao đổi thông tin. (đây là BUS một chiều). Độ rộng của BUS địa chỉ (A0 ,A1 ,…, An-1 ) Cho biết khả năng quản lý cực đại số các ngăn nhớ. Nếu sử dụng độ rộng bus địa chỉ n đường thì dung lượng cực đại của bộ nhớ có thể quản lý là 2n ngăn nhớ hay tương đương với 2n byte nhớ (nếu mỗi ngắn nhớ 1 byte) 2.3 Liên kết hệ thống
61. Cấu trúc Máy tính 61GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: Bus địa chỉ của một số bộ VXL là 8088/8086 n=20 220 (1MB) 80286 n=24 224 (16MB) 80386…Pentium n=32 232 (4GB) Pentium II, III,IV n=36 236 (64GB) 2.3 Liên kết hệ thống
63. Cấu trúc Máy tính 63GV: Đinh Đồng Lưỡng BUS điều khiển: Tập hợp các tín hiệu điều khiển gồm có Các tín hiệu phát ra từ CPU để điều khiển Module nhớ và Module vào ra. Các tín hiệu từ Module nhớ, Module vào ra gởi đến CPU yêu cầu. Ngoài ra còn là BUS cung cấp nguồn tín hiệu xung nhịp (clock) với các BUS đồng bộ. Một số tín hiệu điển hình 2.3 Liên kết hệ thống
64. Cấu trúc Máy tính 64GV: Đinh Đồng Lưỡng Tín hiệu (MemR) điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ từ ngăn nhớ xác định. (IOR) Tín hiệu đọc dữ liệu từ một cổng vào ra. Tín hiệu (MemW) điều khiển ghi dữ liệu có sẵn trên BUS dữ liệu đến một ngăn nhớ xác định. Tín hiệu điều khiển (IOW) ghi dữ liệu có sẵn ra cổng. Interrupt Request(INTR) tín hiệu yêu cầu ngắt từ các thiết bị ngoại vi Interrupt Acknowlegde(INTA) tín hiệu chấp nhận ngắt phát ra từ CPU Ngoài ra còn có các tín hiệu khác như: t/h yêu cầu và chấp nhận CPU chuyển nhượng BUS (BRQ,BGT),… 2.3 Liên kết hệ thống
65. Cấu trúc Máy tính 65GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặc điểm của cấu trúc đơn BUS. Có nhiều thành phần nối vào một BUS chung. Tại một thời điểm chỉ phục vụ được một yêu cầu trao đổi dữ liệu. Các thành phần nối vào BUS có thể có tốc độ khác nhau. Các module nhớ và module vào ra phụ thuộc vào cấu trúc của CPU. Khắc phục: Xây dựng cấu trúc đa BUS bao gồm các hệ thống BUS khác nhau về tốc độ. Trong hầu hết các máy PC bus được phân 3 cấp và các bus nối với nhau thông qua cầu nối BUS 2.3 Liên kết hệ thống
66. Cấu trúc Máy tính 66GV: Đinh Đồng Lưỡng 2.3 Liên kết hệ thống Bộ VXLBộ VXL Cầu nốiCầu nối BUSBUS Cầu nốiCầu nối BUSBUS BUS bộ VXL BUS bộ nhớ chính BUS vào/ra tốc độ chậm
67. Cấu trúc Máy tính 67GV: Đinh Đồng Lưỡng Cấu trúc Pentium II điển hình IntelIntel PemtiumPemtium NorthNorth BrigdeBrigde SouthSouth BridgeBridge SuperSuper I/OI/O CacheCache L2L2 ROMROM Cache L1 BUS 66MHz của VXL BUS ISA BUS PCI LPT COM1 COM2 Đĩa mềm Bàn phím Chuột IDE1 IDE2 Khe cắm PCI Khe cắm ISA USB1 USB2 CMOS & RTC 66MHz 66MHz SIMM EDO (16) DIMM SDRAM (66)
69. Cấu trúc Máy tính 69GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: Cấu hình một máy tính Intel MotherBoard D915PBLL, Socket T ATX 800FSB, DDR2 533, PCI-E 16x, SATA, 8ch Audio & LAN 3.2GHz Pentium IV processor. 512 MB DDRAM. 80 GB hard disk. keyboard and a mouse, foppy disk drive, 24x speed DVD drive, 19″ monitor with 1280 x 1024 pixels resolution, 56 Kbit Modem, 100 Mbit Ethernet card.
70. Cấu trúc Máy tính 70GV: Đinh Đồng Lưỡng Phần trao đổi và giải đáp
71. Cấu trúc Máy tính 71GV: Đinh Đồng Lưỡng Tóm tắt chương 2 Đặc điểm kiến trúc Von Neumann. Cấu trúc và chức năng cơ bản của hệ thống máy tính. Quy trình thực hiện chương trình trong máy tính. Ngắt là gì? Tại sao phải sử dụng ngắt trong hệ thống máy tính. BUS máy tính? Phân loại và chức năng BUS máy tính. Cấu trúc đa bus trong máy tính. Nhận diện được tất cả các thành phần phần cứng trong máy tính của bạn.
72. Cấu trúc Máy tính 72GV: Đinh Đồng Lưỡng Chương 3 Biểu diễn dữ liệu và số học máy tính 3.1 Các hệ đếm cơ bản 3.2 Mã hoá và lưu trữ trong máy tính 3.3 Biểu diễn số nguyên 3.4 Số học nhị phân 3.5 Biểu diễn số dấu chấm động 3.6 Biểu diễn ký tự
73. Cấu trúc Máy tính 73GV: Đinh Đồng Lưỡng 3.1 Các hệ đếm cơ bản Hệ thập phân (Decimal System): con người sử dụng Hệ nhị phân (Binary System): máy tính sử dụng Hệ thập lục phân (Hexadecimal System): dùng biểu diễn rút ngắn số học nhị phân Cách chuyển đổi giữa các hệ đếm.
74. Cấu trúc Máy tính 74GV: Đinh Đồng Lưỡng Hệ thập phân (decimal) Bộ ký tự cơ sở gồm 10 số: 0…9 Dạng tổng quát: an-1 an-2 an-3 …a1 a0 ,a-1 a-2 …a-m 45 123 =123,45 ∑ − −= = 1 10* n mi i iaA Ví dụ: 123,45 Phần nguyên : 123 : 10 = 12 dư 3 12 : 10 = 1 dư 2 1 : 10 = 0 dư 1 Phần phân : 0,45*10 = 4,5 0,5 *10 = 5 Trong đó (ai = 0…9).
75. Cấu trúc Máy tính 75GV: Đinh Đồng Lưỡng Hệ nhị phân(Binary) Bộ ký tự cơ sở gồm 2 số: 0,1 Dạng tổng quát: an-1 an-2 an-3 …a1 a0 ,a-1 a-2 …a-m Ví dụ: 11011,0112 = 24 +23 +21 +20 +2-2 +2-3 =27,375 Thập lục phân (hexadecimal) Bộ ký tự cơ sở: 0…9,A…F Dạng tổng quát: an-1 an-2 an-3 …a1 a0 ,a-1 a-2 …a-m Ví dụ: 89ABH = 1000 1001 1010 1011B. )1,0(2* 1 == ∑ − −= i n mi i i aaA )..,9..0(16* 1 FAaaA i n mi i i == ∑ − −= Hệ nhị phân (Binary) Hệ thập lục phân (Hexadecimal)
76. Cấu trúc Máy tính 76GV: Đinh Đồng Lưỡng 3.2 Mã hoá và lưu trữ trong máy tính Nguyên tắc chung về mã hoá dữ liệu Mọi dữ liệu được đưa vào máy tính được mã hoá thành số nhị phân. Các loại dữ liệu: Dữ liệu nhân tạo: do con người quy ước Dữ liệu tự nhiên: tồn tại khách quan với con người Mã hoá dữ liệu nhân tạo Dữ liệu số nguyên: mã hoá theo một số chuẩn đã qui ước Dữ liệu số thực: mã hoá bằng số dấu chấm động Dữ liệu phi số (ký tự): mã hoá theo các bộ mã ký tự hiện hành như : ASCII, Unicode,…
78. Cấu trúc Máy tính 78GV: Đinh Đồng Lưỡng Thứ tự lưu trữ các byte dữ liệu MT Bộ nhớ chính tổ chức lưu trữ dữ liệu theo đơn vị byte Độ dài từ dữ liệu có thể chiếm từ 1 đến 4 byte. Vì vậy cần phải biết thứ tự chúng lưu trữ trong bộ nhớ chính đối các dữ liệu nhiều byte. Có hai cách lưu trữ được đưa ra Little Endian (đầu nhỏ): Byte có ý nghĩa thấp hơn được lưu trữ trong bộ nhớ ở vị trí có địa chỉ nhỏ hơn. Big Endian (đầu to): Byte có ý nghĩa thấp hơn được lưu trữ trong bộ nhớ ở vị trí có địa chỉ lớn hơn.
79. Cấu trúc Máy tính 79GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: lưu trữ một từ 32bit 0001 1010 0010 1011 0011 1100 0100 1101B 1 A 2 B 3 C 4 D H Biểu diễn trong ngăn nhớ theo 2 cách 300 4D 300 1A 301 3C 301 2B 302 2B 302 3C 303 1A 303 4D Little Endian Big Endian Thứ tự lưu trữ các byte dữ liệu MT
82. Cấu trúc Máy tính 82GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ: n=8 0…28 -1 (255) n=16 0… 216 -1 (65535). n=32 0…232 -1 Ví dụ: Số nguyên không dấu
83. Cấu trúc Máy tính 83GV: Đinh Đồng Lưỡng Số nguyên có dấu Số bù một và số bù hai ĐN: Cho một số nhị phân N được biểu diễn bởi n bit. Ta có Số bù một của N bằng (2n -1)-N Số bù hai của N bằng 2n -N Ví dụ: Cho số N = 0001 00012 được biểu diễn bởi n=8bit. Xác định số bù 1 và bù 2 của N. Ap dụng công thức 1111 1111 (2n -1) 0001 0001 N số bù một của N 1110 1110
84. Cấu trúc Máy tính 84GV: Đinh Đồng Lưỡng Số nguyên có dấu Nhận xét: số bù một của một số N được xác định bằng cách đảo các bit trong N Ap dụng công thức 1 0000 0000 (2n ) 0001 0001 N số bù hai của N 1110 1111 Nhận xét: số bù hai của một số N được xác định bằng cách lấy số bù một của N cộng thêm 1 Số bù 2 của N =(số bù 1 của N)+1
86. Cấu trúc Máy tính 86GV: Đinh Đồng Lưỡng Số nguyên có dấu Trong đó: Bít có trọng số cao nhất (hay bit ngoài cùng bên trái của dãy nhị được máy tính sử dụng để biểu diễn dấu của giá trị) nếu: = 0 : thì số nhị phân cần tính giá trị là số dương. Dạng tổng quát là: 0an-2 an-3 …a0 = 1 : thì số nhị phân cần tính giá trị là số âm. Dạng tổng quát là: 1an-2 an-3 …a0
90. Cấu trúc Máy tính 90GV: Đinh Đồng Lưỡng 3.4 Biểu diễn số dấu chấm động Cho hai giá trị: Khối lượng mặt trời: 199000000000000000000000000000000000g Khối lượng điện tử: 0.00000000000000000000000000000910956g Để lưu trữ con số này thì máy tính cần đến số bit rất lớn. Như vậy, trong trường hợp này thì loại số có dấu chấm tĩnh sẽ rất bất tiện. Vì vậy tất cả máy tính lưu trữ những số trên dưới dạng dấu chấm động (floating point) 1.990 x 1033 và 0.910956x 10-27 hay theo số khoa học là : 1.999E+33 và 0.910956E-27.
91. Cấu trúc Máy tính 91GV: Đinh Đồng Lưỡng Dạng tổng quát chúng tôi Trong đó: M (Matissa) phần định trị R (Radix) cơ số E(Exponent) số mũ X=(-1)s 1.M 2E-B Trong đó: s: là bit dấu (s=0 phần định trị là dương; s=1 phần định trị là âm) M : là phần định trị. E: là số mũ được dịch chuyển đi B đơn vị. R đã được biết (R=2) máy tính lưu số dấu chấm động bao gồm hai thành phần chính 3.4 Biểu diễn số dấu chấm động
92. Cấu trúc Máy tính 92GV: Đinh Đồng Lưỡng Chuẩn IEEE 754-1985 phân định 3 dạng số dấu chấm động cơ bản (IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers ) Số có độ chính xác đơn dài 32 bit (single) Số có độ chính xác kép dài 64 bit (double) Số có độ chính xác mở rộng dài 128bit (quadruple) 3.4 Biểu diễn số dấu chấm động
93. Cấu trúc Máy tính 93GV: Đinh Đồng Lưỡng Loại Single Double Quadruple Bề rộng của trường (bit) S E M Tổng cộng E cực đại E cực tiểu Độ dịch 1 8 23 32 255 0 127 1 11 52 64 2047 0 1023 1 15 111 128 32767 0 16383 3.4 Biểu diễn số dấu chấm động
94. Cấu trúc Máy tính 94GV: Đinh Đồng Lưỡng S E M Biểu diễn số dấu chấm động chuẩn IEEE 32bit ± * e± S=1 phần định trị là âm S=0 phần định trị là dương E: giá trị E nằm trong 8 bit, là số mũ được dịch chuyển đi 127 M: phần định trị, giá trị nằm trong 23 bit Ta có số -2345,125 trong hệ thập phân. Hãy biểu diễn chúng dưới dạng chuẩn IEEE 32bit trong máy tính
101. Cấu trúc Máy tính 101GV: Đinh Đồng Lưỡng Phần trao đổi và giải đáp
102. Cấu trúc Máy tính 102GV: Đinh Đồng Lưỡng Ôn tập chương 3 Các hệ đếm, ý nghĩa của chúng trong máy tính. Mã hóa dữ liệu trong máy tính. Mã hóa số nguyên(mã hóa số nguyên có và không dấu). Mã hóa số thực (số dấu chấm động) Mã hóa ký tự (ASCII, Unicode) Lưu trữ dữ liệu trong máy tính
103. Cấu trúc Máy tính 103GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặt câu hỏi Câu 1: Kết quả hiển thi lên màn hình là bao nhiêu? Khi thực hiện đoạn lệnh sau: Var a: shortint; Begin a:=-1; writeln(‘Gia tri a:=’,a); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, mem[seg(a):ofs(a)]); End.
104. Cấu trúc Máy tính 104GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặt câu hỏi Câu 2: Kết quả hiển thi lên màn hình là bao nhiêu? Khi thực hiện đoạn lệnh sau: Var a: shortint; Begin a:=-128; writeln(‘Gia tri a:=’,a); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, mem[seg(a):ofs(a)]); End.
105. Cấu trúc Máy tính 105GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặt câu hỏi Câu 3: Kết quả hiển thi lên màn hình là bao nhiêu? Khi thực hiện đoạn lệnh sau: Var a: shortint; Begin a:=$6A; writeln(‘Gia tri a:=’,a); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, mem[seg(a):ofs(a)]); End.
106. Cấu trúc Máy tính 106GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặt câu hỏi Câu 4: Kết quả hiển thi lên màn hình là bao nhiêu? Khi thực hiện đoạn lệnh sau: Var b : integer absolute 3715:100; a : shortint absolute 3715:100; Begin b:=$00B5; writeln(‘Gia tri a:=’,a); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, mem[seg(a):ofs(a)]); End.
107. Cấu trúc Máy tính 107GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặt câu hỏi Câu 5: Kết quả hiển thi lên màn hình là bao nhiêu? Khi thực hiện đoạn lệnh sau: Var b : integer absolute 3715:100; a: shortint absolute 3715:100; Begin b:=-75; writeln(‘Gia tri a:=’,a); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, mem[seg(a):ofs(a)]); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, mem[seg(a):ofs(a)+1]); writeln(‘Gia tri ngan nho:=’, memw[seg(a):ofs(a)]); End.
108. Cấu trúc Máy tính 108GV: Đinh Đồng Lưỡng Chương 4 Bộ xử lý trung tâm 4.1 Cấu trúc của CPU 4.2 Tập lệnh (Instruction File) 4.3 Hoạt động của CPU 4.4 Kiến trúc Intel
109. Cấu trúc Máy tính 109GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.1 Cấu trúc của CPU Nhiệm vụ CPU: thực hiện lệnh của chương trình. Nhận lệnh (Fetch Instruction): CPU nhận lệnh từ bộ nhớ Giải mã lệnh(Decode Instruction): Xác định thao tác mà lệnh yêu cầu Nhận dữ liệu(Fetch Data): Nhận dữ liệu từ bộ nhớ hay cổng vào ra Xử lý dữ liệu(Process Data): thực hiện các phép toán số học và logic đối với dữ liệu Ghi dữ liệu (Write Data): Ghi dữ liệu ra bộ nhớ hay cổng vào ra.
110. Cấu trúc Máy tính 110GV: Đinh Đồng Lưỡng a. Cấu trúc CPU CPU RegisterRegister ControlControl UnitUnit ALUALU Control Data Address Bus Bus Bus System bus
111. Cấu trúc Máy tính 111GV: Đinh Đồng Lưỡng b. Đơn vị số học và logic (ALU) Chức năng: thực các phép toán số học và logic Số học: cộng, trừ, nhân, chia, tăng, giảm, đảo,.. Logic: AND, OR,XOR, NOT, dịch bit,… Mô hình kết nối của ALU ALUALU Thanh ghi cờThanh ghi cờ Dliệu vào từ thanh ghi T.h điều khiển Kết quả
112. Cấu trúc Máy tính 112GV: Đinh Đồng Lưỡng c. Đơn vị điều khiển Chức năng: Nhận lệnh từ bộ nhớ đưa vào thanh ghi lệnh IP. Tăng nội dung thanh ghi PC mỗi khi nhận lệnh song Giải mã lệnh và xác định thao tác mà lệnh yêu cầu Phát ra tín hiệu điều khiển thực thi lệnh. Nhận các tín hiệu yêu cầu từ BUS hệ thống và giải quyết đáp ứng yêu cầu đó.
113. Cấu trúc Máy tính 113GV: Đinh Đồng Lưỡng c. Đơn vị điều khiển Mô hình kết nối đơn vị điều khiển Thanh ghi lệnhThanh ghi lệnh ControlControl UnitUnit BUS ĐIỀU KHIỂN T. h điều khiển bên trong CPU Các cờ Clock T.h yêu cầu từ BUS hệ thống T.h điều khiển đến BUS hệ thống
114. Cấu trúc Máy tính 114GV: Đinh Đồng Lưỡng c. Đơn vị điều khiển Các thông tin kết nối đến CU Clock: tín hiệu xung nhịp từ mạch tạo dao động. Mã lệnh từ thanh ghi lệnh đưa đến CU giải mã Các trạng thái cờ đưa đến cho biết trạng thái của CPU cũng như trạng thái thực hiện các phép toán trong ALU. Các tín hiệu điều khiển từ BUS điều khiển. Các tín hiệu điều khiển bên trong CPU: điều khiển thanh ghi, ALU. Các tín hiệu điều khiển bên ngoài CPU đó là Bộ nhớ hay cổng vào ra
116. Cấu trúc Máy tính 116GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.2 Tập thanh ghi Phân loại thanh ghi theo chức năng Thanh ghi địa chỉ: Thanh ghi được sử dụng để quản lý địa chỉ của ngăn nhớ hay cổng vào ra. Thanh ghi dữ liệu: Thanh ghi dùng để lưu trữ dữ liệu tạm thời Thanh ghi đa năng: Thanh ghi có thể chứa dữ liệu hoặc địa chỉ đều được. Thanh ghi điều khiển/trạng thái: Thanh ghi chứa thông tin về trạng thái CPU. Thanh ghi lệnh: thanh ghi chứa lệnh đang được thực hiện
117. Cấu trúc Máy tính 117GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.2 Tập thanh ghi Một số thanh ghi điển hình Bộ đếm chương trình PC Ngăn xếp SS (Stack) Con trỏ ngăn xếp SP SP (196) Đáy Stack 194 195 196 197 198 199 200 Thêm vào Lấy ra Ngăn nhớ CS Ngăn nhớ Truy cập 300 301 302 303 304 305 306 Thanh ghi cơ sở Thanh ghi chỉ số
118. Cấu trúc Máy tính 118GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.2 Tập thanh ghi Các thanh ghi dữ liệu Chứa các dữ liệu tạm thời và kết quả trung gian. Các thanh ghi số nguyên 8,16,32,64 bit. Các thanh ghi số dấu chấm động. Thanh ghi trạng thái (State Register) &Thanh ghi cờ (FR: Flag Register). Chứa các thông tin trạng thái của CPU. Các cờ phép toán báo hiệu trạng thái kết quả. Các cờ điều khiển báo hiệu trạng thái của CPU Ví dụ: cờ ZF, CF, SF, OF, IF (cờ ngắt =1 cho ngắt =0 cấm ngắt
119. Cấu trúc Máy tính 119GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.3 Tập lệnh Giới thiệu chung về tập lệnh Mỗi bộ xử lý có tập lệnh xác định. Một tập lệnh thường đến vài chục đến vài nghìn lệnh Mỗi lệnh là chuỗi nhị phân mà bộ xử lý có thể phân tích và hiểu để thực hiện thao tác mà lệnh đó yêu cầu. Các lệnh khi viết thường được ánh xạ ra thành các ký hiệu gợi nhớ. ADD, MOV, IN, OUT, SHL, ROL,… Đây tựa của câu lệnh của hợp ngữ (Lập ASSEMBLY)
120. Cấu trúc Máy tính 120GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.3 Tập lệnh Các thành phần một lệnh máy 2 phần: Mã thao tác (Operation Code: Opcode): Mã chỉ ra thao tác mà bộ vi xử lý cần phải thực hiện. Địa chỉ toán hạng (Operand Address): Chỉ ra nơi chứa các toán hạng mà mã thao tác sẽ tác động. o Toán hạng nguồn: dữ liệu vào của thao tác o Toán hạng đích: dữ liệu ra của thao tác Địa chỉ toán hạngĐịa chỉ toán hạngMã thao tácMã thao tác
121. Cấu trúc Máy tính 121GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.3 Tập lệnh Các kiểu thao tác Thao tác chuyển dữ liệu Thao tác xử lý số học và logic Thao tác vào ra dữ liệu qua cổng Thao tác điều khiển rẽ nhánh Thao tác điều khiển hệ thống Thao tác xử lý số dấu chấm động Thao tác chuyên dụng khác: xử lý ảnh, âm thanh, tiếng nói,…
123. Cấu trúc Máy tính 123GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.3 Tập lệnh Các lệnh số học Lệnh ADD : cộng Lệnh SUB : trừ Lệnh MUL: nhân Chia DIV : chia Các lệnh logic Lệnh Test Thực hiện lệnh AND thiết lập cờ Lệnh Shift Dịch trái, hoặc phải Lệnh Rotate Quay trái hoặc quay phải Lệnh Convert Chuyển đổi dữ liệu từ dạng này sang dạng khác Lệnh AND, OR, XOR, NOT,….
124. Cấu trúc Máy tính 124GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.3 Tập lệnh Các lệnh vào ra Lệnh Input: Lệnh Output Các lệnh chuyển điều khiển Lệnh Jump Lệnh Call Lệnh Return : trở về từ chương trình con Các lệnh điều khiển hệ thống Lệnh Halt : dừng thực hiện chương trình Lệnh Wait : tạm dừng thực hiện chương trình, lặp kiểm tra cho đến khi thoả mãn thì tiếp tục thực hiện No Operation: không thực hiện gì cả Lệnh Lock : Cấm không cho chuyển nhượng BUS Lệnh Unlock: cho phép chuyển nhượng BUS
125. Cấu trúc Máy tính 125GV: Đinh Đồng Lưỡng Các phương pháp định địa chỉ (Addressing Models) Toán hạng của của lệnh có thể là: Một thanh ghi cụ thể Nội dung của thanh ghi Nội dung của ngăn nhớ hay cổng vào ra Các phương pháp định địa chỉ thông dụng: Định địa chỉ tức thời Định địa chỉ thanh ghi Định địa chỉ trực tiếp Định địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi Định địa chỉ gián tiếp Định địa chỉ dịch chuyển
126. Cấu trúc Máy tính 126GV: Đinh Đồng Lưỡng Định địa chỉ tức thì Toán hạng là hằng số nằm ngay trong trường địa chỉ toán hạng Đây chỉ có thể là toán hạng nguồn Không tham chiếu bộ nhớ Truy cập toán hạng rất nhanh Dải giá trị toán hạng bị hạn chế ADD R1, const constADDADD
127. Cấu trúc Máy tính 127GV: Đinh Đồng Lưỡng Định địa chỉ thanh ghi Toán hạng được chứa trong một thanh ghi, thanh ghi có tên trong trường địa chỉ toán hạng. Tập thanh ghi Toán hạng Thanh ghiOPCODEOPCODE
128. Cấu trúc Máy tính 128GV: Đinh Đồng Lưỡng Định địa chỉ trực tiếp Toán hạng là ngăn nhớ có địa chỉ được chỉ ra ngay trong trường địa chỉ toán hạng Bộ nhớ Toán hạng Địa chỉOPCODEOPCODE
129. Cấu trúc Máy tính 129GV: Đinh Đồng Lưỡng Định địa chỉ gián tiếp qua thanh ghi Toán hạng là ngăn ngăn nhớ có địa chỉ được chỉ ra trong thanh ghi. Trường địa chỉ toán hạng lưu trữ tên thanh ghi đó. Thanh ghi có thể là ngầm định Thanh ghi này được gọi là thanh ghi con trỏ Bộ nhớ Toán hạng Thanh ghi Địa chỉ Thanh ghiOPCODEOPCODE
130. Cấu trúc Máy tính 130GV: Đinh Đồng Lưỡng Định địa chỉ gián tiếp qua ngăn nhớ Bộ nhớ Địa chỉ Toán hạng Địa chỉOPCODEOPCODE
131. Cấu trúc Máy tính 131GV: Đinh Đồng Lưỡng Định địa chỉ dịch chuyển Để xác định toán hạng gồm 2 thành phần Tên thanh ghi và hằng số Địa chỉ toán hạng = Nội dung thanh ghi + hằng số + Bộ nhớ Toán hạngTập thanh ghi constADDADD
132. Cấu trúc Máy tính 132GV: Đinh Đồng Lưỡng 4.4 Hoạt động của CPU Chu kỳ lệnh CPU bao gồm: Nhận lệnh, giải mã lệnh, nhận toán hạng, thực hiện lệnh, cất toán hạng, ngắt. Giản đồ trạng thái chu kỳ lệnh Nhận lệnh Tính Địa chỉ lệnh Tính địa chỉ toán hạng Giải mã thao tác Thao tác dl KT ngắt và ngắt Cất toán hạng Nhận toán hạng Tính địa chỉ toán hạng Lệnh tiếp theo Dữ liệu mảng hay chuỗi
133. Cấu trúc Máy tính 133GV: Đinh Đồng Lưỡng Phần trao đổi và giải đáp
134. Cấu trúc Máy tính 134GV: Đinh Đồng Lưỡng Câu hỏi ôn tập Cấu trúc và chức năng của CPU Kiến trúc tập lệnh Các phương pháp tham chiếu toán hạng. Hoạt động cơ bản CPU Kiến trúc BXL tiến tiến
135. Cấu trúc Máy tính 135GV: Đinh Đồng Lưỡng Chương 5 Bộ nhớ máy tính 5.1 Tổng quan bộ nhớ trong Máy tính 5.2 Bộ nhớ bán dẫn 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh (Cache) 5.4 Bộ nhớ ngoài (bộ nhớ phụ) 5.5 Hệ thống nhớ trên máy PC hiện nay
136. Cấu trúc Máy tính 136GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.1 Tổng quan Các đặc trưng của bộ nhớ Ví trí: Bên trong CPU: tập thanh ghi, cache Bộ nhớ trong: Bộ nhớ chính và Cache Bộ nhớ ngoài: các thiết bị nhớ, RAID Dung lượng: Độ dài từ nhớ (tính bằng bit) Số lượng từ nhớ Đơn vị truyền: Từ nhớ Khối nhớ
137. Cấu trúc Máy tính 137GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.1 Tổng quan Phương pháp truy nhập: Truy nhập tuần tự (băng từ) Truy nhập trực tiếp (các loại đĩa) Truy nhập ngẫu nhiên (bộ nhớ bán dẫn) Truy nhập liên kết (cache) Hiệu năng: Thời gian truy nhập Chu kỳ truy xuất bộ nhớ Tốc độ truyền
138. Cấu trúc Máy tính 138GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.1 Tổng quan Kiểu bộ nhớ vật lý: Bộ nhớ bán dẫn Bộ nhớ từ Bộ nhớ quang Các đặc tính vật lý: Khả biến/không khả biến Xoá được/không xoá được
139. Cấu trúc Máy tính 139GV: Đinh Đồng Lưỡng Phân cấp bộ nhớ Registers Central Memory Disks CD/ROM Archival Stores Kích thước Tốc độ Peripheral memories CPU Cache Disk Cache
140. Cấu trúc Máy tính 140GV: Đinh Đồng Lưỡng Phân cấp bộ nhớ Tập thanh ghi Bộ nhớBộ nhớ Cache L1Cache L1 Bộ nhớBộ nhớ CacheCache L2L2 Bộ nhớBộ nhớ chínhchính Bộ nhớ trongBộ nhớ trong Bộ nhớBộ nhớ mạngmạng Từ trái qua phải: dung lượng tăng dần, tốc độ giảm dần, giá thành tính theo đơn vị byte hoặc bit giảm dần. registerregister
141. Cấu trúc Máy tính 141GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.2 Bộ nhớ bán dẫn Bộ nhớ chỉ đọc (ROM: Read Only Memory) Bộ nhớ không khả biến Sử dụng để lưu các thông tin sau: Thư viện các chương trình con. Các chương trình con điều khiển hệ thống (BIOS) Các bảng chức năng. 2k từ nhớ (n bit từ nhớ) k đường địa chỉ n đường dữ liệu ra
142. Cấu trúc Máy tính 142GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.2 Bộ nhớ bán dẫn Các kiểu ROM: ROM mặt nạ, PROM: Programmable ROM, EPROM: Erasable PROM, EEPROM Electrically EPROM, Flash Memory ( Bộ nhớ cực nhanh): Ghi theo khối, xoá bằng điện.
143. Cấu trúc Máy tính 143GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.2 Bộ nhớ bán dẫn Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM : Random Access Memory) Bộ nhớ đọc ghi (R/W memory) Bộ nhớ khả biến Lưu thông tin tạm thời Có hai loại chính là SRAM (Static RAM) và DRAM (Dynamic RAM) 2k từ nhớ (n bit từ nhớ) k đường địa chỉ Read Write n đường dữ liệu vào n đường dữ liệu ra
144. Cấu trúc Máy tính 144GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.2 Bộ nhớ bán dẫn RAM tĩnh (SRAM: Static RAM) Các bit được lưu dựa trên các Flip- Flop (4-8 FF lưu 1 bit) Thông tin lưu ổn định Cấu trúc phức tạm Dung lượng nhỏ(KB) Tốc độ nhanh (6-8 ns) Dùng làm cache Giá thành cao
147. Cấu trúc Máy tính 147GV: Đinh Đồng Lưỡng Tổ chức của chip nhớ Sơ đồ cơ bản của chip nhớ Chip nhớ 2n x m bit A0..An-1 D0..Dm-1 cs OEWE
149. Cấu trúc Máy tính 149GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết kế Mudule nhớ Thiết kế module nhớ bán dẫn Cho chip nhớ 2n x m bit Yêu cầu sử dụng chip nhớ trên thiết kế module nhớ dung lượng là bội kích thước chip nhớ trên. Giải quyết vấn đề Có hai cách: Thiết kế để tăng độ dài từ nhớ, số ngăn nhớ không thay đổi. Thiết kế để tăng số lượng ngăn nhớ, độ dài từ nhớ không thay đổi.
150. Cấu trúc Máy tính 150GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết kế Mudule nhớ Thiết kế tăng số lượng từ nhớ Giả thiết: Cho các chip nhớ có dung lượng 2n x m bit. Yêu cầu: Thiết kế module nhớ có kích thước: 2n x (k.m) bit Giải quyết: Để thiết kế được yêu cầu ta xác định hai thông số n (số đường địa chỉ)và k(số chip nhớ cần để ghép vào module thiết kế
151. Cấu trúc Máy tính 151GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết kế Mudule nhớ Ví dụ: Cho các chip nhớ SDRAM dung lượng 4K x 4 bit. Hãy thiết kế module nhớ có kích thước 4K x 8 bit Dung lượng chip nhớ 212 x 4 bit Thông tin cần cho chip nhớ số đường địa chỉ n =12 và số đường dữ liệu m=4 Thông tin về module nhớ số đường địa chỉ là 12 đường (số ngăn nhớ không thay đổi), số đường dữ liệu là 8 đường và số chip sử dụng thiết kế 2(k=2)
152. Cấu trúc Máy tính 152GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết kế Mudule nhớ Chip nhớ 212 x 4 bit cs OEWE Chip nhớ 212 x 4 bit cs OEWE A0…A11 cs WE OE D0…D3 D 4…D7
153. Cấu trúc Máy tính 153GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết kế Mudule nhớ Thiết kế tăng số lượng ngăn nhớ Giả thiết: Cho các chip nhớ có dung lượng 2n x m bit. Yêu cầu: Thiết kế module nhớ có kích thước: 2k .2n x m bit Giải quyết: Để thiết kế được ta xác định hai thông số n+k (số đường địa chỉ) và 2k (số chip nhớ cần để ghép vào module thiết kế)
154. Cấu trúc Máy tính 154GV: Đinh Đồng Lưỡng Thiết kế Mudule nhớ Ví dụ : Cho các chip nhớ SDRAM dung lượng 4K x 8 bit. Hãy thiết kế module nhớ có kích thước 8K x 8 bit. Dung lượng chip nhớ giải thiết 212 x 8 bit Thông tin cần cho chip nhớ số đường địa chỉ n =12 và số đường dữ liệu m=8 Thông tin về module nhớ số đường địa chỉ là 13 đường (số ngăn nhớ thay đổi) và số đường dữ liệu là 8 đường(độ dài từ nhớ không đổi).
156. Cấu trúc Máy tính 156GV: Đinh Đồng Lưỡng Bài làm thêm Thiết kế module nhớ 16K x 8 bit từ các chip nhớ 4K x 8 bit Thiết kế module nhớ 32K x 8 bit từ các chip nhớ 4K x 8 bit Thiết kế module nhớ 8K x 8 bit từ các chip nhớ 4K x 4 bit Thiết kế module nhớ 32M x 32 bit từ các chip nhớ 4M x 32 bit
157. Cấu trúc Máy tính 157GV: Đinh Đồng Lưỡng Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ Nguyên tắc chung: Trong quá trình truyền dữ liệu có thể gặp sự thay đổi các bit thông tin do nhiễu hoặc do sai hỏng của thiết bị hay module vào ra. Vì vậy, thực tế đặt ra là phải làm sao phát hiện được lỗi và có thể sửa sai được. Một trong phương pháp phát hiện lỗi (EDC: Error Dectecting Code) và sửa lỗi (ECC: Error Correcting Code) là: Giả sử cần kiểm tra m bit thì người ta ghép thêm k bit kiểm tra được mã hoá theo cách nào đó rồi truyền từ ghép m+k bit (k bit được truyền không mang thông tin nên gọi là bit dư thừa) Trong đó m là số bit cần ghi vào bộ nhớ và k bit là số bit cần tạo ra kiểm tra lỗi trong m bit.
158. Cấu trúc Máy tính 158GV: Đinh Đồng Lưỡng Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ Khi đọc dữ liệu ra có khả năng sau: Không phát hiện dữ liệu có lỗi. Phát hiện thấy dữ liệu lỗi và có thể hiệu chỉnh dữ liệu lỗi thành đúng. Phát hiện thấy lỗi nhưng không có khả năng chỉ ra lỗi vì thế phát ra tín hiệu báo lỗi. Sơ đồ phát hiện lỗi và sửa lỗi
159. Cấu trúc Máy tính 159GV: Đinh Đồng Lưỡng Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ Bộ nhớ Bộ tạo mã Bộ tạo mã Bộ so sánh Bộ hiệu chỉnh và đưa dữ liệu ra Dliệu ra Tbáo lỗi m bit m bit k bit k bit k bit M bit k bit
160. Cấu trúc Máy tính 160GV: Đinh Đồng Lưỡng Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ Ví dụ 1: Phát hiện lỗi với bit chẵn lẻ(Party) Mã EDC đơn giản là bit chẵn lẻ được gắn thêm vào các bit dữ liệu. Nếu bit chẵn lẻ =1: nếu số bit 1 trong xâu là lẻ Hoặc sử dụng Nếu bit chẵn lẻ =0: nếu số bit 1 là chẵn Ưu điểm: đơn giản và số bit dư thừa ít. Nhược điểm: không định vị được lỗi, hoặc nếu có sự thay đổi cả hai bit hoặc 1 hoặc 0 thì không phát hiện được. Khắc phục nhược điểm trên xây dựng mã EDC khối.
161. Cấu trúc Máy tính 161GV: Đinh Đồng Lưỡng Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ Ví dụ 2: Phát hiện lỗi bằng mã dư thừa CRC (Cycle Redundary Check). Nguyên tắc: Một xâu nhị phân bất kỳ có thể coi là tập hợp các hệ số của đa thức B(x) trong đó x là hư số. Chọn đa thức G(x) là đa nào đó ta quy định trước gọi đa thức sinh. Ta tiến hành chia module2 đa thức B(x) cho G(x) ta được thương số Q(x) và phần dư R(x). Đa thức sinh do tổ chức viễn thông quốc tế quy định. Khi đó ta cần truyền xâu B(x) + R(x) bit Để kiểm tra lỗi ta cần chia giá trị nhận được cho đa thức sinh nếu phép chia có dư thì có lỗi xuất hiện trong xâu.
164. Cấu trúc Máy tính 164GV: Đinh Đồng Lưỡng Phát hiện và chỉnh lỗi trong bộ nhớ Giả sử các bit cần truyền là: I4 I3 I2 I1 = 1101 tính các C3C2C1=010 Bit cần truyền 1100110 Giả sử ta có bị lỗi, thí dụ bit I2 từ giá trị 0 thành giá trị 1 mã nhận được 1110110. Bên thu tính ra bit kiểm tra: C3=1⊕ 1⊕ 1=1 C2=1⊕ 1⊕ 1=1 C1=1⊕ 1⊕ 1=1 Nếu module 2 số này ta được 111 ⊕ 010 = 101 (C1,C3 thay đổi và vị trí thay đổi là 101 (5))
165. Cấu trúc Máy tính 165GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Nguyên tắc: Cache có tốc độ truy xuất nhanh hơn rất nhiều bộ nhớ chính Cache được đặt giữa CPU và bộ nhớ chính nhằm tăng tốc độ trao đổi thông tin giữa CPU và bộ nhớ chính. Cache thường được đặt trong chip vi xử lý
166. Cấu trúc Máy tính 166GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.4 Bộ nhớ đệm nhanh Thao tác của Cache CPU yêu cầu lấy nội dung của một ngăn nhớ bằng việc đưa ra một địa chỉ xác định ô nhớ. CPU kiểm tra xem có nội dung cần tìm trong Cache Nếu có: CPU nhận dữ liệu từ bộ nhớ Cache Nếu không có: Bộ điều khiển Cache đọc Block nhớ chứa dữ liệu CPU cần vào Cache. Tiếp đó chuyển dữ liệu từ Cache đến CPU Sơ đồ thao tác cache, bộ nhớ chính và CPU
167. Cấu trúc Máy tính 167GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.4 Bộ nhớ đệm nhanh Start Done Địa chỉ RA từ CPU Truy cập bộ nhớ lấy ra BLOCK chứa địa chỉ RA Đưa BLOCK vào một Line trong Cache Chuyển từ ở địa chỉ RA tới CPU Có BLOCK nào trong cache chứa RA Chuyển từ ứng RA tới CPU miss hit
168. Cấu trúc Máy tính 168GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.4 Bộ nhớ đệm nhanh Tag Line 1 Line 2 Line 3 … Line C CPU Bộ nhớ Cache Bộ nhớ chính Block M Block M-1 Block M-2 … Block 4 Block 3 Block 2 Block 1
169. Cấu trúc Máy tính 169GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Tổ chức Cache Giả sử bộ nhớ chính gồm có 2n từ nhớ đã được đánh địa chỉ ( mỗi từ nhớ có địa chỉ duy nhất rộng n bit) Bộ nhớ chính chia thành M khối, mỗi khối có K từ nhớ M=2n /K Bộ nhớ Cache có C khe mỗi khe có K từ nhớ.(C<<M) Tại một thời điểm luôn có một tập con các khối nhớ thường trú trong cache. Nếu một từ sẽ được đọc thì khối chứa từ đó sẽ được chuyển vào trong cache.
171. Cấu trúc Máy tính 171GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Phương pháp ánh xạ trực tiếp (Direct mapping) Mỗi block được ánh xạ duy nhất tới 1 line trong cache Địa chỉ phát ra từ CPU được chia 2 phần w bits có trọng số thấp để xác định duy nhất từ cần truy xuất(WORD) s bits còn lại xác định khối nhớ. Trong s bits chia 2 nhóm r bits LINE và s-r bits TAG Cụ thể hóa ví dụ: Tag s-r Line or Slot r Word w 8 14 2
172. Cấu trúc Máy tính 172GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Tổng bit trong địa chỉ bộ nhớ chính n=24 bit: trong đó 2 bit phần word xác định chính xác 4 từ 22 bit xác định khối( 8 bit tag (=22-14) và 14 bit slot or line) Không có hai block nào trong Cache có cùng Line và Tag. Kiểm tra nội dung từ tồn tại Cache chính là kiểm tra địa chỉ line và Tag
173. Cấu trúc Máy tính 173GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh
174. Cấu trúc Máy tính 174GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Cache line Main Memory blocks 0 0, C, 2C, 3C…2s -C 1 1,C+1, 2C+1…2s -C+1 C-1 C-1, 2C-1,3C-1…2s -1 Nhận xét: Đơn giản Chi phí ít Nhược điểm là sự cố định các khối trong các line của Cache. Trong trường hợp chương trình muốn truy xuất tới 2 Block tiên tục mà 2 block được phân nằm trong cùng line thì khả năng Cache miss rất cao.
175. Cấu trúc Máy tính 175GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh
176. Cấu trúc Máy tính 176GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Phương pháp ánh xạ liên kết (Associative mapping) Một Block của bộ nhớ chính có thể nhập bất kỳ line nào trong Cache. Địa chỉ CPU phát ra được chia thành 2 địa chỉ tag và word Địa chỉ Tag xác định khối duy nhất của bộ nhớ nằm trong Cache. Mỗi giá trị Tag của Line là khác nhau. Chi phí phương pháp này đối với Cache là cao.
177. Cấu trúc Máy tính 177GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh
178. Cấu trúc Máy tính 178GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh 22 bit Tag để lưu trữ Block 4 byte dữ liệu. Việc kiểm tra Cache dựa vào các giá trị Tag trong line (22 bit) để nhận biết Cache hit hay miss. 2 bits cuối xác định chính xác từ cần truy xuất Ví dụ Địa chỉ Tag Dữ liệu Cache line FFFFFC FFFFFC 24682468 3FFF Tag 22 bit Word 2 bit
179. Cấu trúc Máy tính 179GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh
180. Cấu trúc Máy tính 180GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Phương pháp ánh xạ liên kết tập hợp (Set Associative mapping) Các line trong Cache được chia ra thành tập(nhóm) line Mỗi block chỉ được ánh xạ vào bất kỳ line nào trong tập nào đó mà thôi. Ví dụ Block b chỉ có thể nập vào bất kỳ line nào trong nhóm các line thứ i. Ví dụ 2 lines một nhóm (two way associative mapping), Số Block bộ nhớ chính là modulo 213 000000, 00A000, 00B000, 00C000 … ánh xạ cùng nhóm.
181. Cấu trúc Máy tính 181GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh
182. Cấu trúc Máy tính 182GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh Sử dụng tập hợp để biết tập nào được truy xuất. So sánh trường Tag để xác đinh Cache hit hay miss Ví dụ: Địa chỉ Tag Dữ liệu số tập 1FF 7FFC 1FF 12345678 1FFF 001 7FFC 001 11223344 1FFF Tag 9 bit Set 13 bit Word 2 bit
183. Cấu trúc Máy tính 183GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.3 Bộ nhớ đệm nhanh
184. Cấu trúc Máy tính 184GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.4 Bộ nhớ đệm nhanh Một số Block của bộ nhớ chính được nạp vào trong các line của Cache Nội dung thẻ TAG (thẻ nhớ) cho biết block nào của bộ nhớ chính hiện đang được chứa trong line Khi CPU truy nhập đọc hay ghi một từ nhớ của bộ nhớ chính, có 2 khả năng xảy ra : Từ nhớ đó có trong Cache (cache hit). Từ nhớ đó đang không có trong cache (Cache miss). Phương pháp ghi dữ liệu khi cache hit Ghi xuyên qua (Write Through): nội dung sau khi xử lý xong được cập nhập vào cả Cache và bộ nhớ chính. Tốc độ chậm.
185. Cấu trúc Máy tính 185GV: Đinh Đồng Lưỡng Cache trong các bộ xử lý Intel Ghi sau (Write back): Dữ liệu xử lý chỉ được ghi ra Cache, tốc độ nhanh. Tuy nhiên khi Block trong cache không dùng nữa thì phải ghi trả cả block tới bộ nhớ chính. Dung lượng Cache được sử dụng cho thế hệ máy: 80486: có 3KB nhớ Pentium : có 2 cache L1 trên chip đó là Cache lệnh và cache dữ liệu (8KB). Cache L2 liên hợp Pentium 4: hai mức Cache L1 và L2 trên chip. Cache L1 mỗi cache 8KB. Cache L2: mỗi cache 256KB, 512KB, 1GB
186. Cấu trúc Máy tính 186GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.5 Bộ nhớ ngoài Các kiểu bộ nhớ ngoài Đĩa từ Đĩa quang Bộ nhớ Flash RAID
187. Cấu trúc Máy tính 187GV: Đinh Đồng Lưỡng Đĩa cứng (HDD: Hard Disk Driver) Là thành phần quan trọng lưu trữ hệ điều hành và các phần mềm tiện ích máy tính Một máy tính có thể một đĩa hoặc nhiều đĩa Dung lượng mỗi đĩa rất lớn. Năm 1993 đĩa lớn nhất 200MB đến nay 80 hay 120GB Tốc độ đọc ghi nhanh so các bộ nhớ ngoài khác Giá thành hạ Được sử dụng làm bộ nhớ RAID (Redundant Array of (Inexpensive) Independent Disks). Hệ thống nhớ gồm nhiều ổ đĩa cứng kết hợp với nhau mà HĐH coi như một ổ logic duy nhất. Dữ liệu được lưu trữ phân tán trên tất cả các đĩa Có thể tạo và lưu trữ thông tin dư thừa nhằm mục đích cho việc phục hồi khi đĩa nào đó bị hỏng. Độ tin cậy trong lưu trữ thông tin rất cao. Được sử dụng là bộ nhớ cho các hệ thống máy chủ.
188. Cấu trúc Máy tính 188GV: Đinh Đồng Lưỡng Đĩa quang (CD-ROM, DVD) CD-ROM (Compact Disk ROM) CD-R (Recordable CD) CD-RW (Rewriteable CD) Dung lượng phổ biến 650MB Ổ đĩa CD ổ CD ROM: có thể đọc dữ liệu từ đĩa CD ổ CD RW : Có thể vừa ổ đọc đĩa CD và có thể ghi dữ liệu lên đĩa CD-R, và CD-RW. Tốc độ đọc cơ sở 150KB/s Tốc độ bội lần : 40x, 50x, 60x,… DVD(Digital Video Disk): chỉ dùng trên đầu đọc DVD (Digital Versatile Disk): dùng trên ổ đĩa máy tính Dung lượng thông dụng 4.7GB
189. Cấu trúc Máy tính 189GV: Đinh Đồng Lưỡng Flash disk Thường kết nối qua cổng USB Không phải dạng đĩa là bộ nhớ bán dẫn cực nhanh Dung lượng phát triển nhanh Gọn nhẹ và tiện lợi Đặc điểm đĩa Flash 1)Supports USB full-speed (12MBps) transmission 2) Driverless installation in Windows ME / 2000 / XP, Mac 9.0 and above, Linux 2.4 and above 3) Supports boot-up by USB-HDD or USB-ZIP mode 4) LED indicator displays status
190. Cấu trúc Máy tính 190GV: Đinh Đồng Lưỡng Flash disk 5) Write protection switch 6) Reading and writing speed: 900k/s and 700k/s 7) Password protection and data encryption prevents unauthorized access to data 8) Application software support in Windows OS security function 9) Application software resize (partition) available 10) Capacity: 16MB, 32MB, 64MB, 128MB, 256MB, 512MB, 1GB 11) Compliance: FCC(B), CE, C- Tick
191. Cấu trúc Máy tính 191GV: Đinh Đồng Lưỡng GiỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ RAID Xuất xứ RAID là cụm từ viết tắt nhóm từ Redundant Array of Inexpensive (Independent) Disks Thuật ngữ RAID được đưa ra trong một bài báo của một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học tổng hợp California, Hoa Kỳ. RAID được đề xuất nhằm xóa bỏ khoảng trống lớn tốc độ CPU và các ổ đĩa điện cơ tương đối chậm. Hiệu suất thi hành vượt trội so với khi dùng một đĩa đơn lớn đắt tiền (SLED: Single Large Expensive Disk)
192. Cấu trúc Máy tính 192GV: Đinh Đồng Lưỡng GiỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ RAID Khái niệm RAID: là cấu trúc đa đĩa vật lý để tạo nên một đĩa logic có kích thước lớn, độ tin cậy và khả năng vận hành cao hơn. Mục đích Nâng cao hiệu suất vận hành của toàn bộ hệ thống. Khả năng làm việc song song các đĩa. An toàn dữ liệu tận dụng tính dư thừa dữ liệu nhằm cải thiện độ tin cậy đĩa. Cung cấp bộ nhớ lớn
193. Cấu trúc Máy tính 193GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặc điểm chúng của RAID RAID là tập hợp các ổ đĩa vật lý được nhìn từ hệ điều hành như ổ đĩa logic đơn. Dữ liệu được phân bố trên mảng các ổ đĩa vật lý. Sử dụng kỹ thuật Striping. (Striping là kỹ thuật phân chia dữ liệu trên hai hay nhiều ổ đĩa làm tăng khả năng làm việc song song hệ thống) Dung lượng đĩa dư thừa được sử dụng để lưu trữ thông tin chẵn lẻ nhằm đảm bảo khả năng phục hồi dữ liệu trong trường hợp có hư hỏng về đĩa. GiỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ RAID
194. Cấu trúc Máy tính 194GV: Đinh Đồng Lưỡng GiỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ RAID
195. Cấu trúc Máy tính 195GV: Đinh Đồng Lưỡng Các mức của RAID Có 6 mức chính của RAID RAID 0 RAID 1 RAID 2 RAID 3 RAID 4 RAID 5
196. Cấu trúc Máy tính 196GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 0
197. Cấu trúc Máy tính 197GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 1
198. Cấu trúc Máy tính 198GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 2
199. Cấu trúc Máy tính 199GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 3
200. Cấu trúc Máy tính 200GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 4
201. Cấu trúc Máy tính 201GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 5
202. Cấu trúc Máy tính 202GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 0
204. Cấu trúc Máy tính 204GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 1
205. Cấu trúc Máy tính 205GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặc điểm chung RAID mức 1 Là mức rất khác so các mức còn lại về cách lưu trữ dữ liệu dư thừa. Mỗi đĩa dữ liệu có một đĩa dự phòng đĩa dự phòng còn gọi mirror disk. Ưu điểm: Đáp ứng yêu cầu vào ra hệ thống Phục hồi dữ tốt nhất trong các mức của RAID Nhược điểm: Khả năng cập nhật dữ liệu chậm Chi phí mua đĩa cao KQ: Vận hành tốt cho hệ thống thường xuyên truy xuất dữ liệu
206. Cấu trúc Máy tính 206GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 2
207. Cấu trúc Máy tính 207GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặc điểm chung RAID mức 2 Sử dụng công nghệ truy cập song song. Tất cả đĩa đều vận hành tham gia yêu cầu trao đổi dữ liệu. Kích thước Strip có thể byte hay word. Có sử dụng mã Hamming để phát hiện lỗi và sửa lỗi Ưu điểm: Có khả năng phát hiện lỗi và sửa những lỗi đơn hệ thống. Số đĩa sử dụng ít hơn so mức RAID 1 Nhược điểm: Chi phí mua đĩa cao. KQ: Ứng dụng trong hệ thống hay xuất hiện lỗi
208. Cấu trúc Máy tính 208GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 3
209. Cấu trúc Máy tính 209GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặc điểm chung RAID mức 3 Giống RAID 2 những tổ chức đơn giản hơn. Sử dụng một đĩa dự phòng. Tất cả đĩa đều vận hành tham gia yêu cầu trao đổi dữ liệu. Kích thước Strip có thể byte hay word. Có sử dụng mã Parity để phục hồi dữ liệu. Ưu điểm: Có khả năng truyền dữ liệu song song. Số đĩa sử dụng dự phòng là 1 đĩa. Chi phí thấp. Nhược điểm: Tại một thời điểm chỉ thỏa mãn một yêu cầu vào ra. KQ: Ứng dụng trong hệ thống hay xuất hiện lỗi
210. Cấu trúc Máy tính 210GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 4
211. Cấu trúc Máy tính 211GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặc điểm chung RAID mức 4 Giống RAID 3 những tổ chức đơn giản hơn. Sử dụng một đĩa dự phòng. Dữ liệu tổ chức thành khối. Các đĩa sử dụng phương pháp truy cập độc lập. Có sử dụng mã Parity để phục hồi dữ liệu. Ưu điểm: Có khả năng đáp ứng nhiều yêu cầu vào ra đồng thời. Số đĩa sử dụng dự phòng là 1 đĩa. Chi phí thấp. Nhược điểm: Khả năng truyền dữ liệu song song là kém. KQ: Ứng dụng trong hệ thống hay xuất hiện lỗi
212. Cấu trúc Máy tính 212GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 5
213. Cấu trúc Máy tính 213GV: Đinh Đồng Lưỡng Đặc điểm chung RAID mức 5 Giống RAID 4, tuy nhiên sự phân bố đều thông tin dư phòng tránh được hiện tượng tắc nghẽn(bottle neck) Dữ liệu tổ chức thành khối. Các đĩa sử dụng phương pháp truy cập độc lập. Có sử dụng mã Parity để phục hồi dữ liệu. Ưu điểm: Có khả năng đáp ứng nhiều yêu cầu vào ra đồng thời. Số đĩa sử dụng dự phòng là 1 đĩa. Chi phí thấp. Nhược điểm: Khả năng truyền dữ liệu song song là kém. KQ: Ứng dụng nhiều trong thực tế.
214. Cấu trúc Máy tính 214GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 6
215. Cấu trúc Máy tính 215GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 10
216. Cấu trúc Máy tính 216GV: Đinh Đồng Lưỡng RAID LEVEL 50
217. Cấu trúc Máy tính 217GV: Đinh Đồng Lưỡng 5.6 Hệ thống nhớ trên máy PC hiện nay Hệ thống Cache: tích hợp trực tiếp trên các chip vi xử lý Bộ nhớ chính: tồn tại dưới dạng module nhớ RAM SIMM: Single Inline Memory Module 30 pin : 8 đường dữ liệu 72 pin : 32 đường dữ liệu DIMM: Dual Inline Memory Module 168 pin: 64 đường dữ liệu RIMM:Rambus Inline Memory Module
218. Cấu trúc Máy tính 218GV: Đinh Đồng Lưỡng ROM BIOS ROM BIOS: Basic Input Output System ROM chứa chương trình sau: Chương trình POST (Power On Self Test) Chương trình CMOS setup (Compementary Metal Oxide Semiconductor) Chương trình Bootstrap Looader Chương trình điều khiển vào ra cơ bản (BIOS) CMOS RAM Chứa cấu hình hệ thống hiện thời Đồng hồ và ngày tháng năm hệ thống Có pin nuôi riêng
219. Cấu trúc Máy tính 219GV: Đinh Đồng Lưỡng Chương 6 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra 6.2 Các phương pháp điều khiển vào ra 6.3 Nối ghép thiết bị ngoại vi 6.4 Các cổng vào ra thông dụng Giới thiệu chung
220. Cấu trúc Máy tính 220GV: Đinh Đồng Lưỡng 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra Giới thiệu chung hệ thống vào ra Chức năng: Trao đổi thông tin giữa Máy tính với môi trường bên ngoài. Các thao tác cơ bản: Vào dữ liệu Ra dữ liệu Các thành phần chính: Thiết bị ngoại vi Module ghép nối vào ra
221. Cấu trúc Máy tính 221GV: Đinh Đồng Lưỡng 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra Thiết bị ngoại vi Chức năng: phương tiện chuyển đổi thông tin giữa bên trong và bên ngoài máy tính Đặc điểm các thiết bị Trên thị trường tồn tại rất nhiều các thiết bị ngoại vi khác nhau về: Nguyên tắc hoạt động, tốc độ, định dạng dữ liệu truyền, v.v. Đồng thời các thiết bị này có tốc độ làm việc chậm hơn CPU và RAM rất nhiều. Chính vì lý do trên cần có Module vào ra để ghép nối các thiết bị ngoại vi vào hệ thống BUS máy tính.
222. Cấu trúc Máy tính 222GV: Đinh Đồng Lưỡng Phân loại: Thiết bị nhập: Keyboard, Mouse, Scan, Micro,… Thiết bị xuất: Monitor, Printer, Thiết bị xuất nhập: Modem, NIC, Driver,… Cấu trúc tổng quát của thiết bị ngoại vi: Bộ chuyển đổi tín hiệu: chuyển đổi dữ liệu giữa bên trong và bên ngoài Máy tính Bộ đệm dữ liệu: nơi lưu trữ dữ liệu trung gian giữa Máy tính và thiết bị ngoại vi, đặt bên trong thiết bị ngoại vi. Khối logic điều khiển: điều khiển hoạt động của thiết bị ngoại vi theo tín hiệu từ Module I/O gởi tới thiết bị. 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra
223. Cấu trúc Máy tính 223GV: Đinh Đồng Lưỡng 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra Bộ đệm dữ liệu Bộ chuyển đổi tín hiệu Khối Logic điều khiển T/h trạng thái (State) Dữ liệu vào/ ra Module T/h điều khiển Dữ liệu vào/ra bên ngoài
224. Cấu trúc Máy tính 224GV: Đinh Đồng Lưỡng 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra Module I/O Chức năng: Nối ghép thiết bị ngoại vi với bus của máy tính. Điều khiển và định thời Trao đổi thông tin với CPU Trao đổi thông tin với thiết bị ngoại vi Đệm giữa máy tính với thiết bị ngoại vi Phát hiện lỗi của các thiết bị ngoại vi. Cấu trúc chung: Thanh ghi đệm dữ liệu: đệm dữ liệu trong quá trình trao đổi Cổng nối ghép vào ra: kết nối thiết bị ngoại vi, mỗi cổng có địa chỉ xác định và chuẩn kết nối riêng phụ thuộc sơ đồ chân. Thanh ghi trạng thái/điều khiển: lưu trữ thông tin trạng thái cho các cổng vào ra Khối logic điều khiển: điều khiển Module vào ra
225. Cấu trúc Máy tính 225GV: Đinh Đồng Lưỡng Thanh ghi đệm dữ liệu Cổng nối ghép vào/ra Thanh ghi trạng thái/điều khiển Khối Logic điều khiển Cổng nối ghép vào/ra Bus dữ liệu Bus dữ liệu Các đường đ/c Các đường đ/k Đường đ/kh State 6.1 Tổng quan về hệ thống vào ra
226. Cấu trúc Máy tính 226GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ cổng ghép nối song song(LPT) Các đường dẫn của cổng song được nối với 3 thanh ghi 8 bit khác nhau: Thanh ghi dữ liệu (Địa chỉ cơ sở) Thanh ghi trạng thái (Địa chỉ cơ sở +1) Thanh ghi điều khiển (Địa chỉ cơ sở +2) Các đại chỉ cổng có thể là: LPT1: 378h (379h ; 37Ah) LPT2: 3BCh LPT3: 278h LPT4: 2BCh
227. Cấu trúc Máy tính 227GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ cổng ghép nối song song(LPT) Hợp ngữ: Để xuất ra dữ liệu: OUT DX, AL hoặc OUT DX, AX Để nhập vào dữ liệu: IN AL, DX hoặc IN AX, DX (DX chứa địa chỉ; AL chứa giá trị) Turbo C Để xuất ra dữ liệu: outportb(đia_chỉ, giá_trị) Để nhập vào dữ liệu: bien = inportb(địa_chỉ) Turbo Pascal Để xuất ra dữ liệu: port[đia_chỉ]:= giá_trị Để nhập vào dữ liệu: bien:=port[địa_chỉ]
228. Cấu trúc Máy tính 228GV: Đinh Đồng Lưỡng Ví dụ cổng ghép nối tiếp(COM) Các thanh ghi chính: Thanh ghi đệm (Buffer Register) Địa chỉ cơ sở Thanh ghi trạng thái (Status Register) ĐCCS+5 Thanh ghi điều khiển (Control Register) ĐCCS+3 Các địa chỉ cổng có thể là: COM1: 3F8h (3FDh ; 3FBh) COM2: 2F8h COM3: 3E8h COM4: 2E8h
229. Cấu trúc Máy tính 229GV: Đinh Đồng Lưỡng 6.2 Các phương pháp điều khiển vào ra Phân loại: Vào ra bằng chương trình Vào ra bằng ngắt Truy cập bộ nhớ trực tiếp DMA Vào ra bằng chương trình Nguyên tắc chung: Sử dụng lệnh vào ra trong chương trình để trao đổi dữ liệu với cổng vào ra. Khi CPU thực hiện chương trình gặp lệnh vào ra thì CPU điều khiển trao đổi dữ liệu với cổng vào ra. Lệnh I/O: Với không gian địa chỉ vào ra riêng biệt: sử dụng các lệnh vào ra chuyên dụng Với không gian vào ra dùng chung bộ nhớ thì các lệnh trao đổi dữ liệu sử dụng như ngăn nhớ.
230. Cấu trúc Máy tính 230GV: Đinh Đồng Lưỡng 6.2 Các phương pháp điều khiển vào ra Hoạt động vào ra bằng chương trình CPU gặp lệnh trao đổi vào ra, yêu cầu thao tác vào ra Module vào ra thao tác vào ra Module vào ra thiết lập các bit trạng thái(State) CPU kiểm tra các bit trạng thái: Nếu chưa sẵn sàng thì quay lại kiểm tra lại Nếu sẵn sàng thì chuyển sang trao đổi dữ liệu với Module vào ra.
Cấu Tạo Của Virut Bai 30 Cau Truc Virut Ppt
MÔN: SINH HỌC Lớp: 10Giáo sinh thực hiện: Đặng Thị Thùy TrangNăm học: 2009- 2010VirutTÁC NHÂN GÂY BỆNH?Chương 3:VIRUT VÀ BỆNH TRUYỀN NHIỄMBài 29: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTLá thuốc lá bị bệnhDịch nghiền lọc qua màng lọc vi khuẩnCây bị bệnhKhông phát triểnThí nghiệm năm 1892, của Ivanopxki nhà sinh học người NgaSự phát hiện ra virut?Không thấy khuẩn lạc
* Khái niệm: Virut là một dạng sống chưa có cấu tạo tế bào, có kích thước siêu nhỏ, sống nội kí sinh bắt buộc.Bài 29: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTI. CẤU TẠO:Gồm 2 phần chính:Lõi( bộ gen): Axit Nuclêic Vỏ (capsit): Prôtêin
Bài 29: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTNgoài ra một số virut có lớp vỏ bọc bên ngoàiLớp vỏ bọc ngoàiBộ gen của virut có thể là ADN hoặc ARN, 1 sợi hoặc 2 sợi Bộ gen của sinh vật nhân chuẩn luôn là ADN 2 sợi Bộ gen của virut Bộ gen của sinh vật nhân chuẩnBài 29: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTa, Lõi (bộ gen) Bộ gen là ADN hoặc ARN, 1sợi hoặc 2 sợi Bài 29: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTI. CẤU TẠO:a, Lõi ( bộ gen) của virutb, Vỏ ( capsit) của virutBài 29: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTb, Vỏ (capsit) Bộ gen là AND hoặc ARN, 1sợi hoặc 2 sợi Bài 29: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTI. CẤU TẠO:a, Lõi ( bộ gen) của virutb, Vỏ ( capsit) của virut– Vỏ capsit được cấu tạo từ những đơn vị nhỏ hơn là capsome. – Virut càng lớn, số lượng capsome càng nhiều c. Lớp vỏ bọc ngoài lớp lipit kép và prôtêin tương tự màng sinh chất Virut có vỏ bọc Bộ gen là AND hoặc ARN, 1sợi hoặc 2 sợi Bài 29: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTI. CẤU TẠO:a, Lõi ( bộ gen) của virutb, Vỏ ( capsit) của virut– Vỏ capsit được cấu tạo từ những đơn vị nhỏ hơn là capsome. – Virut càng lớn, số lượng capsome càng nhiều c. Lớp vỏ bọc ngoàiGồm :Lớp lipit kép và protêin → bảo vệ virut.Gai glicoprotêin → làm nhiệm vụ kháng nguyên, giúp virut bám lên bề mặt TB Virut chưa có cấu tạo tế bào nên chưa được gọi là cơ thể mà chỉ được coi là một dạng sống đặc biệt , gọi là hạt virut hay virion.Chúng chỉ có cấu tạo tương đương với một Nhiễm sắc thể Bộ gen là AND hoặc ARN, 1sợi hoặc 2 sợi Bài 29: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTI. CẤU TẠO:a, Lõi ( bộ gen) của virutb, Vỏ ( capsit) của virut– Vỏ capsit được cấu tạo từ những đơn vị nhỏ hơn là capsome. – Virut càng lớn, số lượng capsome càng nhiều c. Lớp vỏ bọc ngoàiGồm :Lớp lipit kép và protêin → bảo vệ virut.Gai glicoprotêin → làm nhiệm vụ kháng nguyên, giúp virut bám lên bề mặt TB II. HÌNH THÁI:I.CẤU TẠOII. HÌNH THÁID?a v�o s? s?p x?p c?a capsome, virut cú nh?ng c?u trỳc n�o?Bài 29: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTDựa vào sự sắp xếp của capsome, hình thái của virut gồm 3 dạng chủ yếu:Hình trụ xoắnHình khối Dạng phối hợpKhối đa diệnKhối cầuBài 29: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTI.CẤU TẠOII.HÌNH THÁIXoắnKhốiHỗn hợpCapsôme sắp sếp theo chiều xoắn của axitnuclêicCapsôme sắp sếp theo hình khối đa diện Đầu có cấu trúc khối chứa axit nuclêic gắn với đuôi có cấu trúc xoắnVirut cúm, virut sởiVirut bại liệt,Virut HIV.Phagơ T2Dạng cấu trúcĐại diệnĐặc điểmCác dạngII.HÌNH THÁIThí nghiệm của Franken và ConratAxit nucleic qui d?nh d?c di?m c?a virutBài 29: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTI. CẤU TẠO:II. HÌNH THÁI:* Yếu tố quyết định đặc điểm của virut là axitnucleic ( bộ gen)Thí nghiệm của Franken và ConratKhi ? bờn ngo�i TB ch? thỡ bi?u hi?n d?c tớnh gỡ?Bờn ngo�i TB ch?, virut l� th? vụ sinh Thí nghiệm của Franken và ConratKhi bờn trong TB ch?, virut bi?u hi?n d?c tớnh gỡ?? bờn trong TB ch?, virut l� th? h?u sinhBài 29: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTI. CẤU TẠO:II. HÌNH THÁI:* Yếu tố quyết định đặc điểm của virut là axitnucleic ( bộ gen)III.PHÂN LOẠI VIRUT Cú th? phõn lo?i virut d?a trờn 4 tiờu chu?n sau:Can c? v�o cõ?u ta?o hờ? gen ( virut ADN, virut ARN)Can c? v�o s? s?p x?p c?a capsome (Tr?, kh?i, h?n h?p)Can c? v�o c?u t?o c?a l?p v? b?c ( VR trõ`n, VR co? vo? bo?c (VR hoa`n chi?nh virion))Can c? v�o d?i tu?ng m� virut kớ sinh ( VR DV, VR TV, VR VSV)I. CẤU TẠO:II. HÌNH THÁI:Bài 43: CẤU TRÚC CÁC LOẠI VIRUTIII. PHÂN LOẠI VIRUTViroitViroit (ARN)B?nh c? khoai tõy hỡnh thoiPrionB?nh bũ diờn Virut là một ……vô cùng đơn giản, không có cấu tạo Chúng chỉ gồm 2 phần chính: vỏ là… và lõi là…. Virut sống …… trong tế bào động vật, thực vật, vi sinh vật. được gọi là chúng tôi …. Kích thước của chúng …… Điền vào chỗ trốngdạng sốngtế bàoprôtêinAxit nuclêickí sinh bắt buộchạt virutvirionsiêu nhỏCÂU HỎI TRẮC NGHIỆMCâu 1: Điều nào sau đây chưa đúng khi nói về virut? Là dạng sống đơn giản nhất. Chưa có cấu tạo tế bào.Cấu tạo từ hai thành phần cơ bản là prôtêin và axit nuclêic.Có kích thước lớnCDBADCâu 2: Virut trần là virut :Chỉ có vỏ lipitChỉ có vỏ capsitKhông có các lớp vỏ bọc.Có vỏ lipit và vỏ capsit.CÂU HỎI TRẮC NGHIỆMABCDBCâu 3: Nuclêôcapsit là: Phức hợp gồm vỏ capsit và axit nuclêic Các lớp vỏ capsit của virut. Bộ gen chứa ADN của virut. Bộ gen chứa ARN của virut.CÂU HỎI TRẮC NGHIỆMABCDA Virut khảm thuốc lá, HIV.Câu 4: Virut nào có vỏ ngoài có gai glicôprôtêin? HIV, phagơ. HIV Virut khảm thuốc lá, phagơ.CÂU HỎI TRẮC NGHIỆMCDBADCâu 5: Virut nào kí sinh ở người? Phagơ, virut bại liệt.HIV, virut viêm gan B. Phagơ. Virut khảm thuốc lá.CÂU HỎI TRẮC NGHIỆMABCDABài tập về nhà Làm các bài tập trong SGK Đọc trước bài 30: Sự nhân lên của Virut trong tế bào
Chuyen De Cau Truc Tinh The Ts Truong Thi Cam Mai
Published on
CHUYÊN ĐỀ CẤU TRÚC TINH THỂ TS TRƯƠNG THỊ CẨM MAI KHOA HÓA HỌC – ĐẠI HỌC QUY NHƠN
1. CHƯƠNG 2:CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC TINH THỂCẤU TRÚC TINH THỂ CHƯƠNG 2:CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC TINH THỂCẤU TRÚC TINH THỂ
2. VậtVật liệuliệu kếtkết tinhtinh:: Các nguyên tử sắp xếp tuần hoàn trong không gian VậtVật liệuliệu vôvô địnhđịnh hìnhhình:: Các nguyên tử sắp xếp không tuần hoàn trong không giangian 2
3. Đ¹i c−¬ng vÒ tinh thÓ 1. Mạng lưới tinh thể (cấu trúc tinh thể) là mạng lưới không gian ba chiều trong đó các nút mạng là các đơn vị cấu trúc (nguyên tử, ion, phân tử …)phân tử …) 2. Tinh thể được cấu tạo từ các vi hạt (nguyên tử, phân tử, ion) liên kết chặt chẽ với nhau và sắp xếp theo một trật tự tuần hoàn trong không gian. Mỗi vi hạt luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó. 3
4. 1. Pha rắn được hình thành khi lực hút giữa các nguyên tử, phân tử hoặc ion đủ mạnh để thắng được các lực phân ly (do nhiệt, do cơ học,…) 2. Trong chất rắn, các nguyên tử, phân tử hoặc ion có khuynh hướng sắp xếp để đạt độ trật tự cao (đối xứng).xứng). 3. Tùy thuộc bản chất của lực liên kết giữa các nguyên tử, phân tử hoặc ion các chất rắn có thể chia thành * tinh thể ion (NaCl, CaF2) * tinh thể cộng hóa trị (kim cương) * tinh thể kim loại (Fe, K) * tinh thể phân tử (nước đá, He rắn… 4
5. Đơn tinh thể (single crystal): các nguyên tử sắp xếp trật tự trong toàn bộ không gian (trật tự xa). Các vật rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, tức là các tính chất vật lí của chúng (độ bền, độ nở dài, độ dẫn nhiệt,…) thay đổi theo các hướng khác nhau. Đa tinh thể (polycrystal): gồm các đơn tinh thể kích thước nhỏ định hướng ngẫu nhiên. Các vật rắn đa tinh thể có tính đẳng hướng, tức là các tính chất vật lí của chúng theo mọi hướng đều giống nhau. nhau. 5
6. MẠNG KHÔNG GIAN là sự phát triển khung tinh thể trong không gian ba chiều, trong đó các nguyên tử (hoặc phân tử) được nối với nhau bằng các đường thẳng. Giao điểm của các đường thẳng được gọi là nút mạng. Mỗi nút mạng đều được bao quanh giống nhau. Ô CƠ SỞ: Là mạng tinh thể nhỏ nhất mà bằng cách tịnh tiến nó theo hướng của ba trục tinh thể ta có thể thu được toàn bộ tinh thể. Mỗi ô cơ sở được đặc trưng bởi:bộ tinh thể. Mỗi ô cơ sở được đặc trưng bởi: – Hằng số mạng: a, b, c, αααα, ββββ, γγγγ. – Số đơn vị cấu trúc: n – Số phối trí. – Độ đặc khít. 6
7. → Các nhóm cơ sở này lặp đi lặp lại trong không gian để tạo thành mạng tinh thể Lập phương đơn giản Lập phương tâm khối Lập phương tâm mặt 7
8. Heä laäp phöông sc bcc fcc Heä töù phöông 8 Heä tröïc thoi
9. Heä maët thoi Heä ñôn taø Heä tam taø Heä luïc phöông 9
11. Coi các đơn vị cấu trúc (nguyên tử, phân tử, ion) là các quả cầu cứng và đồng nhất. Trên một lớp có 2 cách sắp xếp các quả cầu này: KIỂU XẾP CẦU Cách 1: đặc khít nhất gọi là đặc khít sáu phương. Cách 2: Xếp theo kiểu lập phương tâm khối sáu phương. 2 3a a a =4r 11
12. * Các tiểu phân tạo nên tinh thể có xu hướng sắp xếp đặc khít nhất (năng lượng cực tiểu). * Những tiểu phân cùng bán kính có hai kiểu sắp xếp đặc khít nhất trong không gian là: Laäp phöông ñaëc khít – Fcc Luïc phöông ñaëc khít – HcpLaäp phöông ñaëc khít – Fcc (face centered cubic) Luïc phöông ñaëc khít – Hcp (Hexagonal Close Packed) Lôùp thöù tö seõ laëp laïi vò trí naèm treân lôùp thöù nhaát. Chu kyø saép xeáp laø ABCABC… Chu kyø saép xeáp laø ba lôùp (lôùp thöù ba naèm treân lôùp thöù nhaát) ABAB… thường gặp ôû caùc kim loại như Be, Co, Mg, Zn, hoặc He ở nhiệt độ thấp. thường gặp ở caùc kim loại Ag, Al, Au, Ca, Co, Cu, Ni, Pb, Pt. 12
13. Hốc bát diện Hốc tứ diện A C A B B LËp ph−¬ng t©m mÆt A A C B 13 LËp ph−¬ng t©m mÆt A B B A A Lôc ph−¬ng chÆt khÝt A A B 13
14. a 2a 6 3 a = 2.r ¤ c¬ së b a Mạng lục phương chặt khít * Số quả cầu trong một ô cơ sở: 4.1/6 + 4.1/12 + 1 = 2 * Số phối trí của mỗi nguyên tử kim loại là 12 * Độ đặc khít: 74% a a a a a 3 2 a 6 3 a = 2.r ¤ c¬ së 14
15. Hốc tứ diện và hốc bát diện 15 Hèc tø diÖn Hèc b¸t diÖn
16. Xác định số hốc tứ diện và bát diện trong mạng lục phương chặt khít (lpck) T 16 Số hốc tứ diện: 4 Số hốc bát diện: 2 Lôc ph−¬ng chÆt khÝt T T O 16
17. Cấu trúc lập phương tâm diện A C B B A A B LËp ph−¬ng t©m mÆt A C B Số quả cầu trong một ô cơ sở: 6.1/2 + 8.1/8 = 4 + Số phối trí: 12 17
18. Xác định các hốc tứ diện và bát diện trong mạng lập phương tâm mặt (lptm) O 18 Số hốc tứ diện: 8 hốc Số hốc bát diện: 1 + 12.1/4 = 4 hốc LËp ph−¬ng t©m mÆt T O
19. Cấu trúc lập phương tâm khối a 2 3a a = 4r * Số quả cầu trong một ô cơ sở: 1 + 8.1/8 = 2 * Số phối trí của mỗi nguyên tử kim loại bằng 8 * Độ đặc khít: 68% 19
20. SC BCC FCC simple cubic body centered cubic face centered cubic 20
21. r r a a a2 a3 aa2 r4a2 = a a = 2r a L p phương đơn gi n sc L p phương tâm kh i bcc L p phương tâm di n fcc ra 43 = 21
22. PD = Với cấu trúc BCC a = 4r ⇒ a = (4r)/ ⇒ a3 = (64r3)/3 maïngoâtíchtheå maïngoâtrongtöûnguyeâncaùctíchtheå 3 3 Packing Density a = (64r )/3 PD = = = = = 0,68 = 68%68%68%68% 3 3 a )/3r(8π 33/)(64r )/3r(8 3 3 π 3 3 643 r324 r× π 8 3π 22
23. a 2a 6 3 a = 2.r¤ c¬ së b a Tính độ đặc khít của mạng lục phương chặt khít 23 a a a a a 3 2 a 6 3 Số quả cầu trong một ô cơ sở: 4.1/6 + 4.1/12 + 1 = 2 Tæng thÓ tÝch c¸c qu¶ cÇu ThÓ tÝch cña mét ” c¬ së = 74 %
24. Tính độ đặc khít của mạng lập phương tâm mặt a a 24 S qu c u trong m t ô cơ s : 6.1/2 + 8.1/8 = 4 Tæng thÓ tÝch c¸c qu¶ cÇu ThÓ tÝch cña mét ” c¬ së = 74 % a a 2 = 4.r 24
26. B C A B Hình phối trí của các kiểu mạng tinh thể 26 A A LËp ph−¬ng t©m khèi LËp ph−¬ng t©m mÆt Lôc ph−¬ng chÆt khÝt
27. – Phương tinh thể được xác định qua gốc tọa độ O – Nếu phương không qua gốc tọa độ O ta xác định phương song song qua gốc tọa độ O – Tên phương được gọi bằng cách chuyển tọa độ điểm về số nguyên tương ứng nhỏ nhất. Ví dụ [101] 27
29. * Đ ký hi u các m t m ng trong tinh th ngư i ta dùng ch s Miller * Trong tinh th , t t c* Trong tinh th , t t c các m t song song v i nhau đ u tương đương hay đ ng nh t nên có cùng ch s Miller như nhau. 29
30. * ao, bo, co là đơn vị độ dài trên các trục x, y, z. * Ví dụ: mặt ABC cắt các trục x, y, z tại các điểm A, B, C có độ dài tương ứng là 1ao, 2/3bo, 2/3co. Có thể nói tọa độ các giao điểm giữa mặt ABC với các trục x, y, z là 1, 2/3, 2/3. * Lập các giá trị nghịch đảo của các tọa độ này, ta có lần lượt là 2/2; 3/2 và 3/2ta có lần lượt là 2/2; 3/2 và 3/2 * Nhân các phân số đó với bội số chung nhỏ nhất của các mẫu số rồi bỏ mẫu số, ta được các số nguyên 2, 3, 3 tương ứng h, l , k * Nếu mặt phẳng song song với trục (không có giao điểm) thì chỉ số tương ứng bằng 0. * Nếu giao điểm nằm ở phần âm của trục ta có chỉ số âm. Chỉ số Miller mặt ABC: 2 3 3 30
33. Hệ lập phương: 2 222 2 a lkh d 1 ++ = Là khoảng cách lặp lại của hệ, mặt phẳng Hệ tứ phương: Hệ trực giao: 2 2 2 22 2 c l a kh d 1 + + = 2 2 2 2 2 2 2 l b k a h d 1 c ++= 33
34. MẠNG TINH THỂ KIM LOẠI Nguyên tử kim loại được coi như những quả cầu cứng, có kích thước như nhau, được xếp chặt khít vào nhau thành từng lớp. – Trong tinh thể kim loại, các nguyên tử kim loại chiếm giữ các nút mạng. Lực liên kết là lực liên kết giữa các kim loại. Slide 34 liên kết giữa các kim loại. – Kim loại kết tinh chủ yếu theo ba kiểu mạng tinh thể: * Mạng lập phương tâm diện (lptd) * Mạng lục phương chặt khít (lpck) * Mạng lập phương tâm khối (lptk)
35. CÊu tróc H”ngsè m¹ng Sè ®v cÊutróc(n) Sè phèitrÝ Sè hècT Sè hçcO §é®Æc khÝt (%) Kimlo¹i LËpphư¬ng t©m khèi(lptk) α=β=γ=90o a=b=c 2 8 – – 68 Kimlo¹i kiÒm,Ba, Feα,V,Cr… B ng t ng quát các đ c đi m c a các m ng tinh th kim lo i khèi(lptk) a=b=c Feα,V,Cr… LËpphư¬ng t©m diÖn(lptd) α=β=γ=90o a=b=c 4 12 8 4 74 Au,Ag,Cu, Ni,Pb,Pd, Pt,… Lôcphư¬ngchÆt khÝt (lpck) α=β=90o γ=120o a=b≠c 2 12 4 2 74 Be,Mg,Zn, Tl,Ti,… 35
36. Tính kh i lư ng riêng c a kim lo i Kh i lư ng c a 1 nguyên t kim lo i = Thể tích một quả cầu = 4ππππr3 3 M NA Một quả cầu chiếm trong trong một không gian: 4ππππr3 36 Một quả cầu chiếm trong trong một không gian: 4ππππr 3P V i P là đ đ c khít c a m ng tinh th : 68 ho c 74% Kh i lư ng riêng c a kim lo i là: 3.M.P 4ππππr3.NA D = M/V =
37. Tính khối lượng riêng của tinh thể Ni Đé ®Æc khÝt cña m¹ng lptm: 74% A A C B 37 B¸n kÝnh rNi = 1,24 Å = 1,24 .10-8 cm Đé ®Æc khÝt cña m¹ng lptm: 74% Khèi lượng riêng của Ni: 3 . 0,74 . 58,7 4 . 3,14 . (1,24.10-8)3 . 6,02.1023 = 9,04 (g/cm3) a = 2 4r = 3,507 (Å)
38. Quy tắc Engel và Brewer cho biết cấu trúc tinh thể kim loại hoặc hợp kim phụ thuộc vào số e s và p độc thân trung bình trên một nguyên tử kim loại ở trạng thái kích thích: a a < 1,5 : lËp ph−¬ng t©m khèi. 1,7 < a < 2,1 : lôc ph−¬ng chÆt khÝt 2,5 < a < 3,2 : lËp ph−¬ng t©m mÆt. Quy t c Engel và Brewer 38 2,5 < a < 3,2 : lËp ph−¬ng t©m mÆt. a ~ 4 : m¹ng tinh thÓ kim c−¬ng Na : 1s22s22p63s1 →→→→ a = 1 →→→→ tinh thÓ m¹ng lptk Mg : 1s22s22p63s2 →→→→ 1s22s22p63s13p1 →→→→ a = 2 →→→→ tinh thÓ m¹ng lpck Al : 1s22s22p63s23p1 →→→→ 1s22s22p63s13p2 →→→→ a = 3 →→→→ tinh thÓ m¹ng lptm
39. Xác đ nh t kh i c a Na, Mg, Al D = 3.M.P 4πr3.NA Kim lo¹i Na Mg Al Nguyªn tö khèi 22,99 24,31 26,98 39 Nguyªn tö khèi 22,99 24,31 26,98 B¸n kÝnh nguyªn tö (A) 1,89 1,6 1,43 M¹ng tinh thÓ lptk lpck lptm §é ®Æc khÝt 0,68 0,74 0,74 Tû khèi lý thuyÕt (g/ml) 0,919 1,742 2,708 Tû khèi thùc nghiÖm(g/ml) 0,97 1,74 2,7
40. Kim lo¹i Na Mg Al Sè thø tù 11 12 13 Nguyªn tö khèi 22,99 24,34 26,98 CÊu h×nh electron KiÓu m¹ng tinh thÓ Lptk Lpck Lptm B¸n kÝnh nguyªn tö 1,89 1,6 1,43 1s22s22p63s1 1s22s22p63s2 1s22s22p63s23p1 B ng các tính ch t c a Na, Mg, Al B¸n kÝnh nguyªn tö 1,89 1,6 1,43 B¸n kÝnh ion 0,98 0,74 0,57 §é ©m ®iÖn 0,9 1,2 1,5 Tû khèi 0,97 1,74 2,7 NhiÖt ®é nãng ch¶y 98 651 660 NhiÖt ®é s”i 883 1107 2520 §é dÉn ®iÖn 20,8 21,4 36,1 §é cøng 0,4 2,5 2,75 (oC) oC oC oC (g/cm3) (Å) 40
41. Structures of Metallic Elements H Li Na K Be Mg Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn B Al Ga C Si Ge N P As O S Se F Cl Br Ne Ar Kr He RuRb Cs Fr Sr Ba Ra Y La Ac Zr Hf Nb Ta Mo W Tc Re Os Ir Rh Pd Pt Ag Au Cd Hg In Tl Sn Pb Sb Bi Te Po I At Xe Rn Primitive Cubic Body Centered Cubic Cubic close packing (Face centered cubic) Hexagonal close packing 41
42. ThuyÕt khÝ electron Tinh thể kim loại gồm: – Các cation kim loại nằm ở các nút mạng. – Các electron hoá trị chuyển động tự do trong toàn tinh thể. – Lực liên kết kim loại càng mạnh khi số electron hoá trị chuyển thành electron tự do càng lớn. 42
43. Thuyết khí electron giải thích các tính chất vật lý của kim loại. Do các electron liên kết kim loại chuyển động tự do nên – Khi các lớp trượt lên nhau thi không xuất hiện lực đẩy bổ sung. Tinh thể kim loại chỉ biến dạng mà không bị phá vỡ → kim loại có tính dẻo. – Các electron này có thể chuyển động thành dòng THUY T KHÍ ELECTRON – Các electron này có thể chuyển động thành dòng khi đặt một hiệu điện thế vào hai đầu kim loại → kim lọa có khả năng dẫn điện. – Các electron này có khả năng truyền dao động nhiệt từ nơi này đến nơi khác trong mạng tinh thể → kim loại có khả năng dẫn nhiệt. – Các electron này phản xạ tốt ánh sáng chiếu đến → kim loại có ánh kim. 43
44. S trư t lên nhau c a l p trong tinh th kim lo i ………………………… ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ………….. ………………………… ……………….. …. ……… …………… + …………… …. …………………………………….. ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ………….. ………………………… ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ………….. ………………………… ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ………….. …………………………………. ………………………… …. …………………………………….. …. ………….. ………………………… …. ………….. ………………………… …. ………….. ………………………… ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ………….. ………………………… ……………….. …. ……… …………… + …………… …. …………………………………….. ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ………….. ………………………… ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ………….. ………………………… ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ………….. ………………………… ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ………….. ………………………… ……………….. …. ……… …………… + …………… …. …………………………………….. ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ………….. ………………………… ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ………….. ………………………… ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ………….. ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ………….. ……………….. …. ……… …………… + …………… …. ……………………………. …. ……… …………… + …………… …. ……………………………. …. ……… …………… + …………… …. ……………………………. …. ……… …………… + …………… …. ………….. 44
45. S d ch chuy n l p ion trong tinh th ion + ++ + + + ++ + + ++ 45
46. B N CH T C A DÒNG ĐI N TRONG KIM LO I Thuy t electron v tính d n đi n c a kim lo i – Trong kim lo i, các nguyên t b m t electron hóa tr tr thành các ion dương. Cácion dương. Các ion dương liên k t v i nhau m t cách có tr t t t o thành m ng tinh th kim lo i. 46
47. – Các electron hóa tr tách kh i nguyên t , tr thành các electron t do. Chúng chuy n đ ng h n lo nđ ng h n lo n t o thành khí electron t do và không sinh ra dòng đi n nào. 47
48. Chuy n đ ng c a e khi chưa có đi n trư ng ngoài Chuy n đ ng E – Điện trường do nguồn điện ngoài sinh ra đẩy khí electron trôi ngược chiều điện trường tạo ra dòng điện. Chuy n đ ng c a e khi có đi n trư ng ngoài 48
49. NGUYÊN NHÂN GÂY RA Đi N TR C A KIM LO I + – – – – – + + ++ + + E S va ch m gi a các electron và ion dương khi có đi n trư ng – Sự mất trật tự của mạng tinh thể cản trở chuyển động của electron tự do, là nguyên nhân gây ra điện trở của kim loại. – Dòng điện trong kim loại là dòng chuyển dời có hướng của các electron tự do dưới tác dụng của điện trường. – Hạt tải điện trong kim loại là electron tự do. Kim loại dẫn điện tốt là vì mật độ electron tự do trong kim loại rất cao. S va ch m gi a các electron và ion dương khi có đi n trư ng 49
50. S PH THU C C A ĐI N TR SU T C A KIM LO I THEO NHI T Đ – Thí nghiệm đã chứng tỏ điện trở suất ρρρρ của kim loại tăng theo nhiệt độ gần đúng theo hàm bậc nhất: [ ])(1 00 tt −+= αρρ Trong đó: ρρρρ là điện trở suất ở t oC ; ρρρρ là điệnTrong đó: ρρρρ0 là điện trở suất ở t0 oC ; ρρρρ là điện trở suất ở toC, đơn vị là ΩΩΩΩ.m ; α là hệ số nhiệt điện trở, đơn vị là K-1. – Hệ số nhiệt điện trở của mỗi kim loại không những phụ thuộc vào nhiệt độ, mà còn cả độ sạch và chế độ gia công của vật liệu đó. 50
51. ĐI N TR C A KIM LO I NHI T Đ TH P VÀ HI N TƯ NG SIÊU D N 1. Đi n tr c a kim lo i nhi t đ th p Khi nhiệt độ giảm →→→→ mạng tinh thể bớt mất trật tự →→→→ cản trở của nó đến chuyển động các electron ít →→→→ điện trở suất của kim loạiít →→→→ điện trở suất của kim loại giảm. Khi nhiệt độ giảm, điện trở suất của kim loại giảm liên tục. Nhiệt độ gần 0 K điện trở của các kim loại sạch đều rất bé. 51
52. 8K Temp – Hiện tượng siêu dẫn là hiện tượng một số kim loại (hợp kim) có điện trở suất đột ngột giảm xuống bằng 0 khi nhiệt độ thấp hơn một nhiệt độ tới hạn (T < Tc) ρ( .m) HI N TƯ NG SIÊU D N 2. Hi n tư ng siêu d n 0K 2K 4K 6K T( K )420 6 52
53. THUY T VÙNG (thuy t MO áp d ng cho h nhi u nguyên t )lượng Các 53 Nănglượ Số nguyên tử kim loại Các MO n
54. Các AO hoá trị s, p, d của kim loại có năng lượng khác nhau sẽ tạo ra những vùng năng lượng khác nhau. Các vùng này có thể xen phủ hoặc cách nhau một vùng không có MO gọi là vùng cấm. Các e chiếm các MO có năng lượng từ thấp đến cao, mỗi MO có tối đa hai e. – Vùng gồm các MO đã bão hoà e gọi là vùng 54 – Vùng gồm các MO đã bão hoà e gọi là vùng hoá trị. Các e trong vùng hoá trị không có khả năng dẫn điện. – Vùng MO không bị chiếm hoàn toàn trong đó e có khả năng chuyển động tự do là vùng dẫn. Các e trong vùng dẫn có thể dẫn điện khi có năng lượng đủ lớn thắng được lực hút của các cation kim loại.
55. N AO N MO (c¸c vïng # nhau vÒ E) vïng ho¸ trÞ c¸c MO ®· b·o hoµ e vïng dÉn MO kh”ng bÞ chiÕm hoµn toµn vïng cÊm vïng kh”ng cã MO 55
56. Tinh th Li Vïng 2p E 2p Vïng 2s Li3 Li4 2s Li Li2 56
57. Tinh th magiê Vùng 3p 3p E Vùng 3s 3s Mg3 Mg4Mg Mg2 Vùng xen phủ 57
58. 2s Vïng 3s 3p Vïng Vïng Vïng xen phñ dÉn dÉn ho¸ trÞ Sự hình thành các vùng năng lượng trong tinh thể kim loại Li và Mg 58 1s Li Li2 Li3 Li8 LiN E Vïng Vïng 1s 2s 2p Vïng cÊm Mg MgN E ho¸ trÞ cÊm ho¸ trÞ
60. Tinh thể hợp chất ion được tạo thành bởi những cation và anion hình cầu có bán kính xác định. Lực liên kết giữa các ion là lực hút tĩnh điện không định hướng. Hợp chất ion được hình thành từ những nguyên tử có hiệu độ âm điện lớn. Những e hoá trị của những nguyên tử có độ âm điện nhỏ được coi như chuyển hoàn TINH TH ION toàn sang các obitan của nguyên tử có độ âm điện lớn tạo ra các ion trái dấu hút nhau. Các anion thường có bán kính lớn hơn cation nên trong tinh thể người ta coi anion như những quả cầu xếp khít nhau theo kiểu lptm, lpck, hoặc lập phương đơn giản. Các cation có kích thước nhỏ hơn nằm ở các hốc tứ diện hoặc bát diện. 60
62. Tinh th NaCl 62 * Các ion Cl – xếp theo kiểu lập phương tâm mặt, các cation Na+ nhỏ hơn chiếm hết số hốc bát diện. Tinh thể NaCl gồm hai mạng lập phương tâm mặt lồng vào nhau. Số phối trí của Na+ và Cl- đều bằng 6 Số ion Cl- trong một ô cơ sở: 8.1/8 + 6.1/2 = 4 * Số ion Na+ trong một ô cơ sở: 12.1/4 + 1.1 = 4 * Số phân tử NaCl trong một ô cơ sở là 4
65. Kiểu cấu trúc thuộc CsCl: CsCl, CsBr, CsI, NH4Cl, NH4Br, NH4I, TlCl, TlBr, TlI, TlSb Trong kiểu tinh thể CsCl, các ion nằm liền kề nhau theo đường chéo chính của khối lập phương. Tương quan giữa thông số mạng a và bán kính ion được cho bởi biểu thức: a√3 = 2[r- + r+] 65
68. Tinh thể wurtzite Các ion S2- sắp xếp theo kiểu lục phương, các ion Zn2+ chiếm một nửa số hốc tứ diện. Mạng wurtzite bao gồm hai mạng lục phương chặt khít lồng vào nhau. Cùng kiểu mạng wurtzite có các chất AlN, ZnO, BeO, GaN, InN, SiC, HgS, CdS. 68
70. M ng sphalerit ZnS S2- s p x p theo ki u l p phương tâm m t, các ion Zn2+ chi m m t n a s h c tn a s h c t di n. S ph i trí c a S và Zn đ u b ng 4. 70
71. Các anion tạo thành ô mạng fcc. Bán kính Zn2+ = 0,6Å, bán kính S2- = 1,84Å; tỉ lệ bán kính = 0,33 nên Zn có phối trí tứ M ng sphalerit ZnS bán kính S2- = 1,84Å; tỉ lệ bán kính = 0,33 nên Zn có phối trí tứ diện. Có 2 lỗ trống tứ diện ứng với 1 anion, nên trong công thức của ZnS chỉ có 50% vị trí tứ diện bị chiếm chỗ. Số phối trí của Zn = 4; số phối trí của S = 4. Lưu ý là các lỗ trống tứ diện bị chiếm nằm đối diện nhau theo đường chéo để làm giảm tối đa lực đẩy cation- cation. a√3 = 4[r- + r+] 71
73. – Bán kính ion của Ca2+ là 1,12Å; của ion F- là 1,31Å; tỉ lệ bán kính là 0,85. – Số phối trí của Ca2+ là 8, còn số phối trí của F- là 4. – Các ion Ca2+ chiếm phân nửa số lỗ trống bát diện. – Các ion F- chiếm tất cả các lỗ trống tứ diện. 73
75. – A có bán kính thường lớn hơn B. – Trong mỗi ô mạng cơ sở của cấu trúc perovskit ABO3 có 1 phân tử ABO3. – Các ion O2- và Ca2+ sắp xếp đặc khít kiểu lập phương, Ti chiếm lỗ trống bát diện gây nên bởi riêng các ion O2- và có số phối trí là 6, Ca2+ có số phối trí 12 đối với O2-. C u trúc ABO3SrTiO3 CaTiO3 75
77. Đối với các oxit phức tạp, trong đó có các perovskites, kích thước và khuynh hướng phối trí của các ion phải có sự đồng bộ để đáp ứng đồng thời yêu cầu của cấu trúc tinh thể đó. Tuy nhiên, trong thực tế, khó lòng các điều kiện về kích thước, số phối trí đáp ứng hoàn toàn cùng một lúc yêu cầu của cấu trúc. Chẳng hạn, trong cấu trúc perovskit, nếu đáp ứng được yêu cầu cấu trúc thì ta phải có:có: a = 2 (rB + rO) a = (1/ )2 (rA + rO) = (rA + rO) 77 Trong đó a là thông số mạng và rA, rB, rO là bán kính ion của A, B, O. Khi đó, khoảng cách lý tưởng cho các cation A, B phải đáp ứng biểu thức: a = 2 (rB + rO) = (rA + rO)
79. Tinh thể Ferit: oxit sắt từ a) c u trúc c a oxit s t t Fe3O4 b) ô m ng con c a Fe3O4 79
80. M NG RUTIN Oxi Ti Rutin TiO2 Các ion O2- s p x p theo ki u l c phương, các ion Ti4+ chi m m t n a s h c bát di n. S ph i trí c a Ti là 6, c a O là 3. Trong m t t bào cơ s có 4 ion O2- và 2 ion Ti4+, 2 phân t Ti. 80
81. Spinel (spinelle) là khoáng có công thức MgAl2O4 (magnesium alluminat). Công thức hóa học chung của các hợp chất có cấu trúc spinel là AB2O4, trong đó A và B là các cation khác nhau với hóa trị khác nhau và bán kính tương đối gần nhau (thường trong khoảng 60 – 80pm). Trong mỗi ô mạng cơ sở của cấu trúc spinel có 8 phân tử AB2O4. Có hai kiểu cấu trúc spinel: spinel thường (direct hoặc normal spinel) và spinel nghịch (inverse spinel). Trong cấu trúc spinel thường 8 cation A chiếm 8 hốc tứ diện vàTrong cấu trúc spinel thường 8 cation A chiếm 8 hốc tứ diện và các cation B chiếm 16 hốc bát diện tạo nên công thức A8B16O32 tương đương với A[B2]O4. Trong cấu trúc spinel nghịch 8 trong số 16 cation B chiếm 8 hốc bát diện tạo nên công thức B[BA]O4. Điện tích A Điện tích B Ví Dụ +2 +3 FeCr2O4, Fe3O4 +4 +2 TiFe2O4 +6 +1 Na2WO4 81
82. – Công thức A8B16O32 tương đương với A[B2]O4 (theo qui ước, các ion được viết trong móc vuông chiếm các lỗ trống bát diện). – Các cation B chiếm phân nửa số lỗ trống bát diện – Mỗi ion A2+ được bao quanh bởi 4 ion O2- và mỗi ion B3+ được bao quanh bởi 6 ion O2-. – Cation A chiếm 8 hốc tứ diện – Cation B chiếm 16 hốc bát diện 82
83. O: đ L tr ng bát di n: xanh dương Fe(III): xanh lá câyFe(III): xanh lá cây * Co3O4: có cấu trúc spinel, trong đó ion O2- sắp xếp lập phương đặc khít, ion Co3+chiếm lỗ trống bát diện, ion Co2+ chiếm lỗ trống tứ diện. * Fe3O4: có cấu trúc spinel ngược, trong đó ion O2- cũng sắp xếp lập phương đặc khít, nhưng ion Fe2+ lại chiếm lỗ trống bát diện, còn một nửa số ion Fe3+ chiếm lỗ trống tứ diện và một nửa chiếm lỗ trống bát diện. 83
84. Tính m t đ m t ph ng (s nguyên t /cm2) c a các nguyên t Cu trên h m t {110} c a m t đơn tinh th Cu (ngo i tr giá tr bán kính nguyên t , có th s d ng các giá tr khác trong b ng tu n hoàn các nguyên t hóa h c). Cu: khối lượng nguyên tử 63,546; khối lượng riêng 8,96 g/cm3, cấu trúc fcc 84
85. Kim loaïi coù caáu truùc BCC, vaäy n = 2 nguyeân töû / oâ maïng, a = 3,31 Å = 3,31 x 10-10 m ρ = 16,6 gam/cm3 Một kim loại có cấu trúc BCC với hằng số mạng a = 3,31 và khối lượng riêng 16,6 g/cm3. Xác định khối lượng nguyên tử của nguyên tố này. 3A6 ax n N 10 =− x A ρ A = A = 181,3 gam/mol ax n 10 =x ρ 3 336- 3-1023 gam/cm16,6x )/cmmmaïng)(10/oâtöûnguyeân(2 m)10x,31töû/mol)(3nguyeân10x(6,023 85
87. Bảng các mạng tinh thể tiêu biểu Lpck Lptm Hèc T Hèc O Cña M Cña X NiAs NaCl 0 100 6 6 75 0 4 6 C”ng thøc (florit) Sè phèi trÝC¸ch s¾p xÕp cña X 4 8 % sè hèc chiÕm bëi M 100 0 Zn3 P2 F2Ca Na2 OM2 X M3 X2 O3 Mn2 NiAs NaCl 0 100 6 6 – 8 8 0 66.66 6 4 33.33 0 4 50 6 30 ZnS (Spharit) ZnS (vuarit) MX 50 CsCl lptk 0 4 4 MX2 M2 X3 Al2 O3 α − Ga2 S3 β − Ga2 S3 γ − CdI2 TiO2 Rutin CdI2 TiO2 Anatase 87
88. TÝnh chÊt c¸c hîp chÊt ion * Lực tương tác tĩnh điện giữa các ion tương đối lớn nên các hợp chất ion có độ rắn, nhiệt độ nóng chảy; nhiệt độ sôi cao còn độ giãn nở cũng như độ chịu nén nhỏ. * Các hợp chất ion không có tính dẻo, do khi các lớp ion trượt lên nhau phát sinh các lực đẩy bổ sung, làm cho tinh thể bị phá vỡ. 88 * Vì lực liên kết mạnh, các ion đều tích điện nên các hợp chất ion chỉ tan trong dung môi phân cực. * Vì trong ion, các e chuyển động trên các obitan định chỗ trên các ion nên ở trạng thái tinh thể các hợp chất ion không dẫn điện. Nhưng ở trạng thái nóng chảy và dung dịch thì chúng dẫn được điện.
89. TINH TH NGUYÊN T * Trong tinh thể nguyên tử, các đơn vị cấu trúc chiếm các điểm nút mạng là các nguyên tử, liên kết với nhau bằng liên kết cộng hoá trị nên còn gọi là tinh thể cộng hoá trị. * Do liên kết cộng hoá trị có tính định hướng nên cấu trúc tinh thể và số phối trí được quyết định bởi đặc 89 trúc tinh thể và số phối trí được quyết định bởi đặc điểm liên kết cộng hoá trị, không phụ thuộc vào điều kiện sắp xếp không gian của nguyên tử. * Vì liên kết cộng hoá trị là liên kết mạnh nên các tinh thể nguyên tử có độ cứng đặc biệt lớn, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi cao, không tan trong các dung môi. Chúng là chất cách điện hay bán dẫn.
90. Mô hình C U TRÚC TINH TH KIM CƯƠNG 90 Đơn vị cấu trúc tinh thể kim cương Mô hình tinh thể kim cương Ô CỞ SỞ CỦA MẠNG KIM CƯƠNG
91. Liên k t trong kim cương Các nguyên tử C ở trạng thái lai hoá sp3 tạo ra 4 AO lai hoá hướng về 4 đỉnh hình tứ diện đều. Các nguyên tử C sử dụng các AO lai hoá này tổ hợp với nhau tạo ra các MO -σσσσ. Có N nguyên tử →→→→ tạo ra 4N MO trong đó có 2N MO liên kết tạo thành vùng hoá trị và 2N MO phản liên kết tạo thành vùng dẫn. Vùng hoá trị đã được điền đầy, vùng dẫn hoàn toàn còn trống, hai vùng cách nhau một vùng cấm có ∆E = 6 eV. Vùng cấm rộng do e trong liên kết cộng hoá trị có tính định vị 91 Vùng cấm rộng do e trong liên kết cộng hoá trị có tính định vị cao nên kim cương là chất cách điện. 3N AO – p AO – s N 2N MO plk cßn trèng 2N MO lk b o ho Vïng cÊm E = 6 eV
92. * Do cấu trúc không gian ba chiều đều đặn và liên kết cộng hoá trị bền nên Kim cương có khối lượng riêng lớn (3,51), độ cứng lớn nhất, hệ số khúc xạ lớn, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy cao, giòn, không tan trong các dung môi, không dẫn điện. Tính ch t c a kim cương 92 điện. * Cùng kiểu mạng tinh thể với kim cương có tinh thể của các nguyên tố Si, Ge và Sn(αααα) và một số hợp chất cộng hoá trị như: SiC, GaAs, BN, ZnS CdTe. Tuy nhiên liên kết cộng hoá trị trong các tinh thể này là liên kết cộng hoá trị phân cực.
93. * Borazon cøng, c¸ch ®iÖn nh− kim c−¬ng. * Tuy nhiªn borazon cã tÝnh bÒn vÒ mÆt c¬ v nhiÖt h¬n kim c−¬ng (khi nung nãng trong ch©n TINH TH BONITRUA M NG KIM CƯƠNG (BORAZON) 93 nung nãng trong ch©n kh”ng ®Õn 2700 oC borazon ho n to n kh”ng ®æi, chÞu nãng ngo i kh”ng khÝ ®Õn 2000 oC v chØ bÞ oxi ho¸ nhÑ bÒ mÆt, trong lóc ®ã kim c−¬ng bÞ ch¸y ë 900 oC). B N C¸c nguyªn tö B chi m c¸c nót cña m¹ng tinh thÓ lËp ph−¬ng t©m di n, N chiÕm 1 nöa hèc tø diÖn Mèi tÕ b o cã 4B v 4 N Sè phèi trÝ cña B l 4, N l 4
94. – Các nguyên tử C lai hoá sp2 liên kết với nhau bằng liên kết cộng hoá trị σσσσ, độ dài liên kết C-C: 1,42 Å nằm trung gian giữa liên kết đơn (1,54 Å) và liên kết đôi(1,39 Å-benzen). – Hệ liên kết ππππ giải toả trong toàn bộ của lớp, do vậy so với kim cương, than chì có độ hấp thụ ánh sáng THAN CHÌ cương, than chì có độ hấp thụ ánh sáng đặc biệt mạnh và có khả năng dẫn điện giống kim loại. Tính chất vật lý của than chì phụ thuộc vào phương tinh thể. – Liên kết giữa các lớp là liên kết yếu Vandecvan, khoảng cách giữa các lớp là 3,35Å, các lớp dễ dàng trượt lên nhau, do vậy than chì rất mềm. Liên k t σ Liên k t π không định vị 94
95. Tinh th Bonitrua d ng m ng than chì – Giống than chì BN mềm, chịu lửa (tnc∼∼∼∼ 3000oC). – Do nguyên tử N có độ âm điện lớn nên các MO ππππ định vị chủ yếu ởB 3,34 A 1,446 A 95 MO ππππ định vị chủ yếu ở N, dẫn đến các e ππππ không được giải toả như ở than chì và BN không dẫn điện (∆E = 4,6 – 3,6 eV) B N
96. MẠNG TINH THỂ PHÂN TỬ – Trong tinh thể phân tử, mạng lưới không gian được tạo thành bởi các phân tử hoặc nguyên tử khí hiếm. – Trong trường hợp chung, lực liên kết giữa các phân tử trong tinh thể là, lực Van der Waals. 96 các phân tử trong tinh thể là, lực Van der Waals. – Vì lực liên kết yếu nên các phân tử trong mạng tinh thể dễ tách khỏi nhau, nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi thấp, tan tốt trong các dung môi tạo ra dung dịch.
97. TINH TH KHÍ HI M 97 Tinh th Ne, Ar, Xe, Kr. Tinh thể He
98. TINH THỂ PHÂN TỬ IOT – Mạng lưới của tinh thể I2 có đối xứng dạng trực thoi với các thông số a = 7,25 Å, b = 9,77 Å, c = 4,78 Å. Trung điểm của các phân tử I-I nằm ở đỉnh và ở tâm của các mặt ô mạng trực thoi. 98 của các mặt ô mạng trực thoi. – Khoảng cách ngắn nhất I-I trong tinh thể là 2,70 Å xấp xỉ độ dài liên kết trong phân tử khí I2 2,68 Å. →→→→liên kết cộng hoá trị I-I thực tế không thay đổi khi thăng hoa.
99. – Khoảng cách ngắn nhất của hai nguyên tử I thuộc hai phân tử I2 là 3,53 Å. Các phân tử định hướng song song theo hai hướng đối xứng nhau qua mặt phẳng xOz một góc 32o. – Lực liên kết giữa các phân tử là lực Van der Waals yếu nên I2 dễ thăng hoa khi nhiệt độ ∼∼∼∼60o. 99
100. Tinh thể phân tử XeF4 Xe F – Phân tử XeF4 cấu trúc vuông phẳng, Xe lai hoá sp3d2. – XeF4 là chất rắn, dễ bay hơi, khá bền ở nhiệt độ thường. D = 4,04 g/cm3; tnc = 114oC. 100 D = 4,04 g/cm3; tnc = 114oC. – XeF4 kết tinh theo mạng tinh thể đơn tà, ngưyên tử Xe nằm ở các đỉnh và ở tâm của ô mạng.
101. Tinh th phân t CO2 (nư c đá khô) – Nước đá khô tạo bởi các phân tử thẳng CO2, nguyên tử C nằm ở đỉnh và ở tâm các mặt của mạng lập phương tâm mặt với hằng số mạng bằng 5,58 Å. CO2 mạng bằng 5,58 Å. – Khoảng cách C-O trong cùng phân tử trong tinh thể là 1,06 Å, ngắn hơn trong phân tử ở trạng thái khí 1,162 Å. Khoảng cách ngắn nhất giữa hai nguyên tử O của hai phân tử CO2 là 3,19 Å 101
102. 1 5 r l k P at Khí CO2 nặng hơn không khí dễ hoá rắn, hoá lỏng. -78 -57 1 toC Giản đồ trạng thái của CO2 – Trên giản đồ trạng thái của CO2 điểm ba nằm cao hơn áp suất khí quyển do đó tuyết cacbonic không nóng chảy ở nhiệt độ thường mà thăng hoa ở -78oC. 102
103. – Làm lạnh thực phẩm, các mẫu sinh học và các mặt hàng mau hỏng khác, vì không chảy lỏng và giữ nhiệt độ ở rất thấp nên tuyết cacbonic có thể giữ mẫu bảo quản được lâu và không làm ướt dẫn tới hư hỏng mẫu như nước đá. – Trong điện ảnh, người ta dùng tuyết cacbonic để tạo “sương mù băng khô”. Khi băng khô tiếp xúc với nước thì tuyết cacbonic thăng hoa, kết quả là tạo thành hỗn hợp khí CO2 lạnh ỨNG DỤNG CỦA TUYẾT CACBONIC cacbonic thăng hoa, kết quả là tạo thành hỗn hợp khí CO2 lạnh và hơi nước. Đây là nguyên tắc hoạt động của máy tạo sương mù. Dùng nước ấm sẽ tạo hiệu ứng sương mù tốt hơn so với dùng nước lạnh. – Tuyết cacbonic rất cứng vì thế các viên tuyết nhỏ được bắn vào bề mặt cần làm sạch thay vì dùng cát. Quá trình làm sạch kết thúc cùng với sự bay hơi hoàn toàn của CO2. Điều này vừa làm sạch hoàn toàn bề mặt mà lại không sinh các bụi ô nhiễm gây viêm đường hô hấp, hại cho phổi. 103
104. – Khi bay hơi, tuyết cacbonic sẽ làm nhiệt độ môi trường xung quanh lạnh rất nhanh → người ta dùng tuyết cacbonic để tăng khả năng gây mưa nhờ sự kết tinh nước trong mây, khi các đám mây đi qua các vùng cần nước, hoặc gây mưa trước để tránh ảnh hưởng đến sự kiện nào đó. Trong olympic Bắc Kinh, trước trận chung kết bóng đá, nhà tổ chức Trung Quốc đã lên phương án và gây mưa trước khi các đám mây bay tớiphương án và gây mưa trước khi các đám mây bay tới Bắc Kinh. Ở các sân bay, khi sương mù quá dày đặc làm ảnh hưởng đến các chuyến bay quan trọng, người ta có thể dùng tuyết cacbonic để làm giảm độ dày sương mù. – Băng khô còn được dùng để sản xuất khí CO2 để cân bằng áp suất trong các hệ thống cần môi trường trơ như thùng nhiên liệu của các máy bay B-47. 104
105. TINH TH NƯ C ĐÁ 105 Liên kết hiđro ở nước đá: mỗi phân tử nước liên kết với 4 phân tử nước khác bằng các liên kết hiđro tạo lên những hình tứ diện đều.
106. Liên kết giữa các phân tử nước là liên kết hiđro yếu nên nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước nhỏ. Tuy nhiên, so với các phân tử không tạo ra liên kết hiđro hoặc tạo ra liên kết hiđro yếu như H2S; H2Se; H2Te thì nước có nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước cao hơn Tính chất vật lí của nước 106 độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước cao hơn rất nhiều. Khoảng cách giữa các phân tử nước lớn nên tinh thể nước đá khá rỗng, do đó tinh thể nước đá có khối lượng riêng nhỏ. Khối lượng riêng của nước ở áp suất khí quyển lớn nhất ở 3,98 oC.
107. Chu kú 3 Ph©n lo¹i Na Mg Al Kim lo¹i Si B¸n kim P S Cl Ar Phi kim to nc to s ∆∆∆∆Unc (kJ/mol) 97,8 651 660 883 1107 2500 2,64 9,2 10,8 1420 3300 49,8 44,1 112,8 -101,0 -189,3 257 444,6 -34,1 -185,9 0,659 1,72 6,406 1,19nc ∆∆∆∆Ubh (kJ/mol) d (g/cm3) (g/l) ρρρρ(Hg = 1) 86,36 131,8 293 0,97 1,74 2,7 21 21 36,1 355,6 2,33 B¸n dÉn 13,1 9,2 20,41 6,51 2,7 2,06 3,214 1,784 Kh”ng dÉn ®i n 107
108. Chu kú 3 Ph©n lo¹i Na Mg Al Kim lo¹i Si Á kim P S Cl Ar Phi kim Lo¹i cÊu tróc tinh thÓ Tinh thÓ kim lo¹i Tinh thÓ nguyªn tö (ph©n tö khæng lå) Tinh thÓ ph©n tö Lùc liªn kÕt hãa häc trong tinh thÓ Liªn kÕt kim lo¹i, bÒn Liªn kÕt céng hãa trÞ, rÊt bÒn Van de Van, yÕutrong tinh thÓ bÒn trÞ, rÊt bÒn yÕu to nc, to s”i Cao Cao h¬n rÊt nhiÒu ThÊp ∆∆∆∆Hnc, ∆∆∆∆Hbh Cao Cao h¬n rÊt nhiÒu ThÊp TÝnh dÉn ®iÖn Tèt KÐm Kh”ng 108
Cấu Trúc Và Chức Năng Của Các Thành Phần Trong Tế Bào Bai Giang Cau Truc Va Chuc Nang Cua Cac Thanh Phan Trong Te Bao Ppt
CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN TRONG TẾ BÀO.
Mục tiêuMô hình tế bào1.Đặc điểm cấu tạo chung của tế bào2. Cấu trúc và chức năng của các thành phần trong tế bào tiền nhân (Prokaryote)2.4 Ý nghĩa thực tiễn2.3 Hình thức sinh sản: 2.2 Cấu trúc và chức năng của tế bào vi khuẩn2.1 Đặc điểm:2.1 Đặc điểm:
2.2 Cấu trúc và chức năng của tế bào vi khuẩn: Cấu trúc của tế bào vi khuẩn gồm:Chức năng2.3 Hình thức sinh sản2.4 Ý nghĩa thực tiễnDùng để sản xuất rượu butylic, axeton,… Dùng trong quá trình sản xuất nước mắm, Dùng trong quá trình sản xuất bột ngọtDùng để sản xuất thực phẩm như bơ, phomát, dưa chua, sữa chuaDùng vi khuẩn để xử lý môi trường Gây bệnh cho người, Gây bệnh cho vậtÝ nghĩa thực tiễn 3. Cấu trúc và chức năng của các thành phần trong tế bào nhân chuẩn (Eukaryote):
3.1 Đặc điểm:3.2 Cấu trúc và chức năng: Mô hình tế bào nhân chuẩn
3.1 Đặc điểmTế bào chấtMàng tế bàoNhân3.2 Cấu trúc và chức năng:3.2.1 Màng tế bào
Màng xenllulo3.2.1 Màng tế bào
Tế bào động vậtChỉ có màng nguyên sinh chấtMàng bảo vệ (xenllulo):– Màng xellulo chỉ có ở tế bào thực vật.Thành phần hoá học: nước chiếm 60% được chứa trong các khoảng tự do của màng, 30% là xenllulose, phần còn lại là các thành phần khác.Màng xellulo giúp cho tế bào có hình dạng ổn định bền vững, tham gia vào một số quá trình trao đổi chất sơ bộ.Màng nguyên sinh chất
Đây là màng bao bọc khối sinh chất của tế bào mọi cơ thể. Màng nguyên sinh có cấu tạo chung là màng lipoprotein dày khoảng 7-10nm. Thành phần hoá học gồm lipit, protein ngoài ra còn có carbonhydrat. Màng nguyên sinh chất
Cấu trúc a.Lipid: cấu trúc cơ bản của màng quyết định những tính chất quan trọng
tính tự khép kín tính lỏng tính bất đối xứng
– Lipid màng gồm:
phospholipid cholesterol
glycolipidPhospholipid– Gốc amin & gốc acid phosphoric (+) và (-)– Hai gốc acid béo: không tan trong nước– Gốc glycerin: liên kết thành phần ưa nước và kỵ nướcPhosphatidyl-ethanolamin+ Phosphatidyl-cholin+ Phosphatidyl-ethanolamin+ Phosphatidyl-serin+ SphingomyelinCholesterol:– Chỉ có ở eukaryol– Size nhỏ hơn phospholipid– Thành phần ưa nước chỉ ở mức phân cực, không phân ly Dễ đổi chỗ giữa hai lớp lipid Glycolipid: – Chiếm tỉ lệ vài % tổng lipid màng, có ở nhiều loại tế bào khác nhaub.Protein:– Protein/lipid dao động từ 1:4 tới 4:1– Hai nhóm: + Protein xuyên màng + Protein ngoại vi – Hàm lượng thay đổi tuỳ vào loại tế bàob.Protein:– Protein/lipid dao động từ 1:4 tới 4:1– Hai nhóm: + Protein xuyên màng + Protein ngoại vi – Hàm lượng thay đổi tuỳ vào loại tế bàob.Protein:– Protein/lipid dao động từ 1:4 tới 4:1– Hai nhóm: + Protein xuyên màng + Protein ngoại vi – Hàm lượng thay đổi tuỳ vào loại tế bào
c.Carbohydrate:– Tồn tại: + Độc lập: oligosaccharide + Liên kết với protein (glycoprotein), với lipid (glycolipid) Chức năngTạo không gian khép kínTính thấm có chọn lọcDẫn truyền tín hiệuNội nhập bào & ngoại xuất bàoTổ chức các quá trình nội bào theo không gian và thời gianDự trữ, vận chuyển, chế tiết và bảo vệ3.2.2 Tế bào chấtTế bào chất gồm dịch tế bào, các bào quan và các thể vùi.1. RIBOSOMEMô hình lắp ráp 2 tiểu đơn vị của ribosomRibosome ở prokaryote và eukaryote Một ribosome chỉ tổng hợp 1 chuỗi polypeptid tại 1 thời điểm Mỗi mARN có thể được dịch mã đồng thời bởi nhiều ribosome Một mARN mang nhiều ribosome được xem là polyribosome (polysome)
Cấu tạo – Các ribosome được cấu tạo từ: + Các rARN + Ribosome protein – Gồm hai tiểu phần (tiểu đơn vị): + Tiểu phần nhỏ + Tiểu phần lớn – Mỗi tiểu phần (tiểu đơn vị) gồm: + 1 hay 2 phần tử ARN rất lớn (ARN ribosome hay rARN) + Nhiều phân tử protein nhỏ
– Phân loại: + Ribosome tự do + Ribosome bám màng
Chức năng – Ribosome tự do: thường tạo ra protein để dùng trong tế bào chất hay trong các bào quan chứa chúng. – Ribosome bám màng: chuyên tổng hợp các protein tiết nói chung, các protein này cần được tập tức đóng gói bảo quản trong các túi vận chuyển.2. Mạng lưới nội sinh chất:
a. Cấu trúc – Gồm nhiều túi dẹp xếp song song, có chỗ thông lẫn nhau. Màng LNSC hạt nối liền với màng ngoài của vỏ nhân. – Khoang chứa protein, glycopro, lipopro mới tổng hợp và có nhiều E đang hoạt động. – Có các hạt ribosome đính trên màng LNSC Lưới nội sinh chất có hạt (rough endoplasmic reticulum)b. Chức năng và hoạt độngTổng hợp, chế biến và vận chuyển protein đến Golgi.
Lưới nội sinh chất trơn SER (smooth endoplasmic reticulum) a. Cấu trúc – Là hệ thống các túi hình ống nối liền nhau, có màng bao bọc và không có ribosome bám trền bề mặt. – Số lượng LNSC trơn thay đổi tùy loại tế bào. b. Chức năng – Chuyển hóa các chất kỵ nước, tổng hợp các thành phần tham gia cấu trúc màng như lipid, phospholipid, glucolipid. – Điều hòa lượng đường từ gan và khử độc.
nhờ hệ thống LNSC, tế bào tổng hợp các cấu trúc màng mới và các chất cần được bao gói trong màng để vận chuyển đến vị trí sử dụng.3. Ty thể:Ty thể được hình thành bởi sự phân chia của ty thể có sẵn hay từ các hạt sơ khởi (initials).Tế bào mới hình thành có rất nhiều hạt sơ khởi có kích thước nhỏ, giới hạn bởi hai lớp màng.Các hạt sơ khởi có thể phát sinh bởi nảy chồi hay bởi sự phân chia của ty thể có sẵn.Phân chia Ty thể4. Lục LạpĐặc điểmLục lạp chỉ có ở tế bào thực vậtLục lạp điển hình có cấu trúc hình đĩa có đường kính khoảng 5µm, chiều dày khoảng 1µm.Lục lạp phân bố trong tế bào chất, nhưng thường tập trung ở gần nhân hoặc ở ngoại biên gần thành tế bào. Sự phân bố thường tuỳ thuộc vào ngoại cảnh. Ví dụ: ánh sáng.– Thành phần hoá học của lục lạp gồm các chất làm nhiệm vụ cấu trúc: protein, lipit, gluxit…và các chất làm nhiệm vụ chức năng sinh lý: các sắc tố, các hệ enzim, các yếu tố kích thích: Cu, Fe, Mg… Cấu tạo – Màng ngoài: có tính thấm cao – Khoảng gian bào – Màng trong: có tính thấm chứa Protein vận chuyển, bằng phẳng – Stroma: gần giống matrix, chứa enzyme quang hợp, DNA, ribosome – Thylakoid: Nơi xảy ra quang hợp. 2R = 2-10 µm, chứa sắc tố quang hợp như chlorophyll a, b, carotenoid.. chứa enzyme quang hợp. Nhiều thylakoid xếp chồng granum – Các granum liên kết = các ống nối Trong lục lạp có 3 nhóm sắc tố khác nhau, trong mỗi nhóm lại có nhiều loại sắc tố:+ Nhóm Chlorophyll (gồm nhiều loại chlorophyll khác nhau như Chl.a, Chl.b, Chl.c…)+ Nhóm carotenoic (gồm 2 nhóm nhỏ là caroten và xantophyl)+ Nhóm ficobilin (gồm Ficoxianin và Ficoerytrin).5. Phức hệ golgi:Cấu trúc – Là 1 bào quan có màng bọc và gồm có 3 phần chính: + Một chồng khoảng 3- 10 túi dẹt riêng biệt có hình hơi cong ra xa nhân + Nhiều túi nhỏ ở phía rìa của các túi dẹt → túi vận chuyển + Một vài không bào lớn đang ngưng tụ ở mặt lõm của các túi dẹt. Cấu trúc – Là 1 bào quan có màng bọc và gồm có 3 phần chính: + Một chồng khoảng 3- 10 túi dẹt riêng biệt có hình hơi cong ra xa nhân + Nhiều túi nhỏ ở phía rìa của các túi dẹt → túi vận chuyển + Một vài không bào lớn đang ngưng tụ ở mặt lõm của các túi dẹt.
Chức năng – Tiếp nhận các sản phẩm của LNSC – Phân loại các sp đến nơi sử dụng – Cải biến hóa học và vận chuyển chúng theo chiều từ Cis đến Trans và đến các vị trí sử dụng như màng, không gian bào, tiêu thể.
Cấu trúc – Bào quan tiêu hóa hình cầu, gần cầu, có màng bao bọc, bên trong chứa nhiều enzyme thủy phân và môi trường acid. – Mỗi tế bào có thể chứa đến hàng trăm tiêu thể nằm rải rác trong bào tương. – Tiêu thể chia làm 2 loại: + Tiêu thể sơ cấp + Tiêu thể thứ cấp (đang tiêu hóa vật thể cần loại bỏ)Cấu trúc+ Tiêu thể thứ cấp : Không bào tiêu hóa Không bào tự thực Chức năng – Tiêu hóa thực phẩm và diệt vi khuẩn. – Trung tâm tái tạo các bào quan hư hỏng 7. Không bào Cấu tạo Không bào như những túi chứa nước và các chất tan hoặc tích nước do tế bào chất thải ra. Túi được bao quanh bởi một màng gọi là tonoplast, có thể xem như màng trong của TBC.
Cấu tạo Không bào như những túi chứa nước và các chất tan hoặc tích nước do tế bào chất thải ra. Túi được bao quanh bởi một màng gọi là tonoplast, có thể xem như màng trong của TBC.
Chức năng – Không bào to ở giữa tế bào thực vật trưởng thành có vai trò dự trữ nước, các chất khoáng, HCHC và chất thải.
– Không bào ở giữa tế bào cánh hoa chứa sắc tố dẫn dụ côn trùng tới thụ phấn. – Không bào ở vài thực vật còn chứa các chất độc, bảo vệ thực vật chống lại các động vật ăn thực vật.
Chức năng – Có nhiều loại không bào tương ứng với các chức năng khác nhau: – Ở một số nguyên sinh ĐV có không bào “co bóp” giữ vai trò quan trọng trong việc thải các chất và nước dư ra khỏi tế bào. Nhiều nguyên sinh ĐV có không bào “dinh dưỡng” chứa các hạt thức ăn.
Sự hình thành không bào co bóp ở động vật nguyên sinh 8. Trung thể 8.1Cấu trúc – Trung thể là một nhóm các ống vi thể sắp xếp thành hình trụ, bán kính 150nm, chiều dài 350 – 500nm, gồm sự kết hợp của hai trung tử nằm vuông góc nhưng không chạm nhau. – Mỗi trung tử gồm 9 mặt, mỗi mặt có 3 ống vi thể chạy dọc giống như cấu trúc của guồng quay khung cửi. 8. Trung thể 8.2. Chức năng – Ở những tế bào sinh vật có TT thì có vai trò rất quan trọng trong việc làm mốc cho thoi vô sắc để đảm bảo sự chia đôi NST đúng số lượng, đúng hướng. – Ở nguyên sinh động vật không dùng TT để phân chia, ở đó TT có vai trò như thể gốc ở các loài có lông hay roi bơi lội. 9. Bộ xương tế bào 9.1. Cấu tạo – BXTB là một mạng lưới các protein sợi nằm trong bào tương, gồm 3 kiểu sợi chủ yếu: + Vi sợi (7nm) + Sợi trung gian + Vi ống (25nm) 9. Bộ xương tế bào 9.2 Chức năng Do thành phần cấu tạo không giống nhau nên mỗi loại sợi tạo ra sự chuyển động riêng: + Vi sợi actin → các chuyển động co cơ. + Vi ống → nâng đỡ tế bào, hàng rào định khu các bào quan, chuyển chở và vận chuyển của tb. + Sợi trung gian → duy trì hình dạng của màng nhân. Nâng đỡ tế bào, giữ các bào quan ở những vị trí khác nhau trong tế bào chất, giúp các cử động tế bào. 10. Tiểu thể – Peroxisomes 10.1Cấu trúc – Là những túi hình cầu có màng đơn bao bọc, không chứa AND hay ribosome. Tiểu thể không có bộ gen riêng cho nó → tất cả protein của nó được tổng hợp tại ribosome tự do trong bào tương – Chứa các enzyme oxy hóa, catalase. 10. Tiểu thể – Peroxisomes 10.2 Chức năng – Tiểu thể chứa rất nhiều enzyme như urate oxidase, hydroxyacid oxidase, D-amino acid oxidase sản xuất ra hydrogen peroxide có khả năng tiêu diệt vi khuẩn. – Tiểu thể là cơ quan sử dụng O2 và H2O2 để thực hiện các p.ứ oxy hóa, chuỗi pứ xảy ra như sau: (1) RH2 + O2 → R + H2O2
(2) R’-H2 + H2O2 → R’ + 2 H2O
R’-H2: phenol, acid formic, folmaldehyde, rượu → giải độc.
catalase3.2.3 Nhân tế bàoChất nhiễm sắcHạch nhânDịch nhânMàng nhân2.12. Nhân tế bào1. Màng nhân– Màng kép Màng nhân ngoàiMàng nhân trong Màng nhân ngoài + Đính ribosome + Nối liền MLNSC + Chức năngTái tạo màng nhân Tham gia tổng hợp màng MLNSC Căng màng nội bàoMàng nhân trong + Phần màng sinh chất + Phần lá màng: Lamina a, b, c Lỗ màng nhân + Thành lỗ hình ống bằng màng sinh chất nối liền màng nhân ngoài và màng nhân trong xung quanh miệng lỗ.+ Lưng chừng & đáy lỗ có 8 hạt protein cách đều nhau.– Vai trò + Tạo hệ thống kênh cho sự di chuyển của các phân tử quan trọng giữa nhân và tế bào chất + Đi ra: Các ARN, tiểu đơn vị ribosome Đi vào: histone, ADN polymerase, protein của ribosme 2. Dịch nhân – Chất nền vùi các thành phần trong nhân, dạng gel – Thành phần: protein enzyme hoặc không phải enzyme, các chất chuyển hóa, ion và nước. – Vai trò quan trọng trong xúc tác nhân đôi ADN, quá trình khác.3. Hạch nhânThể cầu, thường lớn nhấtBiến mất khi tế bào chuẩn bị phân bào và tái xuất hiện khi đã hoàn thành phân bào.Vùng hạt chứa tiểu phần ribosome đã trưởng thành Cấu trúc Hạch nhânSợi hạchPhần không định hình ADN tổ chức hạch nhân mang mã cho rARNVùng sợigồm các sợi ribonucleoproteinChức năng: Tại đây, protein ribosome từ bào tương vào gặp rARN mới tạo và ghép lại với nhau tạo các tiểu đơn vị ribosome, sau đó các tiểu phần này sẽ ra ngoài qua lỗ màng nhânProtein histonADN
5 loạiH1, H2A, H2B, H3, H4Các enzyme cần cho quá trình tự sao, phiên mã, kiểm soát sự tổng hợp ADN, ARN
Câu 4: Mỗi tế bào nhân chuẩn gồm:A. Màng tế bào và tế bào chấtB. Màng tế bào và các bào quanC. Tế bào chất, các bào quan và nhânD. Màng tế bào, tế bào chất chứa các bào quan và nhân
Câu 5: Ribosome được cấu tạo từ những thành phần nào sau đây?A. ARN và ANDB. AND và proteinC. ARN và proteinD. Protein và lipitCâu 6: Chức năng chính của Ty thể là gì?A. Làm cho cây xanh có màu xanhB. Tổng hợp ATPC. Thực hiện quang hợpD. Phân giải các chất hữu cơCâu 7: Thành phần quan trọng để Lục lạp thực hiện được chức năng của mình là:A. Các sắc tốB. Hệ enzimC. ProteinD. Các sắc tố và hệ enzimCâu 8: Cấu trúc nào trong các cấu trúc sau không chứa axit nucleic?A. NhânB. Ti thểC. Lưới nội sinh chất có hạtD. Lưới nội sinh chất trơn
Bạn đang đọc nội dung bài viết Bai Giang Cau Truc May Tinh trên website Comforttinhdauthom.com. Hy vọng một phần nào đó những thông tin mà chúng tôi đã cung cấp là rất hữu ích với bạn. Nếu nội dung bài viết hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!