Mainboard, Slot, Socket cắm CPU Trong máy tính, mỗi bo mạch in điện tử được thiết kế để thực hiện một chức năng hoặc nhóm chức năng nào đó. Ví dụ: Card màn hình là một bo mạch in điện tử chuyên xử lý và hiển thị các tín hiệu về hình ảnh đồ họa trong máy tính. Electronic Board - Bo mạch in điện tử: Là một bản (tấm/bo) mạch in trong thiết bị điện tử. Trong máy tính, mỗ i bo mạch in điện tử được thiết kế để thực hiện một chức năng hoặc nhóm chức năng nào đó. Ví dụ: Card màn hình là một bo mạch in điện tử chuyên xử lý và hiển thị các tín hiệu về hình ảnh đồ họa trong máy tính. Mainboard - còn gọi là Motherboard (Bo mạch chính) hoặc System board (Bo mạch Hệ thống): Trong máy tính, nó là bo mạch in chính trong máy tính. Nó bao gồm các khe gắn (sockets) cho phép gắn thêm các bo mạch phụ, các bo mạch chức n ăng. Mainboard còn chứa các kênh truyền dữ liệu (bus), các bộ xử lý (chipsets), các khe chứa bộ nhớ (memory sockets), các giao diện gắn thiết bị ngoại vi và thiết bị nhập xuất như: máy in, màn hình, bàn phím, chuột, máy ảnh kỹ thuật số . (Xem hình bên) Các bộ xử lý (chip) điều khiển việc xử lý và hiển thị hình ảnh, xử lý âm thanh, điều khiển các cổng nhập xuất tuần tự và song song (serial & parallel ports), điều khiển và cung cấp giao tiếp mạng .có thể được tích hợp hay không tích hợp trên Mainboard. Nếu không được tích hợp sẵn, thì các bộ xử lý đó tồn tại dưới dạng các bộ điều khiển độc lập (independent controller) được gắn vào các khe gắn mở rộng (expansion slot) trên Mainboard. Chúng ta thường gọi các bộ điều khiển độc lập đó là card. Ví dụ: card màn hình (Video card, video adapter), card nhập xuất (I/O card, SCSI card), card mạng (Network Interface Card, Network adapter) . Các giao diện của CPU (CPU Interface) (phổ biến nhất hiện nay) Trong quá trình phát triển của mình, máy tính hỗ trợ nhiều loại giao diện (interface) khác nhau để cho phép kết nối nhiều loại thiết bị và linh kiện lại với nhau. Mỗi giao diện linh kiện hoặc thiết bị được phát minh - chuẩn hóa - cải tiến và cứ như thế các loại giao diện liên tục được giới thiệu đã dẫn đến quá trình cải tiến không ng ừng của công nghệ máy tính. Nằm ở trung tâm của một hệ thống máy tính là CPU (Central processing Unit) - từ sau này, tôi sẽ sử dụng lẫn lộn giữa Bộ Xử lý và CPU nhằm mục đích giúp các bạn mới làm quen với máy tính hiểu được từ nguyên gốc được dùng rất phổ biến và nghĩa tiếng Việt của nó. Về cơ bản, một CPU (BXL) là một mảnh Silicon hình vuông (square sliver of silicon) với các mạch điện tử được khắc axit (etched) lên bề mặt. Chip điện tử này được kết nối với các chân tín hiệu (signal pins) và toàn bộ khối linh kiện này được đóng gói ở một dạng nào đó - có vỏ bọc bằng sứ (ceramic) hoặc bằng chất dẻo (plastic) - với các chân tín hiệu được thiết kế chạy dọc theo các cạnh dưới của bề mặt hình vuông dẹp hoặc theo một cạnh dài. Gói CPU được kết nối v ới Motherboard thông qua một số giao diện hiệu) CPU - dạng Khe gắn (slot) hoặc Đế gắn (socket). Giao diện Socket (đế gắn) được sử dụng phổ biến trong một thời gian dài. Sau đó, các nhà sản xuất hàng đầu như Intel® Corpotation và AMD Corporation lại chuyển sang sử dụng giao diện Slot (khe gắn). Sau một thời gian tương đối ngắn nữa, họ lại chuyển trở lại công nghệ sử dụng đế gắn (socket). Các thế hệ BXL 386, 486, Pentium và Pentium MMX cổ điển ra đời dưới dạng các gói hình vuông dẹp (flat square package) với một hàng chân tín hiệu ở mặt dưới gọi là PGA - Pin Grid Array (Hàng chân tín hiệu được sắp theo ô) và được gắn vào giao diện CPU loạ i Socket trên Mainboard. Socket 7, một trong các giao diện xưa nhưng được rất nhiều dòng CPU hỗ trợ, kể cả các CPU của các hãng ngoài Intel. Socket 8 được thiết kế cho dòng CPU Pentium Pro của hãng Intel® - được giới thiệu năm 1995- với cấu trúc đặc biệt để chứa Gói CPU hình vuông - hai khoang bất thường của Pentium Pro. Để hỗ trợ Cache L2 (Bộ nhớ nội cấp 2, xem thêm phần CPU để biết thêm về cache)- được đóng gói chung với CPU, nhưng không nằm trên nhân (on-die) - Socket 8 bao gồm 3 nhân (3 dice) riêng biệt gắn trên mạch của CPU. Kiến trúc đặc biệt phức tạp này đã đẩy giá thành của Socket 8 lên quá cao nên nó đã nhanh chóng bị ngưng sản xuất. Cùng với sự ra đời của dòng CPU Pentium II, Intel® đã chuyển qua sử dụng một giải pháp rẻ hơn cho việc đóng gói các BXL chứa nhiều hơn 1 nhân (die). Về thiết kế, kiểu đóng gói SECC (Single Edge Contact Cartridge - Hộp Giao tiếp M ột cạnh) thực tế là một bản mạch chứa chip xử lý (core processor chip) và các chip nhớ (memory chip). Hộp CPU chứa các chân tín hiệu chạy dọc theo một cạnh, điều này cho phép CPU được gắn theo chiều vuông góc với mặt Mainboard như phần lớn các card mở rộng như : sound card hoặc Graphics card. Giao diện đó gọi là Slot 1. Các chip tạo thành Cache L2 có thể hoạt động với tốc độ bằng ½ tốc độ của CPU. Khi hãng Intel® quay trở lại vớ i kỹ thuật thiết kế Cache L2 trên nhân CPU (Processor die) - từ dòng Pentium® III lõi Coppermine)- họ vẫn tiếp tục sử dụng công nghệ đóng gói không có sẵn Cache (cacheless Slot 1 packaging) thêm một thời gian nữa nhằm mục đích hỗ trợ tương thích. Dòng CPU Pentium® Xeon - là các CPU chuyên dùng làm server - có Cache L2 hoạt động ở tốc độ ngang bằng với tốc độ của CPU. Điều này phát sinh nhu cầu phải sử dụng một bộ tản nhiệt (heatsink) lớn hơ n, do vậy hộp chứa CPU cũng phải được thiết cao hơn. Slot 2 là khe gắn đáp ứng được thiết kế cho các yêu cầu trên. Slot 2 hỗ trợ nhiều đầu nối (chân tín hiệu) hơn Slot 1 nhằm hỗ trợ các tính năng của hệ thống máy chủ (server) như tính năng đa bộ xử lý (multi-processor) và các tính năng khác. Khi Intel ngưng sản xuất các BXL MMX vào giữa năm 1998 và để dành kiến trúc Socket 7 (là đế gắn BXL Intel Pentium MMX) cho các đố i thủ cạnh tranh, chủ yếu là AMD và Cyrix, khai thác. Với sự hợp tác của hai hãng vừa sản xuất Chipset và bo mạch chủ này, kiến trúc Socket 7 đã được tiếp tục sử dụng rất thành công trong các năm tiếp theo. Quyết tâm của AMD trong việc tạo đối trọng với công nghệ Slot 1 của Intel ngay trên kiến trúc Socket 7 được thể hiện rõ ở dòng BXL 0.25 Miron AMD K6-2 được giới thiệu vào cuối tháng 5-1998. AMD K6-2 đánh dấu bước phát triển quan trọng của ki ến trúc Socket 7. AMD gọi kiến trúc này là "Super 7" và họ đã liên tục phát triển nền tảng này đến năm 2000. Được phát triển bởi AMD và các đối tác công nghiệp hàng đầu, kiến trúc super 7 đã vượt qua kiến trúc socket 7 truyền thống bằng cách hỗ trợ các giao diện kênh hệ thống 95Mhz và 100Mhz, cổng tăng tốc đồ họa AGP (Accelerated Graphics Port) và một số tính năng "cao cấp" khác như 100Mhz SDRAM, USB, Ultra DMA và ACPI. Khi AMD giới thiệu BXL Athlon sử dụng Slot A vào giữa năm 1999 nhằm mục đích cạnh tranh với Intel khi hãng này thay đổi giao diện CPU từ đế gắn (socket-based) sang khe gắn (slot-based). Kiến trúc tươ ng đồng về mặt vậy lý so với Slot 1, nhưng CPU Athlon giao tiếp thông qua các chân tín hiệu bằng một giao thức hoàn toàn khác - được sáng chế bởi hãng Digital gọi là EV6- cho phép truyền dữ liệu từ bộ nhớ (RAM) sang CPU thông qua kênh truyền hệ thống 400Mhz (400Mhz Front-Side-Bus- FSB). Slot A sử dụng một đơn vị cân bằng điện áp (Voltage Regulator Module-VRM) cho phép CPU thiết lập điện áp hoạt động phù hợp trong khoảng từ 1.3V - 2.05V. Như đã trình bày ở trên, các BXL dạng khe gắn (slot-based processor) không hỗ tr ợ khả năng tích hợp Cache L2 trên nhân CPU. Do vậy, vào đầu năm 1999 Intel lại quay trở lại công nghệ đóng gói PGA (Pin Grid Array) có hỗ trợ Cache L2 tích hợp trên nhân CPU (processor die) qua dòng CPU Intel Celeron. Dòng CPU này sử dụng công nghệ đóng gói PPGA 370, được tiếp xúc với Mainboard qua một giao diện đế gắn CPU gọi là socket 370. Không chỉ có Intel, hãng Cyrix cũng có dòng CPU VIA C3 sử dụng socket 370 này. Sư từ bỏ slot 1 đột ngột nhằm đẩy mạnh socket 370 đã tạo ra một nhu c ầu về thiết bị đổi cho phép sử dụng các BXL công nghệ CPU PPGA trong các mainboard có khe gắn slot 1. Abit là hãng đầu tiên trên thị trường sản xuất bộ đổi từ Slot 1 <- - > Socket 370 gọi là "SlotKET". Sau đó nhiều nhà sản xuất khác cũng theo chân Abit sản xuất các bộ đổi như vậy. Điều này đã bảo đảm cho các chủ nhân của mainboard Slot 1 không phải lo lắng về khả năng tương thích với các CPU "đời mới" sử dụng socket 370. Sau Socket 370, Intel lạ i tiếp tục giới thiệu các phiên bản khác của nó là các giao diện FC-PGA (Flip Chip-Pin Grid Array) và FC-PGA2 sử dụng với các BXL Pentium III Coppermine và Tualatin. Lợi ích của các công nghệ đóng gói này là phần nóng nhất của BXL sẽ nằm ở mặt không tiếp xúc với Mainboard, do vậy khả năng tản nhiệt được cải thiện. Công nghê FC-PGA2 còn hỗ trợ thêm một bộ tản nhiệt tích hợp (Integrated Heat Speader) cho phép tăng cường khả năng dẫn nhiệt tốt hơ n nữa. FC-PGA và FC-PGA2 tương thích về mặt cơ học với Socket 370, nhưng về mặt tín hiệu điện, chúng không tương thích với nhau. các BXL FC-PGA yêu cầu các Mainboard hỗ trợ đặc tả kỹ thuật VRM 8.4 (VRM 8.4 Specification) trong khi các BXL FC-PGA2 đòi hỏi hỗ trợ VRM 8.8. Tương tự như Slot 1 của Intel, giao diện Slot A của AMD cũng có một "đời sống khá ngắn ngủi". Với sự sáng tạo ra Athlon Thunderbird và Spitfire, AMD đã theo chân người khổng lồ Intel bằng cách chuyể n sang sử dụng công nghệ đóng gói theo kiểm PPGA trong dòng BXL Athlon và Duron của mình. Các BXL này được kết nối vào Mainboard thông qua một giao diện mà AMD gọi là Socket A. Giao diện này có 462-pin (chân tín hiệu), trong đó có 453 chân được BXL sử dụng, và hỗ trợ các kênh dữ liệu 200Mhz EV6 và 266Mhz EV6. Các mã CPU Palomino và Morgan sau này của AMD cũng tương thích với Socket A. Với sự ra đời của Pentium 4 vào cuối năm 2000, Intel đã giới thiệu thêm một công nghệ đóng gói theo kiểm để gắn khác là Socket 423. Như một biểu trưng cho xu hướng các BXL tiêu thụ ít năng lượng, công nghệ đóng gói socket 423 theo kiểu PGA này có mức điện áp hoạt động trong khoảng từ 1.0V - 1.85V theo đặc tả VRM. Socket 423 được sử dụng trong khoảng vài tháng thì Intel lại tiếp tục giới thiệu công nghệ đóng gói mới là socket 478. Điểm khác nhau chính giữa hai loại đế gắn này là socket 478 có mật độ sắp xếp các chân dữ liệu dày hơn theo giao diện µPGA (Micro Pin Grid Array), điều này khiến cho kích thước của CPU và không gian bị chiếm dụng bới đế gắn CPU trên Mainboard giảm đi rất đáng kể. Socket 423 được giới thiệu nhằm sử dụng cho công ngh ệ CPU Pentium 4 Northwood 0.13 µm vào đầu năm 2002. Sau đây là bảng tổng hợp các giao diện CPU thường thấy trên Mainboard, kể từ kiến trúc đế gắn socket 1 - đế gắn dành cho các CPU 486 và Overdrive vào những năm đầu của thập kỷ 1990. Tên Giao diện Mô tả Socket 1 169-pin (169chân tín hiệu) Được thiết kế trên các Mainboard 486, hoạt động với điện áp 5 Volt và hỗ trợ các CPU 486, các bộ nâng cấp CPU (CPU OverDrive) DX2 và DX4. Socket 2 238-pin Là một giao diện có sửa đổi một chút từ Socket 1 nhưng cho phép hỗ trợ thêm Pentium CPU OverDrive. Socket 3 237-pin Hỗ trợ điện áp 5 volt và 3.3Volt. Mainboard có các Jumper cho phép lựa chọn điện áp phù hợp. Nó hỗ trợ các CPU như Socket 2 cộng thêm các CPU 586. Socket 4 273-pin Là đế gắn (Socket) đầu tiên dùng cho dòng CPU Pentium. Hoạt động ở mức điện áp 5 volt, do đó nó chỉ hỗ trợ các Bộ Xử lý (CPU) Pentium 60/66 Mhz. Kể từ BXL (CPU) Pentium-75Mhz, Intel chuyển qua sử dụng công nghệ 3.3Volt. Socket 5 320-pin Hoạt động ở mức điện áp 3.3 volt và hỗ trợ các BXL dòng Pentium từ 75Mhz cho tới 133Mhz. Nó không tương thích với các đời BXL sau này bởi chúng đòi hỏi thêm 1 chân tín hiệu (1 additional signal pin). Socket 6 235-pin Được thiết kế cho các BXL 486. Là phiên bản được cải tiến của Socket 3 hoạt động ở mức điện áp 3.3 volt. Nó xuất hiện vào thời điểm các BXL 486 chuẩn bị được thay thế bởi BXL Pentium. Socket 7 320-pin Được thiết kế dành cho BXL Pentium MMX của Intel. Đế gắn có hỗ trợ khả năng phân chia điện áp Lõi/Nhập Xuất (Core/IO voltage) theo yêu cầu của Pentium MMX và các BXL sau này. Giao diện đế gắn này được sử dụng cho tất cả các dòng CPU khác (như AMD K6) sử dụng kênh truyền hệ thống 66Mhz. Socket 8 387-pin Dành riêng cho BXL Intel Pentium Pro, đế gắn này đã đẩy chi phí sản xuất lên quá cao nên đã nhanh chóng bị thay thế bằng thiết kế dạng hộp (cartridge-based). Slot 1 242-way connector (242-điểm tiếp xúc) Giao diện "khe gắn" - slot- được dùng cho kiến trúc BXL dạng hộp (cartridge). Mạch điều khiển bên trong hộp của BXL chứa 512KB cach L1 - bao gồm 2 chip nhớ 256KB- Cache L1 này sẽ hoạt động với tốc độ bằng ½ tốc độ của BXL. Slot 1 được sử dụng cho các BXL Intel Pentium II, Pentium III và Celeron đời đầu. Slot 2 330-way connector Tương tự Slot 1, nhưng cho phép hỗ trợ dung lượng cache L1 tới 2MB và chạy cùng tốc độ với BXL. Được sử dụng cho các dòng BXL Intel Pentium II/III Xeon chuyên dụng làm Server . Slot A 242-way connector Là giao diện dùng cho các BXL của hãng AMD. Nó có giao diện cơ học (mechanical interface) tương thích với Slot 1 nhưng sử dụng giao diện điện (electrical interface) hoàn toàn khác. Được sử dụng với BXL AMD Athlon đầu tiên. Socket 370 370-pin (370-chân tín hiệu) Được thiết kế nhằm thay thế cho công nghệ Slot 1. Nó bắt đầu với dòng BXL Intel Celeron từ đầu năm 1999. các dòng BXL Intel Pentium III Coppermine và Tulatin (trong các phiên bản gọi là FC-PGA và FC-PGA2) cũng sử dụng khe gắn này. Socket A 462-pin Là giao diện của AMD được giới thiệu với các BXL Athlon đầu tiên (Thunderbird) với L2 cache tích hợp. Các dòng BXL AMD sau này cũng sử dụng Socket A. Socket 423 423-pin Được thiết kế hỗ trợ các chân tín hiệu mới theo yêu cầu của kênh truyền kệ thống (FSB) thuộc dòng BXL Intel Pentium 4. Dòng BXL này có một tản nhiệt tích hợp (HIS-Integrated Heat Speader) vừa làm nhiệm vụ bảo vệ nhân BXL (CPU die) vừa cung cấp bề mặt để gắn bộ tản nhiệt loại lớn. Socket 603 603-pin Giao diện gắn các BXL Intel Pentium 4 Xeon (chuyên dụng cho các máy Chủ – Server- chuyên nghiệp). Các chân tín hiệu cộng thêm cung cấp thêm sức mạnh cho các thế hệ BXL tương lai với các Cache L3 tích hợp trên nhân BXL (on-die) hoặc trên mạch (off-die) nhằm hỗ trợ các kênh truyền thông giữa các BXL (inter- processor Communications) trong các hệ thống máy tính sử dụng nhiều BXL. Socket 478 478-pin Được thiết kế đồng thời với việc giới thiệu công nghệ xử lý 0.13Micron dành cho BXL Intel Pentium 4 Northwood vào đầu năm 2002. Giao diện Micro Pin Grid Array (µPGA) của nó cho phép giảm kích thước của BXL và của đế gắn trên mainboard. Socket 7: Là một chân đế (khe gắn) được thiết kế trên Mainboard dành riêng để gắn các CPU Pentium. Đó cũng có thể được dùng để gắn các bộ xử lý tương thích Pemtium từ các hãng sản xuất khác như các CPU K5 và K6 của hãng AMD. (Xem hình bên Socket 7 - Dùng để gắn CPU Pentium).   . Mainboard, Slot, Socket cắm CPU Trong máy tính, mỗi bo mạch in điện tử được thiết kế để thực hiện một chức năng hoặc. mạch điện tử được khắc axit (etched) lên bề mặt. Chip điện tử này được kết nối với các chân tín hiệu (signal pins) và toàn bộ khối linh kiện này được đóng