Bài giảng Card mở rộng

Card mở rộngModem (Modulator/DeModulator)Dùng để liên lạc (trao đổi dữ liệu) với nhau qua những khoảng cách địa lý lớn.Sử dụng hệ thống cable có sẳn là Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (Public Switched Telephone Network : PSTN).Sử dụng 1 thiết bị gọi là modem. Nhiệm vụ là chuyển digital signal  analog signal (modulate) gởi lên đường truyền và ngược lại (demodulate).Các modem ngày nay còn được tích hợp thêm các tính năng fax và voice.Phương thức hoạt động chung của modem :Dữ liệu phải được chuyển từ song song ra tuần tự và ngược lại.Dữ liệu tuần tự muốn được truyền đi phải được chuyển đổi thành tín hiệu âm tần, ghép với 1 tín hiệu truyền thông  truyền trên đường truyền. Quá trình sẽ diễn ra ngược lại ở phía bên kia.Modem sử dụng bộ nhớ phi khả biến (Non-Volatile RAM : NVRAM) để duy trì danh sách cài đặt ban đầu.Internal modemĐược chế tạo dưới dạng bo mạch độc lập, cắm trực tiếp vào khe cắm mở rộng của máy PC.Có chip UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), chịu trách nhiệm điều khiển dữ liệu vào và ra khỏi modem dưới dạng tuần tự  hình thành nên cơ sở chính của mạch tuần tự.Khi cài đặt, phải đảm bảo không xung đột IRQ với các cổng COM đang có trong máy.Dữ liệu tuần tự khi trước gởi đi  chuyển đổi thành tín hiệu âm tần – được thực hiện bởi bộ điều biến (modulator)  ghép vào đường dây điện thoại bằng 1 mạch giao tiếp  RJ11 (có 2 đầu – phone).Khi nhận : dữ liệu âm tần nhận từ đường dây điện thoại phải được chuyển thành dữ liệu tuần tự. Mạch giao tiếp với đường dây điện thoại (Telephone Interface) tách các tín hiệu nhận được và chuyển cho giải điều biến (Demodulator)  chuyển sang chip UART  chuyển đổi các bit tuần tự thành song song rồi đặt vào đường bus dữ liệu của máy  CPU hoặc bộ nhớ.Bên cạnh việc tách và ghép dữ liệu âm tần, Telephone Interface còn sinh ra các tín hiệu quay số 2 âm thanh đa tần số (DTMF : Dual-Tone Multi Frequency dialing) – cần thiết để đến được modem ở đầu bên kia.Có 1 bộ điều khiển (controller) quản lý toàn bộ hoạt động của modem. Chuyển đổi qua lại giữa điều khiển và thao tác dữ liệu.Bộ điều khiển tiếp nhận các lệnh từ bộ điều biến gởi tới, cho phép thay đổi đặc tính (Characteristic) và thông số hoạt động của modem (operating parameter) của modem.Những thay đổi lâu dài đối với các thông số modem thì được lưu trong NVRAM.UARTAddressdecoderModulatorDemodulatorTelephoneInterfaceRJ11BusNVRAMControllerSpeakerSơ đồ khối của modem gắn trongExternal modemCung cấp hầu hết những tính năng chủ yếu của modem gắn trong.Sự khác biệt chính là : Ext. modem không có sẳn chip UART để cung cấp 1 cổng tuần tự.Chỉ trông cậy vào 1 cổng tuần tự (COM) hoặc cổng USB có sẳn trong PC.Lắp đặt dễ dàng. Sử dụng adapter ngoài.Cung cấp các đèn hiệu để chỉ báo  dể kiểm tra tình trạng modem.Những công nghệ tiên tiếnCông nghệ x2 :Là loại modem công nghệ tốc độ cao, được dùng cho các modem 56Kbps.Sáng chế cho những cuộc download 56Kbps từ internet qua những đường dây điện thoại bình thường.Không hỗ trợ những cuộc upload 56Kbps và những cuộc truyền dữ liệu giữa 2 modem (chỉ tới 28.8Kbps).Cần có 3 yếu tố (đòi hỏi điều kiện gần như lý tưởng)Một ISP hoặc server tương thích x21 analog loopModem x2DSDV (Voice Modem)Tích hợp tính năng Dual Simultaneous Voice and Data (DSDV).Có thể vận chuyển tiếng nói tương tự của con người cũng như dữ liệu của PC.Tính năng DSDV chỉ có thể được dùng giữa 2 modem DSDV.Muốn dùng DSDV, cần phải có 1 audio card và 1 microphone, cũng như loa.Được những người chơi game qua mạng ưa thích.Thư thoại (Voice mail)Modem hiện đại còn cung cấp tính năng voice mail (thư từ bằng tiếng nói).Có các tính năng như :Cho phép tạo ra các hòm thư (mail box), Ghi lại những thông báo hoặc lời chào hỏi cho mỗi hòm thư, Ghi lại mỗi thông điệp gởi tới mỗi hòm thư, Truy cập từ xa mỗi hòm thư,Yểm trợ việc gởi Fax theo yêu cầu (fax on demand)Được các doang nghiệp nhỏ và các môi trường SOHO (Small-Office Home-Office : văn phòng nhỏ tại gia) ưa chuộng, nhằm tự động hóa việc trao đổi thư tín và phân phối thông tin.Tự động phát hiện hoặc tự động chuyển chế độ liên lạcCác modem ngày nay đều có khả năng phát hiện sự khác biệt giữa các tín hiệu gọi đếnTín hiệu gọi bằng tiếng nói : tự động sử dụng những công cụ phần mềm thích hợp để ghi lại các thông điệp tiếng nói.Tín hiệu gọi bằng dữ liệu modem : Khởi chạy BBS hoặc các phần mềm trao đổi thông điệp điện tử khác để liên lạc với modem gọi đến.Tín hiệu fax gọi đến : ghi lại hình ảnh Fax vào đĩa cứng.Nhận diện người gọi (Caller ID)Các chế độ hoạt động của modemChế độ hoạt động theo lệnh (command mode) : khi mới mở lên (hoặc mới được reset).Ở chế độ này, Controller circuit (hoặc bộ xử lý lệnh : command processor) kiểm tra xem người dùng có gõ vào 1 lệnh AT hợp lệ hay không  nếu có, modem sẽ thi hành.Chế độ truyền dữ liệu (data mode) : Truyền đi tất cả những dữ liệu mà nó nhận được từ PC.Modem sẽ luôn kiểm tra trạng thái của các tín hiệu DCD (Data Carrier Detect) và DTR (Data Terminal Ready).Nếu có 1 sự thay đổi trong trạng thái tín hiệu của DCD hoặc DTR, modem sẽ quay lại command mode, nơi nó đợi nhận lệnh AT kế tiếp.Quá trình thương lượng truyền dữ liệu của ModemCuộc liên lạc bắt đầu khi bạn chỉ thị cho phần mềm truyền thông phải thiết lấp 1 mối nối kết.Các tín hiệu điều khiển được gởi đến cổng tuần tự được chọn làm cho chip UART của cổng bật tín hiệu DTR lên  báo cho modem biết rằng PC đã sẳn sàng truyền dữ liệu.Modem hồi đáp bằng cách bật tín hiệu DSR lên. Cổng tuần tự nhận tín hiệu này và báo cho phần mềm truyền thông rằng modem đã sẳn sàng.Cả hai tín hiệu DTR và DSR cùng phải hiện diện thì cuộc truyền dữ liệu giữa PC và modem mới diễn ra được.(Xem thêm giáo trình Cấu trúc máy tính – Trang 116)Khi kết thúc mối nối kết, phần mềm truyền thông sẽ gửi 1 chuỗi lệnh AT khác đến cổng tuần tự – có tác dụng làm cho modem ngắt kết nối (disconnect).Cách đọc các tín hiệu của Ext. ModemHS (High speed) : báo cho biết nó đang hoạt động ở tốc độ truyền cao nhất của nó.AA (Auto Answer) : Modem sẽ trả lời mọi cú điện thoại gọi đến 1 cách tự động.CD (Carrier Detect) : đèn này sáng lên khi modem phát hiện có tín hiệu sóng mang. Điều này có nghĩa là đã kết nối thành công với modem của PC ở xa. Nó sẽ tắt khi 1 trong 2 modem ngắt kết nối.OH (Off Hook) : đèn sáng lên mỗi lần modem nắm quyền kiểm soát đường dây điện thoại  đưa line đt vào trạng thái off-hook.RD (Receive Data) : Còn được ký hiệu là Rx. Đèn này chớp khi data được nhận từ modem ở xa.SD (Send Data) : Còn được ký hiệu là Tx. Đèn này chớp khi data được gửi từ modem đến modem ở xa.TR (Terminal Ready) : Đèn này sáng lên khi modem phát hiện 1 tín hiệu DTR từ phần mềm truyền thông.MR (Modem Ready) : Đây là đèn power on đơn thuần, biểu thị modem được mở điện và sẳn sàng làm việc.Tìm hiểu điều biến và giải điều biếnBSP và Baud RateKhi mới phát minh, mỗi sự chuyển biến tín hiệu analog đều tượng trưng cho 1 bit duy nhất  mỗi tín hiệu analog được gọi là 1 baud.Tốc độ Baud (Baud Rate) là tốc độ truyền tín bằng bps (bits – per – second)Modem đời sau có thể mã hóa 2,3,4 bits (hoặc nhiều hơn) thành 1 sự chuyển biến tín hiệu analog  thông suất (throughput) của modem giờ đây bằng 2,3 hoặc 4 lần baud rate ban đầu.Ví dụ : Modem hoạt động ở 2400 baud (2400bps) có thể truyền 4800bps nếu 2 bits được mã hóa ứng với mỗi baud.Khái niệm mã hóa khác với khái niệm nén dữ liệu.Mã hóa truyền tất cả các bits dữ liệu ban đầu từ modem này  modem kia.Nén dữ liệu thì thay thế những chuỗi bits lặp đi lặp lại bằng những chuỗi bits ngắn hơn (gọi là symbol hay token).Các chuẩn điều biến và giải điều biếnNén dữ liệu (Data compress) : cho phép các modem gia tăng thông suất truyền dữ liệu của chúng mà không cần tăng tốc độ baud hoặc bps. Nén dữ liệu chỉ có thể xảy ra khi hai modem đều yểm trợ cùng 1 giao thức nén (compression protocol).Chỉnh lỗi (Modem Error Correction) : khả năng phát hiện lỗi xảy ra trong quá trình truyền dữ liệu – gởi lại dữ liệu lỗi đó – cho đến khi nhận được 1 bản đúng đắn.Các chuẩn của BellBELL103 : Đây là chuẩn được chấp nhận rộng rải đầu tiên, sử dụng cách điều biến FSK đơn giản ở 1 tốc độ 300baud.Là chuẩn duy nhất mà tốc độ truyền dữ liệu trùng với tốc độ baud.Một số modem hiện nay vẫn còn yểm trợ chuẩn này.BELL212A :Đây là chuẩn được chấp nhận thứ nhì ở Bắc Mỹ. Sử dụng cách điều biến PSK ở tốc độ 600baud để truyền dữ liệu với tốc độ 1200bps.Nhiều quốc gia châu Aâu đã bỏ qua BELL212A để ủng hộ 1 chuẩn tương tự (nhưng không hoàn toàn giống) của châu Aâu là V.22Các chuẩn ITU (CCITT)ITU (international Telecommunications Union – trước đây được mang tên CCITT).Được hình thành khi Bell System tan rã. Các modem của Mỹ đều đã được chế tạo theo chuẩn ITU từ đây.Các chuẩn ITU được đặc trưng có chữ V ở đầu.Xem thêm giáo trình Cấu trúc máy tính, trang 118-119.