ĐỒ án môn cấu TRÚC máy TÍNH khái quát về bộ nhớ máy tính giới thiệu về các dòng RAM của g skill và corsair, tìm hiểu về bộ nhớ ảo

Để cải thiện vấn đề tốc độ cũng như bộ nhớ của SDR, người ta bắt đầu nghiên cứu và sản xuất thế hệ RAM tiếp theo vào đầu những năm 2000 với tên gọi mới là DDR, đây cũng là nền móng cho c

BỘ GIÁO DỤ C VÀ ĐÀ O TẠ O

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

ĐỒ ÁN MÔN CẤU TRÚC MÁY TÍNH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

ĐỒ ÁN MÔN CẤU TRÚC MÁY TÍNH

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH THÀNH VIÊN v

CHƯƠNG 1: BỘ NHỚ TRUY XUẤT NGẪU NHIÊN RAM 1

1.1 Khái quát nguồn gốc lịch sử của ram 1

1.2 Đặc trưng của RAM: 5

1.3 Cấu tạo của RAM 5

1.3.1 Bo mạch 6

1.3.2 Vi xử lý 6

1.3.3 Ngân hàng bộ nhớ 6

1.3.4 Bộ đếm 6

1.3.5 Chip SPD 6

1.4 Mục đích của RAM 7

1.5 Phân loại RAM 8

1.5.1 RAM tĩnh : 8

1.5.2 RAM động: 9

1.6 Các thông số của ram 12

1.6.1 Dung lượng 12

1.6.2 BUS 12

1.7 Các loại module của RAM 16

1.8 Tính tương thích với bo mạch chủ 16

1.9 Vai trò và chức năng của RAM 17

1.9.1 Vai trò 17

1.9.2 Chức năng 18

1.10 Nguồn gốc và sự phát triển của một số hãng RAM hiện nay 20

1.10.1 Corsair 20

1.10.2 G.Skill 22

CHƯƠNG 2: BỘ NHỚ ẢO 23

2.1 Lịch Sử 23

2.2 Khái niệm 24

2.4 Tại sao lại cần bộ nhớ ảo 25

2.5 Phân loại bộ nhớ ảo: 25

2.6 Nguyên lý hoạt động của bộ nhớ ảo: 26

2.7 Ưu điểm của bộ nhớ ảo 27

2.8 Nhược điểm của bộ nhớ ảo 27

2.9 Cách thiết lập: 28

LỜI CẢM ƠN 31

DANH SÁCH THÀNH VIÊN

STT HỌ TÊN MSSV CHỨC VỤ

2 Nguyễn Ngọc Khánh Duy 21130035 Thành Viên

Nhận xét của giáo viên:

Ngày 16 tháng 5 năm 2022 Giáo viên ký tên

CHƯƠNG 1: BỘ NHỚ TRUY XUẤT NGẪU NHIÊN RAM

Hình thức thực tế đầu tiên của bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên là

ống Williams do Frederic Calland Williams và TomKilburn

phát minh vào năm 1947 Nó lưu trữ dữ liệu dướidạng các

điểm tích điện trên mặt của một ống tia cực âm Công suất

của ống Williams là vài trăm đến khoảng một nghìn bit

Bộ nhớ lõi từ được phát minh vào năm 1947 bởi

Frederick Viehe và phát triển cho đến giữa những năm

1970 Nó đã trở thành một hình thức phổ biến của bộ

nhớ truy cập ngẫu nhiên

Chip RAM có mặt trên thị trường vào cuối những

năm 1960, với sản phẩm DRAM là Intel 1103 công

bố vào tháng 10 năm 1970

Những chiếc laptop thế hệ đầu được sản xuất vào cuối

những năm thập niên 90 được tích hợp bên trong

chúng là RAM SDR với tốc độ khá chậm và bộ nhớ rất

ít Hiện nay khó có thể còn được gặp loại RAM này

nữa

Để cải thiện vấn đề tốc độ cũng như bộ nhớ

của SDR, người ta bắt đầu nghiên cứu và sản

xuất thế hệ RAM tiếp theo vào đầu những năm

2000 với tên gọi mới là DDR, đây cũng là nền

móng cho các loại RAM hiện đại sau này Tuy

vậy tốc độ của RAM thế hệ này vẫn còn là rất

chậm Được sử dụng rộng rãi trên các Laptop

từ đầu những năm 2000 đến cuối 2004,

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), thường được giới chuyênmôn gọi tắt là "DDR" DDR SDRAM là cải tiến của bộ nhớ SDR với tốc

độ truyền tải gấp đôi SDR nhờ vào việc truyền tải hai lần trong một chu

kỳ bộ nhớ

Vào các năm tiếp theo, với sự

xuất hiện của các thế hệ máy tính

hành có giao diện thân thiện hơn với người dùng, một trong số đó là

Windows XP ra đời 2003 Với sự xuất hiện của các giao diện “màu mè”

và “mượt mà” hơn so với thế hệ trước do đó RAM cũng đòi hỏi nhanh hơn

và có bộ nhớ lớn hơn DDR dường như đã quá sức sau khoảng vài nămphục vụ, vì thế người ta nghĩ đến việc thay thế nó bằng thế hệ tiếp theoDDR2 có tốc độ nhanh hơn và bộ nhớ lớn hơn khá nhiều, đồng thời cũngtiết kiệm năng lượng hơn so với DDR Hiện tại còn có thể tìm thấy DDR2với bộ nhớ đến 4GB RAM DDR2 được sử dụng khá nhiều, chúng xuấthiện trên các dòng Laptop sản xuất từ cuối năm 2003đến cuối năm 2009

Vào năm 2007 cùng với

là loại RAM DDR3 nhưng sử dụng ít năng lượng hơn Loại RAM nàythường được sản xuất cho các thiết bị cụ thể vì chúng sử dụng điện thế1,35V thay vì 1.5V như các loại RAM thông thường Đây là loại RAM

đặc biệt được thiết kế cho các hệ thống máy chủ, các trung tâm dữ liệu và trên một số dòng Laptop cao cấp nhằm tăng thời gian sử dụng PIN.

Khi RAM DDR3 vừa tròn 8

năm tuổi đời thì DDR4 cũng

được ra mắt Những thay đổi

đáng chú ý nhất của DDR4 so

với người tiền nhiệm DDR3

gồm: gia tăng số tuỳ chọn

xung nhịp (clock) và chu kỳ

(timing), giảm điện năng tiêu

thụ (power saving) và giảm

độ trễ (latency) Hiện tại,

DDR3 đang được giới hạn chủ yếu ở 4 mức xung nhịp 1333, 1600, 1866MHz Mức 2133 MHz đang là mức giới hạn xung nhịp về lý thuyết choDDR3, trong khi các mức 800 MHz và 1066 MHz giờ đã không còn đượctiếp tục sản xuất

Chuẩn RAM DDR5 được hoàn

thiện bởi JEDEC vào tháng 9

năm 2019 và đã phát hành vào

2020

Bộ nhớ RAM có 4 đặc trưng sau:

Dung lượng bộ nhớ: Tổng số byte của bộ nhớ (nếu tính theo byte) hoặc là tổng số bit trong bộ nhớ (nếu tính theo bit).

Tổ chức bộ nhớ: Số ô nhớ và số bit cho mỗi ô nhớ

Thời gian thâm nhập: Thời gian từ lúc đưa ra địa chỉ của ô nhớ đến lúc đọc được nội dung của ô nhớ đó

Chu kỳ bộ nhớ: Thời gian giữa hai lần liên tiếp thâm nhập bộ nhớ

- Đặc trưng tiêu biểu của RAM là có thể truy cập vào những vị trí khác

nhau trong bộ nhớ và hoàn tất trong khoảng thời gian tương tự, ngược lại vớimột số kỹ thuật

khác, đòi hỏi phải có một khoảng thời gian trì hoãn nhất định

- Cấu tạo của RAM gồm 5 bộ phận chính là: Bo mạch, vi xử lý, ngân hàng

bộ nhớ, chip SPD và bộ đếm Chi tiết như sau:

1.3.3 Ngân hàng bộ nhớ

- Như đã thông tin khi định nghĩa RAM là gì, sản phẩm bao gồm ngân hàng bộ nhớ có thành phần các mô-đun lưu trữ dữ liệu Trong SDRAM, luôn có hai hoặc nhiềungân hàng bộ nhớ, cho phép một trong số đó có truy cập vào những ngân hàng khác

1.3.4 Bộ đếm

- Bộ đếm trên chip theo dõi các địa chỉ cột để cho phép truy cập cụm tốc độ cao

Nó sử dụng hai loại cụm tuần tự và xen kẽ

1.3.5 Chip SPD

SDRAM có chip SPD (serial presence detect) trên bo mạch chứa thông tin về loại bộ nhớ, kích thước, tốc độ và thời gian truy cập Con chip này cho phép máytính truy cập thông tin này khi khởi động.

Mục đích: máy tính sử dụng RAM để lưu

trữ mã chương trình và dữ liệu trong suốt

quá trình thực thi Đặc trưng tiêu biểu của

RAM là có thể truy cập vào những vị trí

khác nhau trong bộ nhớ và hoàn tất trong

khoảng thời gian tương tự, ngược

lại với một số kỹ thuật khác, đòi hỏi phải có một khoảng thời gian trì hoãn nhất định

- RAM (Random Access Memory) được sử dụng làm nơi lưu trữ tạm dữ liệu vàlệnh thực thi của hệ điều hành và các ứng dụng trước khi ghi chúng lên ổ cứng khi kếtthúc phiên làm việc.

- Trường hợp hệ thống không đủ dung lượng RAM cần đáp ứng, hệ điều hành sẽchuyển sang sử dụng bộ nhớ ảo (virtual memory), là một phần của ổ cứng làm nơi traođổi dữ liệu

Có 2 loại RAM chính : RAM tĩnh và RAM động

1.5.1 RAM tĩnh :

Thời gian xuất hiện trên thị trường: Thập niên 1990 cho đến nay

SRAM sử dụng phổ biến trên máy ảnh kỹ thuật số, máy in, màn hình LCD, bộ định tuyến

SRAM - RAM tĩnh là một trong hai loại bộ nhớ cơ bản (gồm có DRAM vàSRAM), trong đó SRAM cần được cung cấp nguồn điện cố định để hoạt động, vàthông tin dữ liệu trên ram tĩnh cũng được giữ lại cho đến khi ngắt nguồn điện

tụ được hiểu bằng mã nhị phân 1 hoặc 0 Vì thông tin được lưu trữ trên các tụđiện có xu hướng mất trong một khoảng thời gian và tụ điện có xu hướng phóngđiện tự nhiên, nên các tụ điện phải được sạc lại định kỳ để duy trì việc sử dụng

dữ liệu

Ngoài ra, RAM động cũng là một loại bộ nhớ được truy cập ngẫu nhiên, và dữliệu sẽ mất đị khi nguồn điện bị mất

 SRAM có tốc độ nhanh hơn DRAM một chút, nhưng có chi phí đắt hơn Vìvậy SRAM được sử dụng để làm bộ nhớ đệm ( cả khi tắt và bật Chip), và DRAM được

ưa chuộng đối với những yêu cầu cần bộ nhớ lớn, như sử dụng cho bộ nhớ chính

3 DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), thường được giới chuyênmôn gọi tắt là "DDR" Có 184 chân DDR SDRAM là cải tiến của bộ nhớ SDR với tốc

độ truyền tải gấp đôi SDR nhờ vào việc truyền tải hai lần trong một chu kỳ bộ nhớ Đãđược thay thế bởi DDR2

4 DDR2 SDRAM (Double Data Rate 2 SDRAM): thường được giớichuyên môn gọi tắt là "DDR2" Là thế hệ thứ hai của DDR với 240 chân, lợi thế lớnnhất của nó so với DDR là có bus speed cao gấp đôi clock speed

10

5 DDR3 SDRAM (Double Data Rate III SDRAM): có tốc độ bus800/1066/1333/1600 Mhz, số bit dữ liệu là 64, điện thế là 1.5v, tổng số pin là 240.

6 DDR4 SDRAM (Double Data Rate IV SDRAM) Đây cũng là loại ramđược cải thiện hiệu suất hơn so với DDR3 SDRAM thông qua xử lý tín hiệu tiên tiếnhơn Nó sở hữu dung lượng bộ nhớ lớn hơn, mức tiêu thụ điện năng thấp hơn (1,2 V)

và tốc độ xung nhịp tiêu chuẩn cao hơn (lên tới 1600 Mhz) DDR4 SDRAM có cấuhình 288 chân và cũng cho khả năng ngăn cản tương thích ngược

7 DDR5 SDRAM (Double Dât Rate V SDRAM) giống như DDR4 vàcác thế hệ trước đó, DDR5 được thiết kế để nâng dung lượng và xung nhịp lên mộttầm cao mới RAM DDR5 có số chân (pin) giống như DDR4, có 288 chân Mức điệntiêu thụ là 1,1V DDR5 có tốc độ truyền dữ liệu là từ 3200 MTps cho đến 6400 MTps,gấp đôi so với DDR4

8 RDRAM (Viết tắt từ Rambus Dynamic RAM), thường được giớichuyên môn gọi tắt là "Rambus" Đây là một loại DRAM được thiết kế kỹ thuật hoàntoàn mới so với kỹ thuật SDRAM RDRAM hoạt động đồng bộ theo một hệ thống lặp

và truyền dữ liệu theo một hướng Một kênh bộ nhớ RDRAM có thể hỗ trợ đến 32chip DRAM Mỗi chip được ghép nối tuần tự trên một module gọi là RIMM (RambusInline Memory Module) nhưng việc truyền dữ liệu được thực hiện giữa các mạch điềukhiển và từng chip riêng biệt chứ không truyền giữa các chip với nhau Bus bộ nhớRDRAM là đường dẫn liên tục đi qua các chip và module trên bus, mỗi module có cácchân vào và ra trên các đầu đối diện Do đó, nếu các khe cắm không chứa RIMM sẽphải gắn một module liên tục để đảm bảo đường truyền được nối liền Tốc độ Rambusđạt từ 400-800 MHz Rambus tuy không nhanh hơn SDRAM là bao nhưng lại đắt hơnrất nhiều nên có rất ít người dùng RDRAM phải cắm thành cặp và ở những khe trốngphải cắm những thanh RAM giả (còn gọi là C-RIMM) cho đủ

11

9 LPDDR (Low Power Double Data Rate SDRAM), là loại DRAM cóđiện năng thấp Được đóng gói dưới dạng BGA (chân bi), loại DRAM này thườngđược sử dụng trên các loại điện thoại thông minh, máy tính bảng, laptop siêu mỏng

cả các hệ thống phần cứng và hệ điều hành đều hỗ trợ các loại RAM có dung lượng lớn, một số hệ thống phần cứng của máy tính cá nhân chỉ hỗ trợ đến tối đa 4 GB và một số hệ điều hành (như phiên bản 32 bit của

Windows XP) chỉ hỗ trợ đến 32 GB.

1.6.2 BUS

Phân loại : Có hai loại BUS là: BUS Speed và BUS Width.

- BUS Speed chính là BUS RAM, là tốc độ dữ liệu được xử lý trong một giây

- BUS Width là chiều rộng của bộ nhớ Các loại RAM DDR, DDR2, DDR3, DDR4 hiện nay đều có BUS Width cố định là 64

Công thức tính băng thông (bandwidth) từ BUS Speed và BUS Width:

Bandwidth = (Bus Speed x Bus Width) / 8

- Bandwidth là tốc độ tối đa RAM có thể đọc được trong một giây

Bandwidth được ghi trên RAM là con số tối đa theo lý thuyết Trên thực tế, bandwidththường thấp hơn và không thể vượt quá được con số theo lý thuyết

Các loại RAM, BUS RAM và Bandwidth tương ứng

- SDR SDRAM được phân loại theo bus speed như sau:

+ PC-66: 66 MHz bus

+ PC-100: 100 MHz bus

+ PC-133: 133 MHz bus

- DDR SDRAM được phân loại theo bus speed và bandwidth như sau:

+ DDR-200: Còn được gọi là PC-1600 100 MHz bus với 1600 MB/s bandwidth

+ DDR-266: Còn được gọi là PC-2100 133 MHz bus với 2100 MB/s bandwidth

+ DDR-333: Còn được gọi là PC-2700 166 MHz bus với 2667 MB/s bandwidth

+ DDR-400: Còn được gọi là PC-3200 200 MHz bus với 3200 MB/s bandwidth

- DDR2 SDRAM được phân loại theo bus speed và bandwidth như sau:

+ DDR2-400: Còn được gọi là PC2-3200 100 MHz clock, 200 MHz bus với 3200 MB/s bandwidth

13

+ DDR2-533: Còn được gọi là PC2-4200 133 MHz clock, 266 MHz bus với 4267 MB/s bandwidth.

+ DDR2-667: Còn được gọi là PC2-5300 166 MHz clock, 333 MHz bus với 5333 MB/s bandwidth

+ DDR2-800: Còn được gọi là PC2-6400 200 MHz clock, 400 MHz bus với 6400 MB/s bandwidth

- DDR3 SDRAM được phân loại theo bus speed và bandwidth như sau:

+ DDR3-1066: Còn được gọi là PC3-8500 533 MHz clock, 1066 MHz bus với 8528 MB/s bandwidth

+ DDR3-1333: Còn được gọi là PC3-10600 667 MHz clock, 1333 MHz bus với 10664 MB/s bandwidth

+ DDR3-1600: Còn được gọi là PC3-12800 800 MHz clock, 1600 MHz bus với 12800 MB/s bandwidth

+ DDR3-2133: Còn được gọi là PC3-17000 1066 MHz clock, 2133 MHz bus với 17064 MB/s bandwidth

- DDR4 SDRAM được phân loại theo bus speed và bandwidth như sau:

+ DDR4-2133: Tên module PC4-17000 1067 MHz clock, 2133 MHz bus với 17064 MB/s bandwidth

+ DDR4-2400: Tên module PC4-19200 1200 MHz clock, 2400 MHz bus với 19200 MB/s bandwidth

+ DDR4-2666: Tên module PC4-21300 1333 MHz clock, 2666 MHz bus với 21328 MB/s bandwidth

+ DDR4-3200: Tên module PC4-25600 1600 MHz clock, 3200 MHz bus với 25600 MB/s bandwidth

1.7 Các loại module của RAM

Trước đây, các loại RAM được các hãng sản xuất thiết kế cắm các chipnhớ trên bo mạch chủ thông qua các đế cắm (có dạng DIP theo hình minhhoạ trên), điều này thường không thuận tiện cho sự nâng cấp hệ thống.Cùng với sự phát triển chung của công nghệ máy tính, các RAM đượcthiết kế thành các module như SIMM, DIMM (như hình minh hoạ trên) đểthuận tiện cho thiết kế và nâng cấp hệ thống máy tính

SIMM (Single In-line Memory Module)

DIMM (Dual In-line Memory Module)

SO-DIMM: (Small Outline Dual In-line Memory Module): Thường sửdụng trong các máy tính xách tay

Không phải các RAM khác nhau đều sử

dụng được trên tất cả các bo mạch chủ Mỗi

loại bo mạch chủ lại sử dụng với một loại

RAM khác nhau tuỳ thuộc vào chipset của

bo mạch chủ.Đó là các bo mạch chủ sử dụng

CPU Intel (trước đời Core i) bởi vì trong

chipset đó có tích hợp điều khiển bộ

nhớ(memory controller) Còn đối hệ thống

sử dụng CPU AMD thì việc quản lý bộ nhớ Ram phụ thuộc vào chính CPU Bởitrong CPU AMD tích hợp điều khiển bộ nhớ (trình điều khiển bộ nhớ) trong chính CPU Đặc biệt sau này trình điều khiển bộ nhớ đã được tích hợp trong hệ thống Core i của Intel

1.9 Vai trò và chức năng của RAM

1.9.1 Vai trò

- Các công việc khi bạn mở một tác vụ chương trình đơn giản, hoặc khi bạngiải trí / chơi Game Thì RAM nó sẽ tái hiện lại với hình ảnh chân thực bằng cách truycập vào ô nhớ tạm thời mà nó đã lưu trước đó khi cần nó sẽ lấy ra và sử dụng Cho nên

bộ nhớ RAM giúp máy tính thực hiện những công việc từ cơ bản nhất đến phức tạptheo cách "chia sẻ bớt gánh nặng cho CPU" từ đó hệ thống sẽ nhanh hơn

- Nếu bạn bắt đầu mở máy tính và khởi chạy ứng dụng phần mềm làm việcđơn giản như Word thì bạn đã sử dụng đến bộ nhớ này rồi đó Nào là tải và chạychương trình, đáp ứng lệnh chúng ta đưa vào, hoặc chuyển qua lại giữa các chươngtrình Dù là làm gì, máy tính luôn luôn sử dụng tới bộ nhớ tạm thời này

- Nói chung, đây là nơi máy tính để lưu trữ dữ liệu tạm thời (các bạn nênnhớ RAM chỉ lưu trữ khi máy tính đang hoạt động) Bạn càng có nhiều

17

phần mềm thì đồng nghĩa bạn nên có nhiều dung lượng RAM hơn để hệ thống luôn trong tình trạng hoạt động ổn định nhất.

- Khi công nghệ điện toán phát triển, RAM là một thành phần quan trọngtrong quá trình phát triển Khi các hệ điều hành như Windows hoặc Macintosh OSngày càng trở nên phức tạp, chúng ngày càng đòi hỏi nhiều không gian hơn để lưu trữ

dữ liệu - hoặc RAM Bộ vi xử lý máy tính ngày càng trở nên nhanh hơn để đáp ứngvới các đổi mới công nghệ khác Bộ vi xử lý càng nhanh thì càng đòi hỏi nhiều hơn vềRAM

1.9.2 Chức năng

- Đây là chức năng cơ bản được thực hiện bởi RAM Hệ thống máy tínhcủa bạn chứa ổ cứng giúp lưu trữ dữ liệu lớn và gây ra sự chậm trễ hoạt động RAMtrở thành nhiệm vụ khó khăn để truy cập bất kỳ tệp nào từ ổ cứng, tệp và các chươngtrình được lưu trữ trên ổ cứng vẫn nằm rải rác và ở các loại vùng khác nhau Để truyxuất các loại tệp này, HDD cần di chuyển cánh tay đọc / ghi cơ học của nó qua lại, khicần phải đợi cho đến khi bộ quay của nó quay vào vị trí chính xác Ổ cứng quay vớitốc độ nhanh nhất nhưng nó bị trễ khi đọc tệp Do quá trình này, hệ thống của bạn bịchậm lại, vì vậy RAM cho phép lưu trữ tất cả các tệp và chương trình cùng một lúc đểđọc từ phía ổ cứng RAM không chứa bất kỳ bộ phận chuyển động nào và nó hoạtđộng ở tốc độ cao hơn, do đó nó cài đặt tất cả thông tin một cách nhanh chóng trongkhi sử dụng

18