TỔ CHỨC bộ NHỚ (cấu TRÚC máy TÍNH SLIDE)

Trắc nghiệm, bài giảng pptx các môn chuyên ngành Y dược và các ngành khác hay nhất có tại “tài liệu ngành Y dược hay nhất”; https://123doc.net/users/home/user_home.php?use_id=7046916. Slide bài giảng môn cấu trúc máy tính ppt dành cho sinh viên chuyên ngành công nghệ - kỹ thuật và các ngành khác. Trong bộ sưu tập có trắc nghiệm kèm đáp án chi tiết các môn, giúp sinh viên tự ôn tập và học tập tốt môn cấu trúc máy tính bậc cao đẳng đại học chuyên ngành công nghệ - kỹ thuật và các ngành khác

Bài 5

TỔ CHỨC BỘ NHỚ

Nội dung

1 Cơ sở bộ nhớ bán dẫn

2 Bản đồ bộ nhớ máy tính IBM PC

3 Phối ghép ROM, RAM trong IBM/XT 8088

4 Định thời chu kỳ đọc/ghi của 8086/88

5 Dải thông bus của máy tính 80x86

Giới thiệu Bộ nhớ máy tính

• Bộ nhớ là thiết bị có thể ghi và chứa thông tin: ROM, RAM, cache, đĩa cứng, đĩa mềm, CD

• Bộ nhớ trong (chip nhớ): vi mạch RAM, ROM.

• Bộ nhớ ngoài: đĩa cứng, đĩa mềm, CD ROM.

• Các tính chất:

1 Dung lượng: khả năng lưu trữ dữ liệu của thiết bị (MByte).

2 Tốc độ truy nhập: tốc độ truyền dữ liệu của thiết bị (MBps).

3 Giao tiếp: cấu trúc bên ngoài của bộ nhớ (số chân, đặc tính).

1.1 Dung lượng chip nhớ

• Bit – binary digit

• Bit là đơn vị cơ sở của thông tin trong máy tính

• Dung lượng chíp nhớ: Kbit, Mbit, Gbit

• Dung lượng bộ nhớ: KByte, Mbyte, GByte

1.4 Phân loại chip nhớ

• ROM: chip nhớ cố định hay chip nhớ chỉ đọc

– PROM (Programmable ROM): chip ROM khả trình

– EPROM (Erasable PROM): PROM xóa được

• UV-EPROM: PROM xóa bằng tia cực tím – EEPROM (Electrically EPROM): PROM xóa bằng điện – Flash EPROM: PROM xóa nhanh

– Maskable ROM: ROM có sẵn nội dung

• RAM: chip nhớ truy cập ngẫu nhiên hay chip nhớ đọc/ghi

– SRAM (Static RAM): RAM tĩnh

– DRAM (Dynamic RAM): RAM động

– NV-RAM (Nonvolatile-RAM): RAM ko thay đổi

Bộ nhớ ROM

• Bộ nhớ chỉ đọc (Read Only Memory).

• Thường dùng để nạp các chương trình điều khiển hệ thống, thiết bị

• Trong máy IBM, ROM BIOS lưu các chương trình vào ra cơ sở và ROM lưu chương trình dịch BASIC

• ROM chiếm vùng địa chỉ cao, đoạn FFFFh trở xuống

• Địa chỉ khởi động CS:IP =FFFF:0000

Vi mạch UV-PROM

• Dung lượng 64Kbit

• Tổ chức 8Kx8

• Xoá bằng tia cực tím

Chip UV ROM 2764

VCC

PCM

NC A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3

VPP A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND

1

2 3 4 5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15

2 7 6 4

Bộ nhớ RAM

• SRAM – RAM tĩnh dùng flip flop.

• DRAM - RAM động dùng tụ điện.

• Tốc độ của SRAM lớn hơn DRAM do không phải tốn thời gian làm tươi (refresh).

• Chế tạo SRAM tốn kém hơn DRAM nên thông thường sử dụng DRAM để hạ giá thành sản

phẩm.

a) RAM tĩnh (SRAM - Static RAM)

• Chip SRAM chứa các phần tử nhớ dạng FF.

• Không yêu cầu làm tươi như RAM động.

• Tốc độ nhanh hơn RAM động

• Chip SRAM 32Kx8:

Vi mạch RAM tĩnh 2147H

1 18

2 17

3 16

4 15

5 14

6 13

7 12

8 11

9 10

VCC A6 A7 A8 A9 A10 A11

D IN CS

A0 A1 A2 A3 A4 A5 DOUT WE GND

SRAM 2147H -4096x1

• Tổ chức 4096 x 1

• Dung lượng 4096 bits (4Kbits)

b) Bộ nhớ động DRAM (Dynamic RAM)

•DRAM (Dynamic RAM) lưu thông tin dưới dạng điện

tích nạp vào tụ điện.

• Rẻ hơn và mật độ (độ tích hợp) cao hơn SRAM.

• Vấn đề làm tươi (refreshing) trong DRAM

• DRAM dùng giải mã 2 cấp, điều đó cho phép làm tươi

nguyên một dòng cùng một lúc Thường thì làm tươi chiếm 1-2% chu kỳ hoạt động của DRAM

GND CAS DOUT A6 A3 A4 A5 A7

A8

D IN WE RAS A0 A2 A1 VCC

DRAM 256Kx1

1 2 3 4 5 6 7 8

16 15 14 13 12 11 10 9

Vi mạch RAM động

Dung lượng 256Kbit

Tổ chức 256K x 1

Địa chỉ chọn hàng, chọn cột: A0-A8

1.5 Giải mã địa chỉ

2 Bản đồ bộ nhớ máy tính PC

– 00400 004FF: vùng dữ liệu tạm thời của BIOS Bảng 3-9

– Còn lại: hệ điều hành và chương trình ứng dụng.

b) RAM hiển thị video

• Chức năng: lưu thông tin cần hiển thị lên màn hình.

c) Bộ nhớ ROM

• Dung lượng: 256KByte.

• Bản đồ vùng nhớ ROM:

d) Bộ nhớ mở rộng EMS (expanded

memory)

• Do Lotus, Intel và MicroSoft đề xuất

• Bộ nhớ qui ước: 640KB  quá nhỏ.

Giải pháp mở rộng Bộ nhớ qui ước

• Ch ¬ng tr×nh qu¶n lý: HIMEM.SYS.

f) Vïng nhí cao (High memory area)

Tãm t¾t

3 Phối ghép bộ nhớ với CPU

• CPU nối với:

– 74LS373 để tạo bus địa chỉ

– 74LS245 để tạo bus dữ liệu

– 8288 để tạo bus điều khiển

• ROM, RAM nối các bus địa chỉ, dữ liệu và điều khiển

A0

A19 AEN

D0 D7

D0 D7 INTA

8259

SP / EN

S0 INTA CEN Clk S1

S2

DEN DT/ R

Ready Reset

8088

AD0-AD7 A8-A19

XTAL

Sù liªn hÖ gi÷a CPU vµ bé nhí

MP Bé nhí

A0-A19 D0-D7

ALE WR RD IO/M DEN DT/R

Bus hÖ thèn g

Bé nhí

C P U

Tổ chức Bộ nhớ ROM

• Tổ chức ROM: 6 chip nhớ 8k x 8, từ F4000h-FFFFFh

– Bảng địa chỉ: bảng 3.7, trang 80

– Sơ đồ giải mã: hình 3-12, trang 79 link

• Chương trình khởi động máy tính PC: link

 Địa chỉ các thanh ghi sau khi khởi động

 Chương trình khởi động trong ROM

• Chương trình kiểm tra tổng trong ROM BIOS:

– Check Sum: lấy bù 2 tổng tất cả byte (bỏ nhớ carry) link – Chương trình kiểm tra tổng: link

Tổ chức Bộ nhớ RAM

• Khái niệm:

– Khối nhớ: Bộ nhớ RAM = n khối nhớ

– Bít bậc (Parity): để kiểm tra byte

• Tổ chức RAM:

– Bảng địa chỉ: bảng 3.9, trang 85 link

– Sơ đồ giải mã: hình 3-16, trang 86 link

– Sơ đồ ghép nối DRAM: hình 3-17, trang 87 link

– Mạch kiểm tra bít bậc (Parity Check): 74LS280

4 Định thời chu kỳ đọc/ghi của 8086/88

Clk 8284

A8- A19 AD0-AD7

ALE

MEMR hoặc IOR từ 8288

DT/R

DEN

Địa chỉ dữ liệu

T1 T2 T3 T4

Hình 1-10 Biểu đồ thời gian đọc bộ nhớ và I/O

Chốn chu kỳ đợi Tw

Lý do: RAM/ROM/IO chậm so với CPU

Địa chỉ Tín hiệu trạng thái

Địa chỉ ổn định Địa chỉ Dữ liệu đọc

Bổ sung chu kỳ đợi Tw

Hình 3-20 Bổ sung trạng thái đợi ở 8086/88

4 Dải thông bus của máy tính 80x86

• Định nghĩa: Tốc độ truyền dữ liệu giữa CPU với Bộ

nhớ hay ngoại vi

• Cách tính:

Dải thông bus = (1/chu kỳ bus) x độ rộng bus

• Ví dụ 3.19 (trang 104): xác định dải thông bus 8088

5 Tổ chức bộ nhớ của máy tính PC/AT

• PC/AT286 và AT 386SX: 16 bit dữ liệu.

• Tổ chức bộ nhớ, chia 2 khối:

– Khối chẵn: địa chỉ chẵn chứa byte thấp (D0-D7)– Khối lẻ: địa chỉ lẻ chứa byte cao (D8-D15)

• Chu kỳ đọc/ghi:

– Khối chẵn: 01 chu kỳ bus = 04 nhịp đồng hồ

– Khối lẻ: 02 chu kỳ bus = 08 chu kỳ đồng hồ

• (Xem tài liệu mục 3.5 trang 96)

6 Truy cập trực tiếp bộ nhớ

(DMA)

trong đó dữ liệu trực tiếp giữa bộ nhớ máy tính và ngoại vi mà không dùng bộ vi

xử lý

bộ nhớ và mạch ngoại vi

Trong máy PC có 2 chủ bus là CPU và DMAC

Việc phân quyền điều khiển bus do tín hiệu /AEN quyết định: /AEN=0-CPU bus, /AEN=1-DMA bus

So sánh giữa chuyển dữ liệu sử dụng

CPU và DMA

DMAC 8237 có thể truyền 1 byte dữ liệu

giữa thiết bị ngoại vi I/O và bộ nhớ trong 4

chu kỳ đồng hồ thì 8088 phải thực hiện

Tổ chức DMA

Bus địa chỉ

Bus điều khiển (IOR, IOW,

MEMR, MEMW)

DAC K

n

đĩa

Bộ nhớ

DMA C 823 7

SƠ ĐỒ KHỐI

Quá trình DMA

1 Ngoại vi  DMAC: DREQ =High (Y/c DMA)

2 DMAC  CPU: HRQ = High (Y/c treo CPU)

3 CPU DMAC : HLDA=High (Chấp nhận treo)

4 DMAC  Ngoại vi: DACK (Chấp nhận DMA).

5 DMAC bắt đầu truyền dữ liệu Bộ nhớ Ngoại vi 6.DMAC kết thúc, HRQ = Low.

Vi mạch DMA Controller 8237

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21

8 2 3 7 A

A7 A6 A5 A4 EOP A3 A2 A1 A0 VCC DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DACK 0 DACK 1 DB5 DB6 DB7

AEN (vào): cho phép địa chỉ.

DB0-DB7 (vào/ra): tín hiệu 2 chiều

nối đến bus địa chỉ và dữ liệu của

hệ thống.

HRQ (ra): tín hiệu yêu cầu treo đến

bộ vi xử lý.

HLDA (vào): tín hiệu báo chấp nhận

yêu cầu treo từ bộ vi xử lý

DACK0-DACK3 (ra): tín hiệu trả lời

các yêu cầu DMA cho các kênh.

DRQ0-DRQ3 (vào): các tín hiệu yêu

cầu treo từ thiết bị ngoại vi.

IOR, IOW (vào/ra): tín hiệu vào

điều khiển đọc/ghi DMAC 8237 và tín hiệu ra điều khiển đọc/ghi ngoại vi yêu cầu DMA.

EOP (ra) : tín hiệu báo kết thúc DMA MEMRD, MEMWR (ra): điều khiển

đọc/ghi bộ nhớ

DREQ0 DACK0 DREQ1 DACK1 DREQ2 DACK2 DREQ3 DACK3

Phối ghép DMAC với hệ thống

Bus địa chỉ

Bus điều khiển (IOR, IOW,

MEMR, MEMW)

DAC K

n

đĩa

Bộ nhớ

DMA C 823 7

SƠ ĐỒ KHỐI

Chu kỳ bus DMA

1. Ngoại vi gửi DREQ0 - DREQ3 (Request line) yêu cầu

DMA đến DMAC 8237.

2. DMAC 8237 gửi tín hiệu HRQ yêu cầu CPU treo.

3. CPU gửi HLDA báo chấp nhận DMA

4. DMAC gửi DACK báo ngoại vi yêu cầu DMA d ợc chấp

nhận

5 DMAC chiếm quyền sử dụng bus thực hiện thao tác DMA Dữ liệu đ ợc di chuyển giữa thiết bị ngoại vi và

bộ nhớ.

6 Kết thúc truyền DMA khi đêm hết (Terminal Count)

DMAC xuất ra tín hiệu ra chân EOP (End Of Process).

7. Tín hiệu HOLD về 0, CPU trở lại điều khiển bus.

Biểu đồ thời gian của chu kỳ

C¸c kªnh DMA cña m¸y tÝnh PC/XT

Tốc độ truyền DMA ở máy tính

DMA ở máy tính PC/AT 80286

•Bổ sung thêm 8237 thứ 2

•DMA truyền dữ liệu 16 bít

• DMAC 8237#1 hoàn toàn giống nh PC/XT

Riêng kênh 0, IBM không sử dụng để làm t

ơi DRAM

•DMAC 8237# 2 thiết bị chủ và kênh 0 đ

ợc sử dụng để nối tầng với 8237 #1

DMA ë m¸y tÝnh tõ thÕ hÖ 80286

vÒ sau

HLDQR HOLDA

8026 8

DRQ0 DACK0

DRQ1 DAQ1 DRQ2 DAQ2 DRQ3 DAQ3

8237 #1

8237 #2

DMA ë m¸y tÝnh tõ thÕ hÖ 80286 vÒ sau

DRQ0 PhÇn

DACK0 36 ch©n

DRQ1 DACK1 DRQ2 PhÇn DACK2 62 ch©n

DRQ3 DACK3

DRQ5 DACK5 DRQ6 PhÇn DACK6 36 ch©n

DRQ7 DACK7

DRQ0 DACK0 DRQ1 DACK1 DRQ2 DACK2 DRQ3 DACK3

Bài tập về bộ nhớ

• Xác định ngày tháng ROM BIOS?

• Xác định dung lượng bộ nhớ qui ước?

• Xác định địa chỉ cổng COM 1,2,3,4?

• Xác định địa chỉ LPT1,2,3,4?

• Xem chương trình tại địa chỉ FFFF:0000?

• Xem bản đồ bộ nhớ của máy tính?

• Bộ nhớ mở rộng, bộ nhớ phát triển, vùng nhớ cao là gì?

Bài tập về bộ nhớ

• Xác định chu kỳ đọc/ghi bộ nhớ của PC/XT có tần số CPU:

a) 5 MHz với 0 trạng thái đợi.

b) 5 MHz với 1 trạng thái đợi.

c) 5 MHz với 2 trạng thái đợi.

• Xác định chu kỳ đọc/ghi bộ nhớ của PC/AT286 có tần

số CPU:

a) 12 MHz với 1 trạng thái đợi.

b) 16 MHz với 1 trạng thái đợi.

c) 16 MHz với 2 trạng thái đợi.