Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ - Chương 6: Bộ nhớ máy tính

Phân cấp hệ thống nhớ của máy tính.. 3..[r]

Ch ươ ng 6: B  nh  máy tính  ộ ớ

Bài gi ng: ki n trúc máy tính và  ả ế

h p ng ợ ữ

B  nh  máy tính ộ ớ

 6.3.1 Tổng quan hệ thống nhớ

 6.3.2 Bộ nhớ bán dẫn

 6.3.3 Bộ nhớ chính

 6.3.4 Bộ nhớ cache

 6.3.5 Bộ nhớ ngoài

 6.3.6 Bộ nhớ ảo

 6.3.7 Bộ nhớ trên máy tính cá nhân

2

3.3.1. T ng quan h  th ng nh ổ ệ ố ớ

Lê Văn Hiệp

 1 Các đặc trưng của hệ thống nhớ

 2 Phân cấp hệ thống nhớ của máy tính

3

1. Các đ c tr ng c a h  th ng nh ặ ư ủ ệ ố ớ

Lê Văn Hiệp

 Vị trí:

 Bên trong CPU: tập thanh ghi

 Bộ nhớ trong: bộ nhớ chính và cache

 Bộ nhớ ngoài: các thiết bị nhớ

 Dung lượng:

 Độ dài từ nhớ (tính bằng bit)

 Số lượng từ nhớ

 Đơn vị truyền:

 Theo từng từ nhớ

 Theo từng khối (block) nhớ

 Phương pháp truy cập:

 Truy cập tuần tự (băng từ)

 Truy cập trực tiếp (các loại đĩa)

 Truy cập ngẫu nhiên (bộ nhớ bán dẫn)

4

Các đ c tr ng c a h  th ng nh ặ ư ủ ệ ố ớ

Lê Văn Hiệp

 Hiệu năng:

 Thời gian truy cập

 Chu kỳ nhớ

 Tốc độ truyền

 Kiểu vật lý:

 Bộ nhớ bán dẫn

 Bộ nhớ từ

 Bộ nhớ quang

 Các đặc tính vật lý:

 Khả biến (mất điện thì mất thông tin) / Không khả biến

 Xóa được / Không xóa được

 Tổ chức

5

2. Phân c p h  th ng nh  c a MT ấ ệ ố ớ ủ

6

H  th ng nh  c a máy tính (ti p) ệ ố ớ ủ ế

Lê Văn Hiệp

 Tập thanh ghi (Registers):

 Là thành phần nhớ nằm trong CPU, được coi

là mức nhớ đầu tiên

 Chứa các thông tin phục vụ cho hoạt động

ở thời điểm hiện tại của CPU

 Bộ nhớ đệm nhanh (Cache):

 Bộ nhớ có tốc độ nhanh được đặt giữa CPU

và bộ nhớ chính nhằm tăng tốc độ truy cập

bộ nhớ của CPU

 Thường được chia thành một vài mức (L1, L2)

 Bộ nhớ chính (Main Memory):

 Chứa các chương trình và dữ liệu đang được

sử dụng

 Bộ nhớ ngoài (External Memory):

 Chứa các tài nguyên phần mềm của máy tính

7

B  nh  máy tính ộ ớ

 6.3.2 Bộ nhớ bán dẫn

 6.3.3 Bộ nhớ chính

 6.3.4 Bộ nhớ cache

 6.3.5 Bộ nhớ ngoài

 6.3.6 Bộ nhớ ảo

 6.3.7 Bộ nhớ trên máy tính cá nhân

8

6.3.2. B  nh  bán d n ộ ớ ẫ

Lê Văn Hiệp

 1 Phân loại

 2 Mô hình cơ bản của chip nhớ

9

1. Phân lo i ạ

 Gồm 2 loại chính: ROM và RAM

 ROM (Read Only Memory): bộ nhớ chỉ đọc

 Đặc điểm:

 Bộ nhớ chủ yếu dùng để đọc thông tin

 Bộ nhớ không khả biến

 Chứa các chương trình và dữ liệu cố định với hệ thống

10

ROM (ti p) ế

Lê Văn Hiệp

 Các loại bộ nhớ ROM:

 Maskable ROM (ROM mặt nạ): thông tin được ghi khi chế tạo

 PROM (Programmable ROM):

 Khi chế tạo chưa có thông tin

 Cho phép ghi thông tin được 1 lần bằng thiết bị chuyên dụng

 EPROM (Erasable PROM):

 Cho phép xóa bằng tia cực tím

 Ghi lại bằng thiết bị nạp EPROM

 EEPROM (Electrically Erasable PROM):

 Có thể xóa bằng tín hiệu điện và ghi lại thông tin ngay trong mạch làm việc (không cần thiết

bị ghi riêng)

 Có thể xóa và ghi lại ở mức từng Byte

 Dung lượng nhỏ

 Flash Memory: giống EEPROM nhưng:

 Đọc/ghi theo từng block

 Tốc độ rất nhanh

 Dung lượng lớn

11

12

Lê Văn Hiệp

13

14

Lê Văn Hiệp

15

Bo m ch c a PROM ạ ủ

16

Lê Văn Hiệp

 RAM (Random Access Memory): bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên

 Đặc điểm:

 Là bộ nhớ đọc/ghi (Read/Write Memory – RWM)

 Bộ nhớ khả biến

 Chứa các thông tin tạm thời

17

RAM (ti p) ế

Lê Văn Hiệp

 Các loại bộ nhớ RAM:

 SRAM (Static): RAM tĩnh

 Mỗi phần tử nhớ là một mạch lật 2 trạng thái ổn định → thông tin trên SRAM ổn định

 Tốc độ nhanh

 Dung lượng chip nhớ nhỏ

 Giá thành đắt

 Thường dùng làm bộ nhớ Cache

 DRAM (Dynamic): RAM động

 Mỗi phần tử nhớ là một tụ điện rất nhỏ → cứ sau một khoảng thời gian thì điện tích trên tụ điện sẽ bị mất, cho nên thông tin trên DRAM không ổn định → khắc phục bằng mạch làm tươi (refresh) DRAM

 Tốc độ chậm (do mất thời gian làm tươi DRAM)

 Dung lượng chip nhớ lớn

18

2. Mô hình c  b n c a chip nh ơ ả ủ ớ

Lê Văn Hiệp

19

Mô hình c  b n khác c a chip nh ơ ả ủ ớ

20