Bài giảng Cấu trúc máy tính: Chương 5 - Phạm Ngọc Hưng

Chia sẻ: Codon_03 Codon_03 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:73

Thêm vào BST

Báo xấu

129
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn cùng tìm hiểu "Bài giảng Cấu trúc máy tính" với chương 5: Bộ nhớ máy tính của Phạm Ngọc Hưng hướng đến tổng quan về hệ thống nhớ. Cùng tìm hiểu để nắm bắt nội dung thông tin tài liệu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cấu trúc máy tính: Chương 5 - Phạm Ngọc Hưng

Kiến trúc máy tính Chương 5 BỘ NHỚ MÁY TÍNH 1
Nội dung chương 5 5.1. Tổng quan hệ thống nhớ 5.2. Bộ nhớ bán dẫn 5.3. Bộ nhớ chính 5.4. Bộ nhớ cache 5.5. Bộ nhớ ngoài 5.6. Bộ nhớ ảo 5.7. Bộ nhớ trên máy tính cá nhân 2
5.1. Tổng quan hệ thống nhớ 1. Các đặc trưng của hệ thống nhớ 2. Phân cấp hệ thống nhớ của máy tính 3
1. Các đặc trưng của hệ thống nhớ  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)  Truy cập liên kết (cache) 4
Các đặc trưng của hệ thống nhớ  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 cấp hệ thống nhớ của MT Bộ vi xử lý CPU Bộ Bộ Tập Bộ Bộ nhớ nhớ thanh Cache nhớ nhớ ghi Cache L1 chính ngoài L2 Bộ nhớ mạng Dung lượng , tốc độ , tần suất CPU truy cập , giá thành / bit thông tin , … 6
Hệ thống nhớ của máy tính (tiếp)  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
5. Bộ nhớ máy tính 5.1. Tổng quan hệ thống nhớ 5.2. Bộ nhớ bán dẫn 5.3. Bộ nhớ chính 5.4. Bộ nhớ cache 5.5. Bộ nhớ ngoài 5.6. Bộ nhớ ảo 5.7. Bộ nhớ trên máy tính cá nhân 8
5.2. Bộ nhớ bán dẫn 1. Phân loại 2. Mô hình cơ bản của chip nhớ 9
1. Phân loại Kiểu bộ nhớ Tiêu Khả năng xoá Cơ chế ghi Tính chuẩn khả biến Read Only Memory Mặt nạ (ROM) Bộ nhớ Không xoá Programmable ROM chỉ đọc được (PROM) Erasable PROM bằng tia cực tím, Không (EPROM) Bộ nhớ cả chip khả biến hầu như Bằng điện Electrically Erasable bằng điện, chỉ đọc PROM (EEPROM) mức từng byte Flash memory bằng điện, Bộ nhớ từng khối Random Access đọc-ghi bằng điện, Khả biến Bằng điện Memory (RAM) mức từng byte 10
ROM (Read Only Memory)  Bộ nhớ không khả biến  Lưu trữ các thông tin sau:  Thư viện các chương trình con  Các chương trình điều khiển hệ thống (BIOS)  Các bảng chức năng  Vi chương trình
ROM (tiếp)  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 12
RAM (Random Access Memory)  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 13
RAM (tiếp)  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  Giá thành rẻ  Thường dùng làm bộ nhớ chính 14
Các DRAM tiên tiến  Enhanced DRAM  Cache DRAM  Synchronous DRAM (SDRAM): làm việc được đồng bộ bởi xung clock  DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM)  Rambus DRAM (RDRAM)
2. Mô hình cơ bản của chip nhớ Từ nhớ 0 Từ nhớ 1 D0 A0 Từ nhớ 2 A1 Bộ . D1 Bộ giải Ma trận A2 đệm mã . nhớ . . . n dữ địa 2 x m bit . . . liệu . chỉ An-1 Dm-1 Từ nhớ 2n-1 Điều khiển đọc/ghi CS WE OE 16
Mô hình cơ bản của chip nhớ (tiếp)  Có n chân địa chỉ (An-1 ÷ A0) : vận chuyển vào chip nhớ được n bit địa chỉ đồng thời → trong chip nhớ có 2n từ nhớ.  Có m chân dữ liệu: (Dm-1 ÷ D0) : cho phép vận chuyển đồng thời được m bit dữ liệu → độ dài từ nhớ là m bit. → Dung lượng của chip nhớ là: 2n x m bit  Các chân tín hiệu điều khiển:  CS (Chip Select): tín hiệu điều khiển chọn chip nhớ làm việc  OE (Output Enable): tín hiệu điều khiển đọc dữ liệu của 1 từ nhớ đã được xác định.  WE (Write Enable): tín hiệu điều khiển ghi dữ liệu vào 1 từ nhớ đã được xác định. 17
Hoạt động của chip nhớ  Hoạt động đọc:  Các bit địa chỉ được đưa đến các chân địa chỉ.  Tín hiệu điều khiển chọn chip nhớ làm việc được đưa đến CS  Tín hiệu điều khiển đọc đưa đến OE  Dữ liệu từ ngăn nhớ tương ứng với địa chỉ đã có sẽ được đưa ra các chân dữ liệu. 18
Hoạt động của chip nhớ (tiếp)  Hoạt động ghi:  Các bit địa chỉ được đưa đến các chân địa chỉ  Dữ liệu cần ghi được đưa đến các chân dữ liệu  Tín hiệu điều khiển chọn chip được đưa đến CS  Tín hiệu điều khiển ghi được đưa đến WE  Dữ liệu từ các chân dữ liệu sẽ được ghi vào ngăn nhớ tương ứng. 19
5. Bộ nhớ máy tính 5.1. Tổng quan hệ thống nhớ 5.2. Bộ nhớ bán dẫn 5.3. Bộ nhớ chính 5.4. Bộ nhớ cache 5.5. Bộ nhớ ngoài 5.6. Bộ nhớ ảo 5.7. Bộ nhớ trên máy tính cá nhân 20