Bài giảng Hệ thống máy tính (Computer Systems): Chương 2 - Nguyễn Kim Khánh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:80

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Hệ thống máy tính (Computer Systems): Chương 2 - Bộ nhớ máy tính" cung cấp cho học viên những nội dung về: tổng quan hệ thống nhớ, bộ nhớ chính, bộ nhớ đệm (cache), bộ nhớ ngoài, bộ nhớ ảo;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hệ thống máy tính (Computer Systems): Chương 2 - Nguyễn Kim Khánh

NKK-HUST Hệ thống máy tính Chương 2 BỘ NHỚ MÁY TÍNH Nguyễn Kim Khánh Trường Đại học Bách khoa Hà Nội CS-HEDSPI2019 Computer Systems 69
NKK-HUST Nội dung học phần Chương 1. Tổng quan hệ thống máy tính Chương 2. Bộ nhớ máy tính Chương 3. Hệ thống vào-ra Chương 4. Các kiến trúc song song CS-HEDSPI2019 Computer Systems 70
NKK-HUST Nội dung của chương 2 2.1. Tổng quan hệ thống nhớ 2.2. Bộ nhớ chính 2.3. Bộ nhớ đệm (cache) 2.4. Bộ nhớ ngoài 2.5. Bộ nhớ ảo CS-HEDSPI2019 Computer Systems 71
NKK-HUST 2.1. Tổng quan hệ thống nhớ 1. Các đặc trưng của bộ nhớ n Vị trí n Bên trong CPU: n tập thanh ghi n Bộ nhớ trong: n bộ nhớ chính n bộ nhớ đệm (cache) n Bộ nhớ ngoài: n các thiết bị lưu trữ n Dung lượng n Độ dài từ nhớ (tính bằng bit) n Số lượng từ nhớ CS-HEDSPI2019 Computer Systems 72
NKK-HUST Các đặc trưng của bộ nhớ (tiếp) n Đơn vị truyền n Từ nhớ n Khối nhớ n Phương pháp truy nhập n Truy nhập tuần tự (băng từ) n Truy nhập trực tiếp (các loại đĩa) n Truy nhập ngẫu nhiên (bộ nhớ bán dẫn) n Truy nhập liên kết (cache) CS-HEDSPI2019 Computer Systems 73
NKK-HUST Các đặc trưng của bộ nhớ (tiếp) n Hiệu năng (performance) n Thời gian truy nhập n Chu kỳ nhớ n Tốc độ truyền n Kiểu vật lý n Bộ nhớ bán dẫn n Bộ nhớ từ n Bộ nhớ quang CS-HEDSPI2019 Computer Systems 74
NKK-HUST Các đặc trưng của bộ nhớ (tiếp) n Các đặc tính vật lý n Khả biến / Không khả biến (volatile / nonvolatile) n Xoá được / không xoá được n Tổ chức CS-HEDSPI2019 Computer Systems 75
NKK-HUST 2. Phân cấp bộ nhớ Bộ vi xử lý CPU Tập Thiết bị Bộ nhớ thanh Cache lưu trữ chính ghi (HDD, SSD) Bộ nhớ mạng Từ trái sang phải: n dung lượng tăng dần n tốc độ giảm dần n giá thành cùng dung lượng giảm dần CS-HEDSPI2019 Computer Systems 76
NKK-HUST Công nghệ bộ nhớ Công nghệ Thời gian Giá thành/GiB bộ nhớ truy nhập (2012) SRAM 0,5 – 2,5 ns $500 – $1000 DRAM 50 – 70 ns $10 – $20 Flash memory 5.000 – 50.000 ns $0,75 – $1 HDD 5 – 20 ms $0,05 – $0,1 n Bộ nhớ lý tưởng n Thời gian truy nhập như SRAM n Dung lượng và giá thành như ổ đĩa cứng CS-HEDSPI2019 Computer Systems 77
NKK-HUST Nguyên lý cục bộ hoá tham chiếu bộ nhớ n Trong một khoảng thời gian đủ nhỏ CPU thường chỉ tham chiếu các thông tin trong một khối nhớ cục bộ n Ví dụ: n Cấu trúc chương trình tuần tự n Vòng lặp có thân nhỏ n Cấu trúc dữ liệu mảng CS-HEDSPI2019 Computer Systems 78
NKK-HUST 2.2. Bộ nhớ chính 1. Bộ nhớ bán dẫn 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 CS-HEDSPI2019 Computer Systems 79
NKK-HUST ROM (Read Only Memory) n Bộ nhớ không khả biến n Lưu trữ các thông tin sau: n Thư viện các chương trình con n Các chương trình điều khiển hệ thống (BIOS) n Các bảng chức năng n Vi chương trình CS-HEDSPI2019 Computer Systems 80
NKK-HUST Các kiểu ROM n ROM mặt nạ: n thông tin được ghi khi sản xuất n PROM (Programmable ROM) n Cần thiết bị chuyên dụng để ghi n Chỉ ghi được một lần n EPROM (Erasable PROM) n Cần thiết bị chuyên dụng để ghi n Xóa được bằng tia tử ngoại n Ghi lại được nhiều lần n EEPROM (Electrically Erasable PROM) n Có thể ghi theo từng byte n Xóa bằng điện CS-HEDSPI2019 Computer Systems 81
NKK-HUST Bộ nhớ Flash n Ghi theo khối n Xóa bằng điện n Dung lượng lớn CS-HEDSPI2019 Computer Systems 82
NKK-HUST RAM (Random Access Memory) n Bộ nhớ đọc-ghi (Read/Write Memory) n Khả biến n Lưu trữ thông tin tạm thời n Có hai loại: SRAM và DRAM (Static and Dynamic) CS-HEDSPI2019 Computer Systems 83
NKK-HUST SRAM (Static) – RAM tĩnh n Các bit được lưu trữ bằng các Flip-Flop à thông tin ổn định n Cấu trúc phức tạp n Dung lượng chip nhỏ n Tốc độ nhanh n Đắt tiền n Dùng làm bộ nhớ cache CS-HEDSPI2019 Computer Systems 84
NKK-HUST DRAM (Dynamic) – RAM động n Các bit được lưu trữ trên tụ điện à cần phải có mạch làm tươi n Cấu trúc đơn giản n Dung lượng lớn n Tốc độ chậm hơn n Rẻ tiền hơn n Dùng làm bộ nhớ chính CS-HEDSPI2019 Computer Systems 85
NKK-HUST Một số DRAM tiên tiến thông dụng n Cải tiến để tăng tốc độ n Synchronous DRAM (SDRAM): làm việc được đồng bộ bởi xung clock n DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM) n DDR3, DDR4 CS-HEDSPI2019 Computer Systems 86
NKK-HUST Tổ chức của chip nhớ § Sơ đồ cơ bản của chip nhớ A0 D0 A1 D1 . . Chip nhớ . . 2n x m bit . An-1 . m-bit Dm-1 CS WE OE CS-HEDSPI2019 Computer Systems 87
NKK-HUST Các tín hiệu của chip nhớ n Các đường địa chỉ: An-1 ÷ A0 à có 2n từ nhớ n Các đường dữ liệu: Dm-1 ÷ D0 à độ dài từ nhớ = m bit n Dung lượng chip nhớ = 2n x m bit n Các đường điều khiển: n Tín hiệu chọn chip CS (Chip Select) n Tín hiệu điều khiển đọc OE (Output Enable) n Tín hiệu điều khiển ghi WE (Write Enable) (Các tín hiệu điều khiển thường tích cực với mức 0) CS-HEDSPI2019 Computer Systems 88