Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 7: Bộ nhớ máy tính - Nguyễn Kim Khánh

Chia sẻ: Đặng Văn Hùng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:99

Thêm vào BST

Báo xấu

204
lượt xem 47
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 7: Bộ nhớ máy tính trình bày các kiến thức tổng quan về hệ thống nhớ, bộ nhớ bán dẫn, bộ nhớ chính, bộ nhớ cache, bộ nhớ ngoài, bộ nhớ ảo, hệ thống nhớ trên máy tính cá nhân.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 7: Bộ nhớ máy tính - Nguyễn Kim Khánh

NKK-HUT Kiến trúc máy tính Chương 7 BỘ NHỚ MÁY TÍNH Nguyễn Kim Khánh Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 26 May 2012 IT3030 1
NKK-HUT Nội dung học phần  Chương 1. Giới thiệu chung  Chương 2. Cơ bản về logic số  Chương 3. Hệ thống máy tính  Chương 4. Kiến trúc tập lệnh  Chương 5. Số học máy tính  Chương 6. Bộ xử lý  Chương 7. Bộ nhớ  Chương 8. Vào-ra  Chương 9. Kiến trúc máy tính tiên tiến 26May 26 May2012 2012 IT3030 2 
NKK-HUT Nội dung của chương 7 7.1. Tổng quan về hệ thống nhớ 7.2. Bộ nhớ bán dẫn 7.3. Bộ nhớ chính 7.4. Bộ nhớ cache 7.5. Bộ nhớ ngoài 7.6. Bộ nhớ ảo 7.7. Hệ thống nhớ trên máy tính cá nhân 26 May 2012 IT3030 3
NKK-HUT 7.1. Tổng quan về hệ thống nhớ 1. Các đặc trưng của hệ thống nhớ  Vị trí  Bên trong CPU:  tập thanh ghi  Bộ nhớ trong:  bộ nhớ chính  bộ nhớ cache  Bộ nhớ ngoài: các thiết bị nhớ  Dung lượng  Độ dài từ nhớ (tính bằng bit)  Số lượng từ nhớ 26 May 2012 IT3030 4
NKK-HUT Các đặc trưng của hệ thống nhớ (tiếp)  Đơn vị truyền  Từ nhớ  Khối nhớ  Phương pháp truy nhập  Truy nhập tuần tự (băng từ)  Truy nhập trực tiếp (các loại đĩa)  Truy nhập ngẫu nhiên (bộ nhớ bán dẫn)  Truy nhập liên kết (cache) 26 May 2012 IT3030 5
NKK-HUT Các đặc trưng của hệ thống nhớ (tiếp)  Hiệu năng (performance)  Thời gian truy nhập  Chu kỳ nhớ  Tốc độ truyền  Kiểu vật lý  Bộ nhớ bán dẫn  Bộ nhớ từ  Bộ nhớ quang 26 May 2012 IT3030 6
NKK-HUT Các đặc trưng của hệ thống nhớ (tiếp)  Các đặc tính vật lý  Khả biến / Không khả biến (volatile / nonvolatile)  Xoá được / không xoá được  Tổ chức 26 May 2012 IT3030 7
NKK-HUT  2.1.2 2. Phân cấp hệ thống nhớ 26 May 2012 IT3030 8
NKK-HUT Ví dụ hệ thống nhớ thông dụng Bé vi xö lý CPU Bé TËp Bé nhí nhí Bé nhí Bé nhí thanh Cache Cache chÝnh ngoµi ghi L2 L1 Bé nhí m¹ng Từ trái sang phải:  dung lượng tăng dần  tốc độ giảm dần  giá thành/1bit giảm dần 26 May 2012 IT3030 9
NKK-HUT 3. Phát hiện và hiệu chỉnh lỗi trong bộ nhớ  Nguyên tắc chung: cần tạo ra và lưu trữ thêm thông tin dư thừa.  Từ dữ liệu cần ghi vào bộ nhớ: m bit  Cần tạo ra và lưu trữ từ mã: k bit  Lưu trữ (m+k) bit  Khi đọc ra có các khả năng sau:  Không phát hiện thấy dữ liệu lỗi  Phát hiện thấy dữ liệu lỗi và có thể hiệu chỉnh dữ liệu thành đúng  Phát hiện thấy lỗi nhưng không có khả năng hiệu chỉnh  cần phát ra tín hiệu báo lỗi. 26 May 2012 IT3030 10
NKK-HUT Sơ đồ phát hiện và hiệu chỉnh lỗi Bé D÷ liÖu vµo m bit m bit D÷ liÖu ra m bit hiÖu chØnh vµ ®-a m bit k bit d÷ liÖu ra Bé Bé nhí Bé t¹o m· t¹o m· k Bé TÝn hiÖu b¸o lçi so s¸nh k bit m· k 26 May 2012 IT3030 11
NKK-HUT Ví dụ mã sửa lỗi Hamming (m=4, k=3) 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 bit bÞ sai 26 May 2012 IT3030 12
NKK-HUT 7.2. Bộ nhớ bán dẫn 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 26 May 2012 IT3030 13
NKK-HUT 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 26 May 2012 IT3030 14
NKK-HUT Các kiểu ROM  ROM mặt nạ:  thông tin được ghi khi sản xuất  rất đắt  PROM (Programmable ROM)  Cần thiết bị chuyên dụng để ghi bằng chương trình  chỉ ghi được một lần  EPROM (Erasable PROM)  Cần thiết bị chuyên dụng để ghi bằng chương trình  ghi được nhiều lần  Trước khi ghi lại, xóa bằng tia cực tím 26 May 2012 IT3030 15
NKK-HUT Các kiểu ROM (tiếp)  EEPROM (Electrically Erasable PROM)  Có thể ghi theo từng byte  Xóa bằng điện  Flash memory (Bộ nhớ cực nhanh)  Ghi theo khối  Xóa bằng điện 26 May 2012 IT3030 16
NKK-HUT RAM (Random Access Memory)  Bộ nhớ đọc-ghi (Read/Write Memory)  Khả biến  Lưu trữ thông tin tạm thời  Có hai loại: SRAM và DRAM (Static and Dynamic) 26 May 2012 IT3030 17
NKK-HUT SRAM (Static) – RAM tĩnh  Các bit được lưu trữ bằng các Flip-Flop  thông tin ổn định  Cấu trúc phức tạp  Dung lượng chip nhỏ  Tốc độ nhanh  Đắt tiền  Dùng làm bộ nhớ cache 26 May 2012 IT3030 18
NKK-HUT DRAM (Dynamic) – RAM động  Các bit được lưu trữ trên tụ điện  cần phải có mạch làm tươi  Cấu trúc đơn giản  Dung lượng lớn  Tốc độ chậm hơn  Rẻ tiền hơn  Dùng làm bộ nhớ chính 26 May 2012 IT3030 19
NKK-HUT  2.1.2 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) 26 May 2012 IT3030 20