Bài giảng Kiến trúc máy tính Chương 4 Phạm Hoàng Sơn

KIẾN TRÚC MÁY TÍNH (TH152)

• Chương 1: Tổng quan về kiến trúc máy tính • Chương 2: Biểu diễn thông tin trong máy tính • Chương 3: Bộ xử lý trung tâm • Chương 4: Bộ nhớ bán dẫn (bộ nhớ trong) • Chương 5: Bộ nhớ ngoài • Chương 6: Nhập xuất

Phạm Hoàng Sơn 1

Nội dung

• Đặc điểm và phân cấp hệ thống nhơ trong

máy tính

• Phân loại bộ nhớ trong

– RAM – ROM – CACHE • Bộ nhớ ảo

Phạm Hoàng Sơn 2

Đặc điểm

• Được xây dựng từ các mạch bán dẫn • Dùng để lưu trữ thông tin. • Các loại bộ nhớ:

– Bộ nhớ bên trong bộ vi xử lý: Tập các thanh

ghi, bộ nhớ vi chương trình (đơn vị điều khiển) – Bộ nhớ trong gồm có bộ nhớ chính và bộ nhớ

Cache.

– Phương pháp truy cập của bộ nhớ trong là truy cập ngẫu nhiên hay truy cập liên kết (Cache)

Phạm Hoàng Sơn 3

Phân cấp bộ nhớ

Phạm Hoàng Sơn 4

Phân cấp bộ nhớ

5 Phạm Hoàng Sơn

Các loại bộ nhớ trong

• RAM • ROM • CACHE

Phạm Hoàng Sơn 6

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

• Chứa dữ liệu tạm thời khi máy tính hoạt động, bị

mất dữ liệu khi tắt máy tính.

• Trong RAM mỗi ô nhớ có 1 địa chỉ và có dung

lượng là 1 byte (8bits)

• Đặc trưng của RAM:

– Dung lượng – Tổ chức ô nhớ – Thời gian thâm nhập – Chu kỳ bộ nhớ

Phạm Hoàng Sơn 7

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

• RAM tĩnh (Static RAM)

– Được chế tạo theo công nghệ ECL (CMOS và

BiCMOS).

– Mỗi bit nhớ gồm có các cổng logic với độ 6 transistor

MOS, việc nhớ một dữ liệu là tồn tại nếu bộ nhớ được cung cấp điện.

– SRAM là bộ nhớ nhanh, việc đọc không làm huỷ nội dung của ô nhớ và thời gian thâm nhập bằng chu kỳ bộ nhớ.

Phạm Hoàng Sơn 8

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

• RAM động - Dynamic RAM

– 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

Phạm Hoàng Sơn 9

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM: Random Access Memory

• DRAM cải tiến

– SDRAM (Synchronous DRAM – DRAM đồng

bộ)

– DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) là cải tiến của bộ nhớ SDRAM với tốc độ truyền tải gấp đôi SDRAM

– RDRAM (Rambus RAM) hoạt động đồng bộ theo một hệ thống lặp và truyền dữ liệu theo một hướng

Phạm Hoàng Sơn 10

Bộ nhớ chỉ đọc (ROM: Read Only Memory)

• Được chế tạo bằng công nghệ bán dẫn. • Chương trình trong ROM được viết vào lúc chế

tạo nó.

• Thông thường, ROM chứa chương trình khởi động máy tính, chương trình điều khiển trong các thiết bị điều khiển tự động,...

Phạm Hoàng Sơn 11

Bộ nhớ chỉ đọc (ROM: Read Only memory)

• Các kiểu ROM

– PROM (Programable ROM): Chế tạo bằng các mối nối (cầu chì - có thể làm đứt bằng điện). Chương trình nằm trong PROM có thể được viết vào bởi người sử dụng bằng thiết bị đặc biệt và không thể xóa được.

Phạm Hoàng Sơn 12

Bộ nhớ chỉ đọc (ROM: Read Only memory)

• Các kiểu ROM

– EPROM (Erasable Programable ROM): Chế

tạo bằng nguyên tắt phân cực tĩnh điện. Chương trình nằm trong ROM có thể được viết vào (bằng điện) và có thể xóa (bằng tia cực tím - trung hòa tĩnh điện) để viết lại bởi người sử dụng.

Phạm Hoàng Sơn 13

Bộ nhớ chỉ đọc (ROM: Read Only memory)

• Các kiểu ROM

– EEPROM (Eletrically Erasable Programable ROM): Chế tạo bằng công nghệ bán dẫn. Chương trình nằm trong ROM có thể được viết vào và có thể xóa (bằng điện) để viết lại bởi người sử dụng.

Phạm Hoàng Sơn 14

Bộ nhớ chỉ đọc (ROM: Read Only memory)

• Các kiểu ROM

– ROM – BIOS (Basic Input/Output System):

được sử dụng để chứa các chương trình điều khiển cơ sở vào/ra trong máy tính. Ngoài ra nó còn thực hiện chức năng sau: • POST (Power On Selt Test): Kiểm tra phần cứng

máy tính.

• CMOS Setup: chương trình cài đặt cấu hình hệ

thống.

• Bootstrap Loader (Booting): tìm đọc hệ điều

hành

Phạm Hoàng Sơn 15

Bộ nhớ Cache

• Cache: là bộ nhớ nhanh, nó chứa lệnh và

dữ liệu thường xuyên dùng đến.

• là nơi trung chuyển giữa bộ vi xử lí và bộ

nhớ chính – Cache 1 (L1:Level 1) nằm bên trong CPU – Cache 2 (L2: Level 2) nằm bên ngoài CPU – Cache 3 (L3: Level 3) (cũng nằm bên ngioài

CPU)

Phạm Hoàng Sơn 16

Bộ nhớ Cache

• Nguyên tắt chung của Cache:

– Nguyên tắc về thời gian: cho biết các ô nhớ được hệ thống xử lý thâm nhập có khả năng sẽ được thâm nhập trong tương lai gần.

– Nguyên tắc về không gian: cho biết, bộ xử lý thâm nhập vào một ô nhớ thì có nhiều khả năng thâm nhập vào ô nhớ có địa chỉ kế tiếp do các lệnh được sắp xếp thành chuỗi có thứ tự.

Phạm Hoàng Sơn 17