Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ: Bộ nhớ - GV. Chung Thùy Linh

Trong lĩnh vực Kiến trúc máy tính, bộ nhớ đóng vai trò cực kỳ quan trọng, là nền tảng quyết định hiệu suất và khả năng vận hành của mọi hệ thống điện toán. Việc hiểu rõ cấu trúc và chức năng của các loại bộ nhớ khác nhau không chỉ giúp tối ưu hóa thiết kế phần cứng mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của các phần mềm và ứng dụng. Tài liệu này sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về hệ thống bộ nhớ, từ các thành phần bên trong tốc độ cao đến các giải pháp lưu trữ ngoài dung lượng lớn, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc cân bằng giữa tốc độ, dung lượng và chi phí trong một hệ thống bộ nhớ phân cấp. Mục tiêu là trang bị kiến thức cơ bản về cách dữ liệu được lưu trữ và truy cập, một khía cạnh thiết yếu cho bất kỳ ai nghiên cứu về máy tính.

Sinh viên, kỹ sư và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực Khoa học Máy tính, Kỹ thuật Máy tính, đặc biệt là những người quan tâm đến Kiến trúc máy tính và hệ thống lưu trữ.

Tài liệu này trình bày một cách toàn diện về bộ nhớ trong Kiến trúc máy tính, bắt đầu với khái niệm phân cấp bộ nhớ và mối quan hệ nghịch đảo giữa tốc độ truy cập, dung lượng và chi phí trên mỗi bit. Hệ thống bộ nhớ được phân loại theo phương pháp truy cập (tuần tự, trực tiếp, ngẫu nhiên, liên kết) và kiểu vật lý (bán dẫn, từ tính, quang học), làm nổi bật sự đa dạng trong công nghệ lưu trữ. Cụ thể, tài liệu đi sâu vào bộ nhớ trong, bao gồm bộ nhớ chính (DRAM) và bộ nhớ đệm (SRAM) tích hợp trong CPU, giải thích vai trò của chúng trong việc tăng cường hiệu suất xử lý. Tiếp theo, tài liệu khám phá các loại bộ nhớ ngoài phổ biến như băng từ, đĩa từ (đĩa mềm, đĩa cứng), đĩa quang (CD, DVD, HD-DVD, Blu-ray Disc) và bộ nhớ Flash (USB, thẻ nhớ). Mỗi loại được minh họa bằng ví dụ về thời gian truy cập và dung lượng điển hình. Đặc biệt, tài liệu dành một phần đáng kể để giới thiệu về Hệ thống nhớ lưu trữ lớn: RAID, giải thích cách các ổ đĩa vật lý được tổ chức thành một ổ logic duy nhất để tăng dung lượng, cải thiện tốc độ truy cập thông qua truy cập song song và đảm bảo an toàn dữ liệu thông qua dự phòng. Các loại RAID phổ biến từ 0 đến 6 được trình bày cùng với sơ đồ ánh xạ dữ liệu. Nội dung này cung cấp một cái nhìn sâu sắc về cách các hệ thống máy tính hiện đại quản lý và tối ưu hóa việc lưu trữ dữ liệu, từ các thành phần cấp thấp đến các giải pháp lưu trữ cấp doanh nghiệp.