Bài giảng Hệthống máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 1
8 September 2009 1
NKK-HUT
Hệthống máy tính
Chương 2
KIẾN TRÚC BỘNHỚ
Nguyễn Kim Khánh
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
8 September 2009 2
NKK-HUT
Nội dung học phần
Chương 1. Giới thiệu chung
Chương 2. Kiến trúc bộnhớ
Chương 3. Kiến trúc vào-ra
Chương 4. Kiến trúc bộxử lý
Chương 5. Kiến trúc máy tính tiên tiến
8 September 2009 3
NKK-HUT
2.1. Tổng quan vềhệthống nhớ
2.2. Bộnhớbán dẫn
2.3. Bộnhớchính
2.4. Bộnhớcache
2.5. Bộnhớảo
2.6. Hệthống lưu trữRAID
Nội dung
8 September 2009 4
NKK-HUT
2.1. Tổng quan vềhệthống nhớ
Vịtrí
Bên trong CPU:
tập thanh ghi
Bộnhớtrong:
bộnhớchính
bộnhớcache
Bộnhớngoài: các thiết bịnhớ
Dung lượng
Độ dài từnhớ(tính bằng bit)
Số lượng từnhớ
1. Các đặc trưng của hệthống nhớ
Bài giảng Hệthống máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 2
8 September 2009 5
NKK-HUT
Các đặc trưng của hệthống nhớ(tiếp)
Đơn vịtruyền
Từnhớ
Khối nhớ
Phương pháp truy nhập
Truy nhập tuần tự (băng từ)
Truy nhập trực tiếp (các loại đĩa)
Truy nhập ngẫu nhiên (bộnhớbán dẫn)
Truy nhập liên kết (cache)
8 September 2009 6
NKK-HUT
Các đặc trưng của hệthống nhớ(tiếp)
Hiệu năng (performance)
Thời gian truy nhập
Chu kỳnhớ
Tốc độ truyền
Kiểu vật lý
Bộnhớbán dẫn
Bộnhớtừ
Bộnhớquang
8 September 2009 7
NKK-HUT
Các đặc trưng của hệthống nhớ(tiếp)
Các đặc tính vật lý
Khảbiến / Không khảbiến
(volatile / nonvolatile)
Xoá được / không xoá được
Tổchức
8 September 2009 8
NKK-HUT
2. Phân cấp hệthống nhớ
Bài giảng Hệthống máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 3
8 September 2009 9
NKK-HUT
Ví dụhệthống nhớthông dụng
Từtrái sang phải:
dung lượng tăng dần
tốc độ giảm dần
giá thành/1bit giảm dần
8 September 2009 10
NKK-HUT
Nguyên lý cục bộhoá tham chiếu bộnhớ
Trong một khoảng thời gian đủ nhỏ CPU
thường chỉtham chiếu các thông tin
trong một khối nhớcục bộ
Ví dụ:
Cấu trúc chương trình tuần tự
Vòng lặp có thân nhỏ
Cấu trúc dữliệu mảng
8 September 2009 11
NKK-HUT
2.2. Bộnhớbán dẫn
Khảbiến
Bằng điện
bằng điện,
mức từng byte
Bộnhớ
đọc-ghi
Random Access
Memory (RAM)
bằng điện,
từng khối
Flash memory
bằng điện,
mức từng byte
Electrically Erasable
PROM (EEPROM)
bằng tia cực tím,
cảchip
Bộnhớ
hầu như
chỉ đọc
Erasable PROM
(EPROM)
Bằng điện
Programmable ROM
(PROM)
Không
khảbiến
Mặt nạ
Không xoá
được
Bộnhớ
chỉ đọc
Read Only Memory
(ROM)
Tính
khảbiến
Cơ chếghiKhả năng xoáTiêu
chuẩn
Kiểu bộnhớ
1. Phân loại
8 September 2009 12
NKK-HUT
ROM (Read Only Memory)
Bộnhớkhông khảbiến
Lưu trữcác thông tin sau:
Thư viện các chương trình con
Các chương trình điều khiển hệthống (BIOS)
Các bảng chức năng
Vi chương trình
Bài giảng Hệthống máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 4
8 September 2009 13
NKK-HUT
Các kiểu ROM
ROM mặt nạ:
thông tin được ghi khi sản xuất
rất đắt
PROM (Programmable ROM)
Cần thiết bịchuyên dụng để ghi bằng chương
trình Æchỉ ghi được một lần
EPROM (Erasable PROM)
Cần thiết bịchuyên dụng để ghi bằng chương
trình Æghi được nhiều lần
Trước khi ghi lại, xóa bằng tia cực tím
8 September 2009 14
NKK-HUT
Các kiểu ROM (tiếp)
EEPROM (Electrically Erasable PROM)
Có thểghi theo từng byte
Xóa bằng điện
Flash memory (Bộnhớcực nhanh)
Ghi theo khối
Xóa bằng điện
8 September 2009 15
NKK-HUT
RAM (Random Access Memory)
Bộnhớ đọc-ghi (Read/Write Memory)
Khảbiến
Lưu trữthông tin tạm thời
Có hai loại: SRAM và DRAM
(Static and Dynamic)
8 September 2009 16
NKK-HUT
SRAM (Static) – RAM tĩnh
Các bit được lưu trữbằng các Flip-Flop
Æthông tin ổn định
Cấu trúc phức tạp
Dung lượng chip nhỏ
Tốc độ nhanh
Đắt tiền
Dùng làm bộnhớcache
Bài giảng Hệthống máy tính
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN 5
8 September 2009 17
NKK-HUT
DRAM (Dynamic) – RAM động
Các bit được lưu trữtrên tụ điện
Æcần phải có mạch làm tươi
Cấu trúc đơn giản
Dung lượng lớn
Tốc độ chậm hơn
Rẻtiền hơn
Dùng làm bộnhớchính
8 September 2009 18
NKK-HUT
Một sốDRAM tiên tiến
Enhanced DRAM
Cache DRAM
Synchronous DRAM (SDRAM): làm việc
được đồng bộbởi xung clock
DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
8 September 2009 19
NKK-HUT
2. Tổchức của chip nhớ
Sơ đồ cơ bản của chip nhớ
8 September 2009 20
NKK-HUT
Các tín hiệu của chip nhớ
Các đường địa chỉ: An-1 ÷A0 Æcó 2ntừnhớ
Các đường dữliệu: Dm-1 ÷D0Æ độ dài từ
nhớ= m bit
Dung lượng chip nhớ= 2nxm bit
Các đường điều khiển:
Tín hiệu chọn chip CS (Chip Select)
Tín hiệu điều khiển đọc OE (Output Enable)
Tín hiệu điều khiển ghi WE (Write Enable)
(Các tín hiệu điều khiển thường tích cực với mức 0)