Bài giảng Kiến trúc và tổ chức máy tính: Chương 4 - ThS. Trần Quang Hải Bằng

Bài giảng Kiến trúc và tổ chức máy tính - Chương 4: Bộ nhớ máy tính. Nội dung chính trong chương này: Tổng quan về hệ thống nhớ, bộ nhớ bán dẫn, bộ nhớ chính, bộ nhớ đệm nhanh, bộ nhớ ngoài. Mời các bạn tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kiến trúc và tổ chức máy tính: Chương 4 - ThS. Trần Quang Hải Bằng KIẾN TRÚC VÀ TỔ CHỨC MÁY TÍNH (Computer Organization and Architecture) Chương 4 Bộ nhớ máy tính bangtqh@utc2.edu.vn Nội dung 1. Tổng quan về hệ thống nhớ – Đặc trưng của hệ thống nhớ – Phân cấp hệ thống nhớ 2. Bộ nhớ bán dẫn – Phân loại – Tổ chức chip nhớ – Thiết kế module nhớ bán dẫn 3. Bộ nhớ chính 4. Bộ nhớ đệm nhanh – Nguyên tắc chung của cache – Các phương pháp ánh xạ 5. Bộ nhớ ngoài bangtqh@utc2.edu.vn Chương 4 - Bộ nhớ máy tính 2 4.1. Tổng quan về hệ thống nhớ Các đặc trưng của hệ thống nhớ – Vị trí (location) • Bên trong Bộ xử lý: Các thanh ghi • Bộ nhớ trong: Bộ nhớ chính; Bộ nhớ cache • Bộ nhớ ngoài: Đĩa từ, băng từ, Đĩa quang – Dung lượng (capacity) • Độ dài ngăn nhớ (tính bằng bit: 16 bit, 32 bit, 64bit) • Số lượng ngăn nhớ – Đơn vị truyền (unit of transfer) • Truyền theo từ nhớ (word) • Truyền theo khối nhớ (block) bangtqh@utc2.edu.vn Chương 4 - Bộ nhớ máy tính 3 4.1. Tổng quan về hệ thống nhớ (tt) Các đặc trưng (tiếp) – Phương pháp truy nhập (access method) • Truy nhập tuần tự (băng từ) • Truy nhập trực tiếp (đĩa từ, đĩa quang) • Truy nhập ngẫu nhiên (bộ nhớ trong) • Truy nhập liên kết (bộ nhớ cache) – Kiểu vật lý của bộ nhớ (physical type) • Bộ nhớ bán dẫn • Bộ nhớ từ: băng từ và đĩa từ • Bộ nhớ quang: đĩa quang – Các đặc trưng vật lý (physical characteristics) • Bộ nhớ khả biến / không khả biến • Bộ nhớ xóa được / không xóa được bangtqh@utc2.edu.vn Chương 4 - Bộ nhớ máy tính 4 4.1. Tổng quan về hệ thống nhớ (tt) Các đặc trưng (tiếp) – Hiệu năng • Thời gian truy nhập • Chu kỳ nhớ • Tốc độ truyền bangtqh@utc2.edu.vn Chương 4 - Bộ nhớ máy tính 5 Phân cấp hệ thống nhớ Bộ xử lý Bộ nhớ Tập Bộ mạng Cache Cache Bộ thanh nhớ thi L1 L2 chính nhớ ngoài Từ trái sang phải: Dung lượng tăng dần Tốc độ trao đổi dữ liệu giảm dần Giá thành /1 bit giảm dần Tần xuất truy cập bởi CPU giảm dần Mức trái chứa 1 phần dữ liệu của mức phải bangtqh@utc2.edu.vn Chương 4 - Bộ nhớ máy tính 6 4.2. Bộ nhớ bán dẫn Phân loại bộ nhớ bán dẫn Kiểu bộ nhớ Tiêu chuẩn Khả năng xóa Cơ chế ghi Khả biến Read Only Memory Mặt nạ (ROM) Bộ nhớ chỉ Không xóa Programmable ROM đọc được (PROM) Erasable PROM Bằng tia cực Không (EPROM) Hầu như tím Electrically Erasable PROM chỉ đọc Bằng điện (EEPROM) từng byte Bằng điện Flash memory Bộ nhớ từng khối Bằng điện Random Access Memory Đọc-Ghi Bằng điện Có (RAM) từng byte bangtqh@utc2.edu.vn Chương 4 - Bộ nhớ máy tính 7 ROM (Read Only Memory) Bộ nhớ không khả biến Lưu trữ các thông tin: – Thư viện các chương trình con – Các chương trình điều kiển hệ thống – Các bảng chức năng – Vi chương trình bangtqh@utc2.edu.vn Chương 4 - Bộ nhớ máy tính 8 Các kiểu ROM ROM mặt nạ (ROM cố định): – Thông tin được ghi ngay khi sản xuất – Rất đắt PROM (Programmble ROM): – Khi sản xuất chưa ghi dữ liệu – Cần thiết bị chuyên dùng để ghi bằng chương trình, chỉ ghi được một lần EPROM (Erasable PROM): – Khi sản xuất chưa ghi dữ liệu – Cần thiết bị chuyên dụng để ghi bằng chương trình, ghi được nhiều lần – Trước khi ghi lại, phải xóa bằng tia cực tím bangtqh@utc2.edu.vn Chương 4 - Bộ nhớ máy tính 9 Các kiểu ROM (tt) EEPROM (Electrically Erasable PROM): – Có thể ghi theo từng byte – Xóa bằng điện – Ghi lâu hơn đọc Flash memory (bộ nhớ cực nhanh) – Ghi theo khối – Xóa bằng điện bangtqh@utc2.edu.vn Chương 4 - Bộ nhớ máy tính 10 RAM (Random Access Memory) Bộ nhớ đọc / ghi Khả biến Lưu trữ thông tin tạm thời Có hai loại RAM: – SRAM (Static RAM) – DRAM (Dynamic RAM) bangtqh@utc2.edu.vn Chương 4 - Bộ nhớ máy tính 11 Các kiểu RAM (tt) SRAM (Ram tĩnh) – Các bit được lưu trữ bằng các Flip-Flop – Không cần mạch làm tươi – Cấu trúc phức tạp hơn DRAM – Dung lượng nhỏ – Tốc độ nhanh hơn DRAM – Đắt hơn DRAM – Dùng làm bộ nhớ cache bangtqh@utc2.edu.vn ...