Bài thuyết trình Cấu trúc máy tính - Chương 5: Bộ nhớ cache

Bài thuyết trình Cấu trúc máy tính - Chương 5: Bộ nhớ cache, trình bày các nội dung chính: tổng quan về hệ thống bộ nhớ máy tính, nguyên tắc bộ nhớ cache, các yếu tố của thiết kế cache, cấu tạo cache pentium II, ứng dụng. Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành Cấu trúc máy tính.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài thuyết trình Cấu trúc máy tính - Chương 5: Bộ nhớ cache CHƯƠNG 4 BỘ NHỚ Môn:Cấu Trúc Máy Tính CACHE GV: Nguyễn Minh Ngọc Nhóm: 2 Danh sách nhóm 1 Nguyễn Tấn Cường 11050881 2 Nguyễn Đình Binh 11075991 3 Đỗ Thanh Bình 11039221 4 Đinh Văn Công 11074481 5 Đỗ Tiến Công 11233421 6 Nguyễn Thanh Hải 11238031 Mục Lục 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BỘ NHỚ MÁY TÍNH NGUYÊN TẮC BỘ NHỚ CACHE 2 3 CÁC YẾU TỐ CỦA THIẾT KẾ CACHE CẤU TẠO CACHE PENTIUM  II                  4 5 ỨNG DỤNG I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BỘ NHỚ MÁY TÍNH :     ­ Đặc trưng chính của hệ thống bộ nhớ     ­ Hệ thống cấp bậc bộ nhớ    1. Đặc trưng chính của hệ thống bộ nhớ :        ­ Vị trí: Bộ nhớ máy tính bao gồm cả hai loại bộ nhớ  trong     và ngoài. Bộ nhớ trong của máy tính  thường được đề cập đến như bộ nhớ chính. Bộ nhớ ngoài  của máy tính gồm các thiết bị lưu trữ ngoại vi, như đĩa và  băng từ, vốn có thể truy cập được đối với CPU thông qua  các bộ điều khiển nhập/xuất.      ­ Dung lượng: Với bộ nhớ trong, dung lượng  thường được biểu diễn dưới dạng byte. (1 byte = 8 bit)  hay word. Các độ dài word phổ biến là 8, 16, và 32 bit.  ­ Word: Đơn vị tự nhiên của tổ chức máy tính. Kích thước  của một word thường bằng với số bit được sử dụng để biểu  diễn một số hay độ dài của chỉ thị.  ­  Các đơn vị khả định địa chỉ: Trong nhiều hệ  thống, đơn vị khả định địa chỉ là word. Mặc dù vậy, có một  số hệ thống cho phép định địa chỉ ở mức byte. Trong mọi  trường hợp, mối quan hệ giữa độ dài A của một địa chỉ và  số N các đơn vị khả định địa chỉ là 2A = N. ­  Đơn vị truyền: Đối với bộ nhớ chính, đây là số  bit đọc/ghi vào bộ nhớ tại một thời điểm. Đơn vị truyền  không nhất thiết bằng một word hay một đơn vị khả định  địa chỉ. Với bộ nhớ ngoài, dữ liệu thường được truyền theo   Phương thức truy cập: Đây là một trong những yếu tố  rõ nhất giúp phân biệt các kiểu bộ nhớ. Có bốn loại  phương thức truy cập:          + Truy cập tuần tự: Bộ nhớ được tổ chức thành  các đơn vị dữ liệu gọi là bản ghi. Việc truy cập phải được  thực hiện theo một dãy tuyến tính cụ thể. Thông tin địa chỉ  được lưu trữ được dùng để phân tách các bản ghi và hỗ trợ  quá trình tìm kiếm lấy thông tin. Một bộ phận đọc/ghi dùng  chung được sử dụng. Bộ phận này phải được di chuyển từ  vị trí hiện thời của nó đến vị trí được yêu cầu, quét qua và  từ chối các bản ghi trung gian.           + Truy cập ngẫu nhiên: Mỗi vị trí khả định địa chỉ  trong bộ nhớ có mô tả cơ chế định địa chỉ vật lý duy nhất.  Thời gian truy cập một vị trí cho trước độc lập với dãy các  truy cập trước đó và không thay đổi. Do đó, bất kỳ một vị trí  nào cũng có thể được chọn ngẫu nhiên và được định địa           + Truy cập trực tiếp: Cũng như với truy cập tuần tự,  truy cập trực tiếp bao gồm việc dùng chung một bộ  phận đọc/ghi. Tuy nhiên, các khối hay bản ghi riêng lẻ có  một địa chỉ duy nhất dựa trên vị trí vật lý. Việc truy  cập được thực hiện thông qua truy cập trực tiếp cộng với  tìm kiếm tuần tự, đếm, hay chờ để đến được vị trí cuối cùng  .        + Liên kết: Đây là kiểu truy cập ngẫu nhiên bộ nhớ  cho phép thực hiện việc so sánh các vị trí bit có yêu cầu  trong một word phục vụ cho việc đối sánh đặc biệt nào đó,  và có thể thực hiện thao tác này cùng một lúc cho tất cả  các word.   +Thời gian truy cập: Đối với bộ nhớ truy cập ngẫu  nhiên, đây là thời gian cần thiết để thực hiện một thao tác  đọc hay ghi, tức là thời gian từ lúc một địa chỉ có mặt trong  bộ nhớ cho đến lúc dữ liệu được lưu trữ xong hoặc đã sẵn  sàng để sử dụng.         + Thời gian chu kỳ bộ nhớ: Khái niệm này chủ  yếu được áp dụng cho bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên và bao  gồm thời gian truy cập cộng với bất kỳ thời gian phụ thêm  nào được yêu cầu trước khi truy cập thứ hai có thể được  thực hiện.        + Tốc độ truyền: Đây là tốc độ truyền dữ liệu vào/ra  một đơn vị bộ nhớ. Với bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, giá trị  này bằng 1/(Thời gian Chu kỳ).Với bộ nhớ truy cập không  ngẫu nhiên, quan hệ sau đây được duy trì:  ­ Kiểu vật lý: Hiện nay có hai kiểu vật lý phổ biến nhất là  bộ nhớ bán dẫn, sử dụng công nghệ LSI hay VLSI, và bộ  nhớ với bề mặt từ hóa, được dùng cho đĩa và băng từ.    ­ Đặc tính vật lý: Nhiều đặc tính vật lý của sự lưu trữ dữ  liệu là rất quan trọng. Trong một bộ nhớ khả biến, thông tin  phân rã một cách tự nhiên hoặc bị mất đi khi nguồn điện bị  tắt. Trong một bộ nhớ bất biến, thông tin một khi đã được  ghi sẽ được lưu giữ mà không bị thoái hóa. Các bộ nhớ có  bề mặt từ hóa thuộc loại bất biến. Bộ nhớ bán dẫn có thể  khả biến hoặc bất biến. Bộ nhớ không thể xóa thì không  thể thayđổi được, ngoại trừ việc phá hủy đơn vị lưu trữ. Bộ  nhớ bán dẫn kiểu này được biết đến với tên gọi bộ nhớ  chỉ đọc (ROM).  2.Hệ thống cấp bậc bộ nhớ : ...