Bộ môn Kỹ thuật Máy tính chương 6: vai trò của bộ nhớ chính - Phạm Tường - Nguyễn Quốc Hải Tuấn

6.1 Vai trò của bộ nhớ chính Bộ nhớ chính (main memory) là đơn vị chứa chương trình và dữ liệu trong quá trình hoạt động của máy tính Chương trình được nạp vào bộ nhớ chính trước khi được thực thi bởi bộ xử lý.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bộ môn Kỹ thuật Máy tính chương 6: vai trò của bộ nhớ chính - Phạm Tường - Nguyễn Quốc Hải Tuấn Khoa KH & KT Máy tính Khoa Boä moân Kyõ thuaät Maùy tính Phaïm Töôøng Haûi ng Nguyeãn Quoác Tuaán Tài liệu tham khảo “Computer Organization and Design: the hardware/software interface”, John L. Hennessy & David A. Patterson, Second Edition, MORGAN KAUFMANN PUBLISHERS, INC. 1998 “Computer Architecture: a quantitative approach”, John L. Hennessy & David A. Patterson, Third Edition, MORGAN KAUFMANN PUBLISHERS, INC. 2002 Kiến trúc Máy tính - Chap 06 2 Chương 6. Kiến trúc Máy tính - Chap 06 3 6.1 Vai trò của bộ nhớ chính Bộ nhớ chính (main memory) là đơn vị chứa chương trình và dữ liệu trong quá trình hoạt động của máy tính Chương trình được nạp vào bộ nhớ chính trước khi được thực thi bởi bộ xử lý • Chương trình gồm nhiều câu lệnh xếp kế tiếp nhau trong bộ nhớ chính • Trong quá trình thực thi chương trình, các câu lệnh chứa trong bộ nhớ chính lần lượt được đọc và thực thi bởi bộ xử lý Dữ liệu liên quan đến chương trình bao gồm • Số liệu đầu vào: được nạp vào bộ nhớ chính cùng với chương trình • Kết quả cuối cùng: được ghi vào bộ nhớ chính trước khi thể hiện ra bên ngoài • Kết quả trung gian: đa phần cũng được ghi tạm vào bộ nhớ chính trong quá trình thực thi chương trình Kiến trúc Máy tính - Chap 06 4 6.1 ... Chương trình và dữ liệu sẽ được lấy ra khỏi bộ nhớ chính (thực chất là ghi chồng lên !) sau khi kết thúc thực thi Các hoạt động liên quan đến bộ nhớ chính • Ghi các câu lệnh của chương trình • Ghi số liệu đầu vào • Ghi kết quả và kết quả trung gian • Đọc câu lệnh • Đọc số liệu đầu vào và kết quả trung gian (đọc toán hạng) Các công nghệ hiện thực bộ nhớ • Chuyển mạch điện từ (relay) • Xuyến từ • Bộ nhớ bán dẫn: ROM, SRAM, DRAM • Đĩa từ Kiến trúc Máy tính - Chap 06 5 6.1 ... Kiến trúc bộ nhớ chính Ñieàu khieån ÑOÏC/GHI 0ù 1ù 2ù 3ù 4ù 5ù 6 Thanh ghi ñòa chæ Maïch giaûi maõ choïn oâ nhôù choïn oâ nhôù Ñòa chæ OÂ nhôù Vuøng nhôù • Vùng nhớ ÏC I O H • Thanh ghi địa chỉ Ñ G • Mạch giải mã chọn ô nhớ • Thanh ghi dữ liệu Thanh ghi döõ lieäu • Các tác vụ liên quan đến bộ nhớ Tác vụ đọc ô nhớ Tác vụ ghi ô nhớ Döõ lieäu Kiến trúc Máy tính - Chap 06 6 6.2 Bộ nhớ phân cấp Người sử dụng đòi hỏi gì về bộ nhớ • Dung lượng vô tận • Tốc độ nhanh • Giá thành thấp Mâu thuẫn giữa những đòi hỏi trên • Mâu thuẫn giữa dung lượng và tốc độ • Mâu thuẫn giữa dung lượng và giá thành • Mâu thuẫn giữa tốc độ và giá thành Liệu có chăng 1 giải pháp khả thi cho các đòi hỏi trên ? Khảo sát và phân tích cách làm của một đọc giả trong thư viện Liên tưởng đến hoạt động của bộ nhớ ? Kiến trúc Máy tính - Chap 06 7 6.2 ... Nguyên lý phân bổ vị trí (principle of locality) • Các nguyên lý này được rút ra dựa trên khảo sát việc truy xuất bộ nhớ khi thực thi chương trình • Phân bổ về thời gian (temporal locality): nếu 1 phần tử dữ liệu/chương trình được truy xuất, phần tử này sẽ lại được truy xuất trong tương lai gần • Phân bổ về không gian (spatial locality): nếu 1 phấn tử dữ liệu/chương trình được truy xuất, các phần tử lân cận phần tử trên sẽ được truy xuất trong tương lai gần • Suy nghiệm các nguyên lý trên đối với việc truy xuất chương trình và dữ liệu Liên tưởng đến việc truy xuất sách trong thư viện Giải pháp nào khi áp dụng cho bộ nhớ ? • Kiến trúc ra sao ? • Hiệu quả đạt được thế nào ? Kiến trúc Máy tính - Chap 06 8 6.2 ... Các nguyên lý phân bổ được khai thác nhờ vào kiến trúc của bộ nhớ phân cấp (memory hierarchy) • Một bộ nhớ phân cấp sẽ bao gồm nhiều cấp (level) bộ nhớ với tốc độ và kích thước khác nhau • Bộ nhớ có tốc độ càng nhanh thì đơn giá/bit càng cao ...