Giáo trình Cấu trúc máy tính (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

Giáo trình Cấu trúc máy tính (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng) được biên soạn nhằm cung cấp cho sinh viên các kiến thức về cấu trúc máy tính của nghề Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính. Giáo trình được chia thành 2 phần, phần 2 trình bày những nội dung về: chức năng và nguyên lý hoạt động của các loại bộ nhớ; phương pháp lưu trữ dữ liệu đối với bộ nhớ ngoài; cài đặt được chương trình và các lệnh điều khiển cơ bản trong Assembly;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Cấu trúc máy tính (Nghề: Kỹ thuật sửa chữa, lắp ráp máy tính - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô 65 CHƢƠNG 4: BỘ NHỚ Mã chƣơng: MH 10-04 Mục tiêu - Mô tả đƣợc các cấp bộ nhớ; - Trình bày cách thức vận hành của các loại bộ nhớ; - Đánh giá đƣợc hiệu năng hoạt động của các loại bộ nhớ; - Thực hiện các thao tác an toàn với máy tính. 1.Phân loại bộ nhớ Mục tiêu: Hiểu được các cấp bộ nhớ và cách thức vận hành 1.1. Phân loại bộ nhớ theo phƣơng pháp truy nhập Bộ nhớ chứa chƣơng trình, nghĩa là chứa lệnh và số liệu. Ngƣời ta phân biệt bộ nhớ theo truy nhập nhƣ sau: - Bộ nhớ truy nhập ngẫy nhiên: Đây là loại bộ nhớ mà khi ta muốn truy nhập đến một phần tử bất kỳ của nó, không cần phải truy nhập lần lƣợt qua tất cả các phần tử đứng trƣớc nó. Chính vì vậy mà thời gian truy nhập đến các phần tử nhớ trong trƣờng hợp này không phụ thuộc vào vị trí của các phần tử nhớ (đĩa cứng,...). - Bộ nhớ truy nhập tuần tự: Đây là loại bộ nhớ mà khi chúng ta muốn truy nhập đến một phần tử bất kỳ của nó thì phải truy nhập lần lƣợt qua tất cả các phần tử nhớ trƣớc nó. 1.2.Phân loại theo đọc ghi của bộ nhớ Tùy theo chức năng mà bộ nhớ có thể có những khả năng đọc/ghi thông tin khác nhau. - Có những loại bộ nhớ chỉ có thể đọc thông tin từ chúng mà không thể ghi thông tin ra chúng thƣờng gọi là ROM (Read Only Memory). - Có những loại bộ nhớ vừa có thể đọc thông tin lại vừa có thể ghi thông tin ra chúng, thƣờng gọi là RAM (Random Access Memory). 66 2. Các loại bộ nhớ bán dẫn Mục tiêu: Nắm được đặc điểm và các loại bộ nhớ bán dẫn. Biết tổ chức chíp nhớ và cách tăng dung lượng bộ nhớ. 2.1.ROM (Read Only Memory) 2.1.1. Đặc điểm ROM Bộ nhớ chỉ đọc ROM cũng đƣợc chế tạo bằng công nghệ bán dẫn. Bộ nhớ mà các phần tử nhớ của nó có trạng thái cố định, thông tin lƣu giữ trong ROM cũng cố định và thậm chí không bị mất ngay cả khi mất điện. Chƣơng trình trong ROM đƣợc viết vào lúc chế tạo nó. ROM là bộ nhớ không khả biến . Lƣu trữ các thông tin sau:  Thƣ viện các chƣơng trình con  Các chƣơng trình điều khiển hệ thống (BIOS)  Các bảng chức năng  Vi chƣơng trình 2.1.2. Các loại ROM  ROM mặt nạ: thông tin đƣợc ghi khi sản xuất, rất đắt.  PROM (Programmable ROM): Cần thiết bị chuyên dụng để ghi bằng chƣơng trình  chỉ ghi đƣợc một lần.  EPROM (Erasable PROM): Cần thiết bị chuyên dụng để ghi bằng chƣơng trình  ghi đƣợc nhiều lần. Trƣớc khi ghi lại, xóa bằng tia cực tím.  EEPROM (Electrically Erasable PROM): Có thể ghi theo từng byte, xóa bằng điện.  Flashmemory (Bộ nhớ cực nhanh): Ghi theo khối, xóa bằng điện. 67 2.2.RAM (Random Access Memory) 2.2.1. Đặc điểm RAM là một loại bộ nhớ chính của máy tính. RAM đƣợc gọi là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên vì nó có đặc tính: thời gian thực hiện thao tác đọc hoặc ghi đối với mỗi ô nhớ là nhƣ nhau, cho dù đang ở bất kỳ vị trí nào trong bộ nhớ. Mỗi ô nhớ của RAM đều có một địa chỉ. Thông thƣờng, mỗi ô nhớ là một byte (8 bit); tuy nhiên hệ thống lại có thể đọc ra hay ghi vào nhiều byte (2, 4, 8 byte). Bộ nhớ trong (RAM) đƣợc đặc trƣng bằng dung lƣợng và tổ chức của nó (số ô nhớ và số bit cho mỗi ô nhớ), thời gian thâm nhập (thời gian từ lúc đƣa ra địa chỉ ô nhớ đến lúc đọc đƣợc nội dung ô nhớ đó) và chu kỳ bộ nhớ (thời gian giữa hai lần liên tiếp thâm nhập bộ nhớ). Mục đích: Máy vi tính sử dụng RAM để lƣu trữ mã chƣơng trình và dữ liệu trong suốt quá trình thực thi. Đặc trƣng tiêu biểu của RAM là có thể truy cập vào những vị trí khác nhau trong bộ nhớ và hoàn tất trong khoảng thời gian tƣơng tự, ngƣợc lại với một số kỹ thuật khác, đòi hỏi phải có một khoảng thời gian trì hoãn nhất định. 2.2.2. Các loại RAM Tuỳ theo công nghệ chế tạo, ngƣời ta phân biệt RAM tĩnh (SRAM: Static RAM) và RAM động (Dynamic RAM). RAM tĩnh đƣợc chế tạo theo công nghệ ECL (CMOS và BiCMOS). Mỗi bit nhớ gồm có các cổng logic với độ 6 transistor MOS, việc nhớ một dữ liệu là tồn tại nếu bộ nhớ đƣợc cung cấp điện. SRAM là bộ nhớ nhanh, việc đọc không làm huỷ nội dung của ô nhớ và thời gian thâm nhập bằng chu kỳ bộ nhớ. RAM động dùng kỹ thuật MOS. Mỗi bit nhớ gồm có một transistor và một tụ điện. Cũng nhƣ SRAM, việc nhớ một dữ liệu là tồn tại nếu bộ nhớ đƣợc cung cấp điện. Việc ghi nhớ dựa vào việc duy trì điện tích nạp vào tụ điện và nhƣ vậy việc đọc một bit nhớ làm nội dung bit này bị huỷ. Vậy sau mỗi lần đọc một ô nhớ, bộ phận điều khiển bộ nhớ phải viết lại ô nhớ đó nội dung vừa đọc và do đó chu kỳ bộ nhớ động ít nhất là gấp đôi thời gian thâm nhập ô nhớ. Việc lƣu giữ thông tin trong 68 bit nhớ chỉ là tạm thời vì tụ điện sẽ phóng hết điện tích đã nạp vào và nhƣ vậy phải làm tƣơi bộ nhớ sau mỗi 2µs. Làm tƣơi bộ nhớ là đọc ô nhớ và viết lại nội dung đó vào lại ô nhớ. Việc làm tƣơi đƣợc thực hiện với tất cả các ô nhớ trong bộ nhớ. Việc làm tƣơi bộ nhớ đƣợc thực hiện tự động bởi một vi mạch bộ nhớ. Bộ nhớ DRAM chậm nhƣng rẻ tiền hơn SRAM. Hình 4.1: SRAM và DRAM Các loại DRAM  SDRAM (Viết tắt từ Synchronous Dynamic RAM) đƣợc gọi là DRAM đồng bộ. SDRAM gồm 3 phân loại: SDR, DDR, và DDR2.  SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM), thƣờng đƣợc giới chuyên môn gọi tắt là 'SDR'. Có 168 chân, có tốc độ 33Mhz, 66Mhz, 100Mhz và 133Mhz. Đƣợc dùng trong các máy vi tính cũ, bus speed chạy cùng vận tốc với clock speed của memory chip, nay đã lỗi thời.  DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), thƣờng đƣợc giới chuyên môn gọi tắt là 'DDR'. Có 184 chân. DDR SDRAM là cải tiến c ...