Đang tải... (xem toàn văn)
PowerPoint Presentation VŨ NGỌC THANH SANG TRỊNH TẤN ĐẠT KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐẠI HỌC SÀI GÒN Email trinhtandatsgu edu vn Website https sites google comsitettdat88 BỘ NHỚ CHÍNH mailto trinhtandatsgu edu vn https sites google comsitettdat88 Giới thiệu Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gòn Kiến Trúc Máy Tính 1 Tổng quan về bộ nhớ 2 Phân loại bộ nhớ 3 Cấu trúc bộ nhớ 4 Bộ nhớ chính 5 Các chế độ định địa chỉ 6 Bộ nhớ cache 7 Bộ nhớ ngoài 8 Bộ nhớ ảo 9 Bộ nhớ bán dẫn TỔNG QUAN VỀ B.
BỘ NHỚ CHÍNH VŨ NGỌC THANH SANG TRỊNH TẤN ĐẠT KHOA CƠNG NGHỆ THƠNG TIN ĐẠI HỌC SÀI GỊN Email: trinhtandat@sgu.edu.vn Website: https://sites.google.com/site/ttdat88 Giới thiệu Tổng quan nhớ Phân loại nhớ Cấu trúc nhớ Bộ nhớ Các chế độ định địa Bộ nhớ cache Bộ nhớ Bộ nhớ ảo Bộ nhớ bán dẫn Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính TỔNG QUAN VỀ BỘ NHỚ - CẤU TRÚC • Thanh ghi (register) • Là nhớ nằm CPU • Cung cấp khả truy cập thơng tin tức thời • Chỉ chứa thơng tin quan trọng (vì khơng gian CPU bị giới hạn) • Bộ nhớ đệm (cache) • Được đặt gần ghi nhớ • Duy trì phần nhớ • Cho phép truy cập nhanh số thông tin Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính TỔNG QUAN VỀ BỘ NHỚ - CẤU TRÚC • Bộ nhớ - (RAM) • Bộ nhớ vật lý • Chạy chậm so với CPU • Cần nguồn điện để trì trạng thái lưu trữ thơng tin • Chỉ chứa thơng tin quan trọng (vì khơng gian CPU bị giới hạn) • Bộ nhớ thứ cấp (disk) • Ổ cứng thể rắn (solid state disk, SSD), ổ cứng (hard dis drive, HDD), cloud, • Lưu trữ thông tin thời gian dài, không bị thơng tin điện • Chi phí thấp Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính TỔNG QUAN VỀ BỘ NHỚ - CẤU TRÚC TỔNG QUAN VỀ BỘ NHỚ - CẤU TRÚC BỘ NHỚ ĐỆM • Đây nhớ bán dẫn có tốc độ nhanh chúng đặt CPU nhớ nằm tăng tốc truy xuất CPU tới nhớ • Mỗi vị trí nhớ đệm lưu trữ khối liệu nhớ • Hầu hết xử lý, nhớ đếm đặt bên CPU gọi L1 • Có hai loại nhớ đệm bên CPU: o Bộ nhớ đệm liệu (Data Cache, D – Cache): lưu liệu đọc/ ghi CPU o Bộ nhớ đệm câu lệnh (Intrucstrion cache, I – Cache): Lưu câu lệnh CPU đọc • Cache L2 L3: chung cho lệnh liệu • Mục đích: Tăng hiệu suất truy cập nhớ Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính CACHE CẤP VÀ – L2, L3 • L2: dung lượng 128K, 256K Nằm CPU RAM, thường có cấu tạo RAM tĩnh, tốc độ truy xuất nhanh khơng cần thời gian làm tươi liệu • L3: vùng nhớ DRAM dùng làm vùng đệm truy xuất cho đĩa cứng thiết bị ngoại vi Tốc độ L3 tốc độ truy xuất Tổ chức nhớ đệm cấp độ DRAM Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính MỘT SỐ THUẬT NGỮ CỦA BỘ NHỚ ĐỆM • Miss: Khi CPU truy cập nhớ liệu không nằm nhớ đệm ➔ cache miss • Hit: Khi CPU truy cập nhớ có liệu nằm nhớ ➔ cache hit • Hit ratio: (số lượng hits / số lượng miss) + số lượng hits (tổng số lượng đọc) • Block: Bao gồm vị trí nhớ • Physical address (Địa vật lý): Được tạo CPU để truy cập nhớ • Virtual address(Địa ảo): Được tạo CPU để trụy cập nhớ ảo nhớ thứ cấp • Cache line/ Cache block: Lưu trữ byte ký tự, kích thước dịng với kích thước khối nhớ • Temporal locality: Lưu trữ đường trích dẫn vị trí nhớ để sử dụng lại tương lai gần • Spatial locality: Khi vị trí nhớ truy cập, vị trí nhớ lân cận truy cập sớm Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính BỘ NHỚ BÁN DẪN Kiểu nhớ Phân loại Khả xóa Cơ chế ghi Tính bay Ramdom Access Memory (RAM) Bộ nhớ đọc ghi Bằng điện • Từng byte Bằng điện Bay Read Only Memory (ROM) Programmable ROM (PROM) Erasable PROM (EPROM) Ellectrically Eraseable PROM (EEPROM) Flash memory Bộ nhớ đọc Bộ nhớ đọc Bộ nhớ đọc ghi Mặt nạ Khơng xóa Bằng tia cực tím • Xóa chip Bằng điện • Xóa byte Bằng điện • Từng khối Khơng bay Bằng điện TỔ CHỨC BỘ NHỚ CỦA 8086/8088 • Các cách để liệu đọc ghi miêu tả bảng • A0: bit địa quan trọng (không sử dụng cho chọn byte) dự trữ để chọn bank Với A0 = chọn Even bank • Tín hiệu BHE sử dụng để chọn Odd bank • Bộ xử lý dựa vào hai tín hiệu để chọn loại truyền liệu Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐỊA CHỈ VẬT LÝ VÀ ĐỊA CHỈ LOGIC (PHYSICAL ADDRESS, LOGICAL ADDRESS) • Địa logic: Được tạo CPU chương trình chạy Là địa ảo khơng có cấu tạo vật lý ➔ Có thể gọi Địa ảo (Virtual Address) Được sử dụng để CPU tham chiếu đến vị trí nhớ vật lý Thuật ngữ khơng gian địa logic sử dụng cho tập hợp tất địa logic tạo chương trình Phần cứng đơn vị quản lý nhớ dùng để chuyển đổi địa logic vào địa vật lý • Địa vật lý: xác định vị trí thực liệu cần thiết nhớ Là địa hỗ trợ cung cấp nhớ vật lý cho việc thực thi địa logic tương ứng Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính CÁC CHẾ ĐỘ ĐỊNH ĐỊA CHỈ • Phương pháp định địa (addressing modes) cách thức địa hóa vùng địa lệnh để xác định nơi chứa toán hạng o Định địa tức thời o Định địa ghi o Định địa trực tiếp o Định địa gián tiếp qua ghi o Định địa gián tiếp o Định địa dịch chuyển Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐỊNH ĐỊA CHỈ TỨC THỜI – IMMEDIATE ADDRESSING • Tốn hạng nằm vùng địa lệnh • Tốn hạng = A • Có thể sử dụng để định nghĩa sử dụng số thiết lập giá trị ban đầu biến: o Số thường lưu dạng bù o Bit bên trái trường tốn hạng bit dấu • Ví dụ: ADD • Ưu điểm: khơng tham chiếu nhớ ➔ truy cập tốn hạng nhanh • Nhược điểm: Dải giá trị toán hạng bị hạn chế kích thước trường địa Vì tập lệnh, kích thước trường địa thường nhỏ kích thước từ Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐỊNH ĐỊA CHỈ THANH GHI – REGISTER ADDRESSING • Tốn hạng đặt ghi đa chức bit 16 bit Dữ liệu lưu ghi định câu lệnh • Chỉ cần tham chiếu ghi để truy cập liệu Khơng u cầu tính tốn thêm để thực phép tính • Có sử dụng giá trị tạm thời • Lệnh xác định ghi chứa địa tốn hạng • Ví dụ: MOVE R1, R2 Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐỊNH ĐỊA CHỈ TRỰC TIẾP – DIRECT ADDRESSING • Trường địa chứa địa tốn hạng • Địa hiệu dung (Effective Address – EA) = trường địa tốn hạng • Ví dụ: ADD (1001) • Chỉ tham chiếu nhớ lần để lấy liệu • Khơng cần tính tốn để tìm EA • Hạn chế: Chỉ cung cấp khơng gian địa hữu hạn Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐỊNH ĐỊA CHỈ GIÁN TIẾP THANH GHI – REGISTER INDIRECT ADDRESSING • Offset toán hạng lưu vào ghi • Trường địa chứa tham chiếu địa hiệu dụng • Cần hai tham chiếu ghi để truy cập liệu u cầu tính tốn thêm để tìm tham chiếu địa hiệu dụng • Sử dụng trỏ • Ví dụ: ADD R1, (R2) Câu lệnh có ghi R2 R2 có địa nhớ tốn hạng Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐỊNH ĐỊA CHỈ GIÁN TIẾP – INDIRECT ADDRESSING • Trường địa tham chiếu đến địa từ nhớ chứa địa đầy đủ toán hạng • Ví dụ: ADD (A) • Ưu điểm: Khơng gian địa lớn, ví dụ: với từ có kích thước N cho phép không gian địa 2N • Nhược điểm: thực thi lệnh đòi hỏi hai lần tham chiếu nhớ để truy xuất toán hạng Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐỊNH ĐỊA CHỈ DỊCH CHUYỂN – DISPLACEMENT ADDRESSING • Kết hợp chế độ định địa trực tiếp địa gián tiếp ghi • EA = A + (R) • Lệnh phải có trường địa chỉ, hai phải có giá trị cụ thể: o Giá trị trường địa (giá trị = A) sử dụng trực tiếp o Trường địa lại tham chiếu đến ghi, nội dung ghi cộng với A để tạo địa hiệu dụng • Các dạng phổ biển: o Địa tương đối o Địa sở o Lập mục Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐỊNH ĐỊA CHỈ TƯƠNG ĐỐI – RELAVTIVE ADDRESSING • EA = PC + giá trị trường địa • PC = PC + Giá trị tương đối ➔ Trường địa coi số bù ➔EA dịch vị tương đối địa lệnh • Lợi dụng tính cục nhớ • Tiết kiệm bit địa lệnh đa phần tham chiếu nhớ tương đối gần với lệnh thực thi Khoa Công Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ĐỊNH ĐỊA CHỈ CƠ SỞ - BASED ADDRESSING • EA = Thanh ghi sở + giá trị trường địa • PC = Thanh ghi sở + Giá trị tương đối • Thanh ghi sở chứa địa sở Trường địa lệnh chứa giá trị dịch vị dựa địa sở: • Tham chiếu ghi cụ thể ngầm định • Giá trị dịch biểu diễn số ngun khơng dấu • Khai thác tính cục tham chiếu nhớ Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính INDEXEX ADDRESSING • EA tính định địa sở • Ứng dụng hiệu cho hoạt động lặp • Auto Indexed: • Tự đơng tăng: EA toán hạng nội dung ghi định câu lệnh Sau truy cập toán hạng, nội dung ghi tự động tăng để trỏ tới vị trí nhớ (R1)+ • Tự động giảm: tương tự tự động tặng, nội dung ghi tự động giảm –(R1) Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính BỘ NHỚ THỨ CẤP – SECONDARY MEMORY • Là nhớ phụ nằm ngồi CPU • Ví dụ: Floppy disk, Tapes, Compact discs,… Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính Bài tập • Câu 1: Điện thoại thông minh ngày thường trang bị DRAM thay SRAM, giải thích lý • Câu 2: Tìm hiểu chế làm (refresh) DRAM • Câu 3: Xác định nhớ mà máy tính sử dụng, xác định thơng tin nhà sản xuất, kiểu nhớ tốc độ • Câu 4: Theo anh/chị nhớ người có phải nhớ truy cập ngẫu nhiên (random access memory) hay không? Đưa lập luận dẫn chứng cho câu trả lời Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính THANK YOU FOR YOUR ATTENTIONS Khoa Cơng Nghệ Thơng Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính ... quan nhớ Phân loại nhớ Cấu trúc nhớ Bộ nhớ Các chế độ định địa Bộ nhớ cache Bộ nhớ Bộ nhớ ảo Bộ nhớ bán dẫn Khoa Công Nghệ Thông Tin – Đại học Sài Gịn Kiến Trúc Máy Tính TỔNG QUAN VỀ BỘ NHỚ -... VỀ BỘ NHỚ - CẤU TRÚC TỔNG QUAN VỀ BỘ NHỚ - CẤU TRÚC BỘ NHỚ ĐỆM • Đây nhớ bán dẫn có tốc độ nhanh chúng đặt CPU nhớ nằm tăng tốc truy xuất CPU tới nhớ • Mỗi vị trí nhớ đệm lưu trữ khối liệu nhớ. .. (EEPROM) Flash memory Bộ nhớ đọc Bộ nhớ đọc Bộ nhớ đọc ghi Mặt nạ Khơng xóa Bằng tia cực tím • Xóa chip Bằng điện • Xóa byte Bằng điện • Từng khối Khơng bay Bằng điện BỘ NHỚ BÁN DẪN – READ ONLY