chương 4 tổ chức bộ nhớ

Chương 4 Tổ chức Bộ nhớ chính 4.1 Khái quát Có thể xác định một số tiêu chuẩn chung, các tính chất của bộ nhớ. Đó là những đặc điểm mà chúng ta có thể phân biệt :  Dung lượng là chỉ lượng thông tin mà bộ nhớ có thể lưu trữ. Dung lượng có thể đo bằng bit, byte, word Thông thường người ta sử dụng các bội số của byte  Thời gian lưu trữ là khoảng thời gian mà bộ nhớ có thể lưu trữ thông tin một cách tin cậy, nhất là khi nguồn điện bị tắt. 5/28/141 Tổ chức Bộ nhớ chính  Thời gian truy nhập/xuất tac: thời gian kể từ khi có xung địa chỉ trên bus địa chỉ cho đến khi có dữ liệu ra ổn định trên bus dữ liệu.  Thời gian truy nhập bộ nhớ phụ thuộc nhiều vào công nghệ chế tạo nên bộ nhớ.  Do đó, một bộ nhớ được làm từ các thành phần điện tử thông thường có khả năng truy cập nhanh hơn (đo bằng nanosecond hay 10-9s) trong khi đối với đĩa từ, thời gian truy cập lại dài hơn (đo bằng milisecond hay 10-3s) 5/28/142 Tổ chức Bộ nhớ chính  Thời gian truy cập (nhập/xuất) tac:  Các chip ROM có thời gian truy cập chậm cỡ từ 120ns đến 150ns, chứa các chương trình cơ sở như BIOS.  Các máy tính mới hiện nay đã thay các ROM này bằng các FLASH ROM, thực chất là các EEPROM, cho phép người dùng có thể nạp lại chương trình BIOS. 5/28/143 Tổ chức Bộ nhớ chính  Thời gian truy cập (nhập/xuất) tac:  Các SRAM có thời gian truy cập nhanh nhất, thường từ 20ns đến 10ns. Chúng thường được sử dụng làm bộ nhớ Cache trong mấy tính.  Các DRAM có tốc độ truy cập chậm hơn, từ vài chục đến trên 100ns, chủ yếu sử dụng làm bộ nhớ chính. 5/28/144 Tổ chức Bộ nhớ chính  Thời gian truy cập (nhập/xuất) tac:  Do tốc độ truy cập chậm nên phương thức hoạt động của các DRAM thường được nghiên cứu cải thiện không ngừng nhằm tăng hiệu suất trao đổi dữ liệu của hệ thống máy tính. Đó là:  Các chế độ làm tươi tiên tiến  Chế độ hoạt động theo trang  Các modul nhớ kiểu mới như EDO RAM và SDRAM. 5/28/145 Tổ chức Bộ nhớ chính  Kiểu truy cập là cách mà người ta truy cập thông tin.  Người ta có thể truy cập trực tiếp hay đầu tiên người ta phải vượt qua một số thông tin khác.  Thực vậy, đối với băng từ, người ta phải vượt qua tất cả các thông tin trước đó để có thể đạt đến thông tin cần tìm, trong khi sự truy cập vào bộ nhớ điện tử là truy cập trực tiếp. 5/28/146 Tổ chức Bộ nhớ chính 5/28/147 Chương 4 Tổ chức Bộ nhớ chính Tổ chức bộ nhớ bán dẫn Các bộ nhớ bán dẫn thường dùng với bộ VXL bao gồm:  Bộ nhớ cố định ROM (Read Only Memory): bộ nhớ có nội dung ghi sẵn, chỉ được đọc ra.  Bộ nhớ bán cố định EPROM (Erasable Programmable ROM): là bộ nhớ ROM có thể lập trình được bằng xung điện và xoá được bằng tia cực tím  Bộ nhớ ghi/đọc RAM (Random Access Memory). Trong các bộ nhớ RAM còn phân biệt 2 loại, đó là RAM tĩnh (Static RAM hay SRAM), trong đó mỗi phần tử nhớ là 1 mạch lật 2 trạng thái ổn định, và loại RAM động (Dynamic RAM hay DRAM), trong đó mỗi phần tử nhớ là 1 tụ điện rất nhỏ được chế tạo bằng công nghệ MOS. 5/28/148 Chương 4 Tổ chức Bộ nhớ chính Tổ chức bộ nhớ bán dẫn  Các chip nhớ DRAM thường được thiết kế lắp ráp thành các modul nhớ cài đặt ngay trên bản mạch chính. Đó là các “thanh” nhớ một hàng chân SIMM và hai hàng chân DIMM RAM, …  Các máy tính tương thích IBM có 2 kiểu SIMM, 30 chân (9 bit dữ liệu) và 72 chân (36 bit dữ liệu).  Những máy dùng Pentium lại phổ biến các DIMM với 169 chân (64 bit dữ liệu không kiểm tra chẵn lẻ) và 72 chân (có kiểm tra chẵn lẻ)  Tốc độ truy cập các modul cũng được biểu thị bằng đơn vị thời gian nano giây. 5/28/149 Chương 4 Tổ chức Bộ nhớ chính Tổ chức bộ nhớ bán dẫn  Các chip nhớ DRAM trong bộ nhớ chính trước đây hầu hết sử dụng loại RAM hoạt động ở chế độ trang nhanh FPM RAM (Fash Page – Mode RAM) có tốc độ làm việc trên bus không quá 30 MHz. Chúng không thể làm việc tốt với các VXL hiện nay có tốc độ xử lý nhanh.  Thời gian gần đây, ra đời loại RAM ghi trước dữ liệu EDO RAM (Extended-Data-Out RAM). Đây là những modul nhớ cho phép định giờ trùng lặp giữa những truy xuất liên tiếp.  Thiết kế của EDO RAM dựa trên cơ sở thống kê thực tế sau: Một khi CPU cần truy xuất dữ liệu ở một ô nhớ nào đó thì có nhiều khả năng nó cũng sẽ cần truy xuất tại các ô nhớ địa chỉ lân cận. 5/28/1410 [...]... 2 14 đoạn , do đó kích thước của bộ nhớ ảo lên đến 2 14 x 232 = 64 Terabyte (TB) ) Đây là kích thước đủ lớn cho mọi chương trình ứng dụng T chc B nh chớnh 3) Định địa chỉ ao trong 80386, 8 048 6 b Chế độ bảo vệ 80386 có thể quản lý bộ nhớ theo 2 phương pháp: )Quản lý theo đoạn bộ nhớ (đoạn có thể có độ dài khác nhau và có thể trao đổi với bộ nhớ ngoài hay phân chia giữa các chương trình) )Quản lý bộ nhớ. .. 64KB, một chương trình có thể dùng tới 16Kx64KB = 230 hay 1GB bộ nhớ Bộ nhớ đó được gọi là bộ nhớ ảo (virtual memory) vì 80286 chỉ có 16MB bộ nhớ vật lý T chc B nh chớnh Định địa chỉ logic trong 80286: Các đoạn bộ nhớ ảo của một chương trình được chứa trong ổ đĩa Hệ điều hành sẽ nạp chúng vào khi cần Hệ điều hành sử dụng bit P trong trường mô tả để theo dõi xem đoạn tương ứng đã được nạp vào bộ. .. 64KB giống như 80286 T chc B nh chớnh 4. 2 Địa chỉ hoá bộ nhớ 3) Định địa chỉ ao trong 80386, 8 048 6 b Chế độ bảo vệ (selector:offset) )80386 ở chế độ bảo vệ cho phép trường mô tả đoạn chứa đến 32 địa chỉ cơ sở và địa chỉ offset cũng có 32 bit do đó kích thước của mỗi đoạn bộ nhớ là 232 hay 4GB )Nó cũng là kích thước của khoảng không gian địa chỉ hoá trên bộ nhớ vật lý Giống như trong 80286, một chương. .. thêm 1 lượng bộ nhớ cho các ứng dụng khác) -)Tuy nhiên, chú ý rằng trong rất nhiều máy PC, bit địa chỉ thứ 21 này phải được kích hoạt bằng phần mềm trước khi phần bộ nhớ cao hơn có thể sử dụng T chc B nh chớnh 4. 2 Địa chỉ hoá bộ nhớ 2) Định địa chỉ logic trong 80286 -)Trong chế độ bảo vệ, 80286 cung cấp khả năng địa chỉ ảo, cho phép chương trình có kích thước lớn hơn rất nhiều kích thước bộ nhớ vật lý... đoạn tương ứng đã được nạp vào bộ nhớ hay chưa Khi một đoạn ảo chưa được nạp vào bộ nhớ thì bit P trong trư ờng mô tả tương ứng sẽ bị xoá T chc B nh chớnh Định địa chỉ logic trong 80286: Ví dụ, khi chương trình lớn hơn rất nhiều kích thước bộ nhớ vật lý, nó phải được nạp dần dần vào bộ nhớ Mỗi khi có một chỉ thị định đến một địa chỉ đoạn chưa được nạp vào trong bộ nhớ, hệ điều hành sẽ được phần cứng... T chc B nh chớnh 4. 2 Địa chỉ hoá bộ nhớ 1) Địa chỉ bộ nhớ trong 8086 2) Định địa chỉ logic trong 80286 -)Nhưng đối với 80286 do nó có 24 đường địa chỉ nên ô nhớ 10FFEFh là có thể địa chỉ hoá Dễ dàng thấy rằng đối với đoạn FFFFh các byte có địa chỉ offset từ 10h đến FFFFh sẽ có địa chỉ vật lý 21 bit -)Vì vậy ở chế độ địa chỉ thực 80286 có khả năng truy nhập hơn 8086 đến 64KB (vùng nhớ nằm trên 1MB này... dung ụ nh Mch logic cho phộp vit ni dung ụ nh Cỏc b m vo, b m ra v b m rng a ch, T chc B nh chớnh 4. 2 Địa chỉ hoá bộ nhớ 1) Địa chỉ bộ nhớ trong 8086 2) Định địa chỉ logic trong 80286 -)Trong chế độ thực, 80286 phân chia bộ nhớ thành các đoạn logic tương tự như trong 8086, nghĩa là không gian bộ nhớ bị giới hạn trong 1MB Tuy nhiên, trong thực tế, 80286 có thể truy nhập tới hơn 1MB một chút trong... các đoạn bộ nhớ mà tất cả các chương trình có thể truy nhập tới Như vậy, từ chọn đoạn được dùng để truy nhập tới trư ờng mô tả đoạn chứa trong bảng mô tả Trường mô tả đoạn (hình 2) xác định kiểu và kích thư ớc đoạn, xác định xem đoạn có mặt hay không và địa chỉ cơ sở 24 bit của đoạn trong bộ nhớ T chc B nh chớnh Trường mô tả đoạn là một vùng nhớ gồm 8 byte có cấu trúc như sau: 15 +6 +4 +2 0 P 8... giữa 30 bit địa chỉ ảo và 24 bit địa chỉ vật lý của 80286 T chc B nh chớnh Định địa chỉ logic trong 80286: Để theo dõi các đoạn bộ nhớ vật lý được các chương trình sử dụng, hệ điều hành duy trì một tập hợp các bảng gọi là bảng mô tả đoạn (segment descriptor table) Mỗi chương trình có một bảng mô tả đoạn cục bộ (local descriptor table) chứa các thông tin về các đoạn của chương trình T chc B nh chớnh... Privilege Level): mức ưu tiên (mức đặc quyền): từ 0 3 Bit 2 (TI - Table Indicator): định loại bảng mô tả đoạn nhớ: TI = 0: đoạn nhớ được xác định bởi bảng mô tả toàn cục (GDT) mô tả không gian nhớ toàn cục TI = 1: đoạn nhớ được xác định bởi bảng mô tả cục bộ (LDT) mô tả không gian nhớ cục bộ T chc B nh chớnh Định địa chỉ logic trong 80286: T chon oan 15 3 INDEX 2 TI 1 0 RPL INDEX (13 bit còn lại . vào bộ nhớ điện tử là truy cập trực tiếp. 5/28/ 146 Tổ chức Bộ nhớ chính 5/28/ 147 Chương 4 Tổ chức Bộ nhớ chính Tổ chức bộ nhớ bán dẫn Các bộ nhớ bán dẫn thường dùng với bộ VXL bao gồm:  Bộ nhớ. 100MHz. 5/28/ 141 2 Chương 4 Tổ chức Bộ nhớ chính Tổ chức bộ nhớ bán dẫn Một bộ nhớ thường được tạo nên từ nhiều vi mạch nhớ được ghép lại để có độ dài từ và tổng số từ cần thiết. Những chip nhớ được. (Dynamic RAM hay DRAM), trong đó mỗi phần tử nhớ là 1 tụ điện rất nhỏ được chế tạo bằng công nghệ MOS. 5/28/ 148 Chương 4 Tổ chức Bộ nhớ chính Tổ chức bộ nhớ bán dẫn  Các chip nhớ DRAM thường