Vi Xử Lý và Cấu Trúc Máy Tính chương 04 docx

VI XỬ LÝ & CẤU TRÚC MÁY TÍNH ĐH CNKT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG K5 Giảng viên: Kiều Xuân Thực Khoa Điện tử Đại học công nghiệp Hà Nội CHƯƠNG 4 BỘ NHỚ VÀ HỆ THỐNG LƯU TRỮ Nội dung: 1. Tổ chức bộ nhớ của máy vi tính 2. Bộ nhớ trong HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering 3. Bộ nhớ ngoài 1. Tổ chức bộ nhớ của máy VT HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering 4 - Cấp 0: Tệp các thanh ghi (registers) bên trong bộ vi xử lý. - Cấp 1: Cache sơ cấp L1 được tích hợp ngay trên bộ vi xử lý. - Cấp 2: Cache thứ cấp L2 là bộ nhớ truy cập nhanh nhưng dung lượng nhỏ hơn bộ nhớ chính, nằm bên ngoài vi xử lý. - Cấp 3: Bộ nhớ chính được bộ vi xử lý đánh địa chỉ trực tiếp, chứa dữ liệu và các chương trình hiện hành - Cấp 4: Bộ nhớ ngoài, không được bộ vi xử lý đánh địa chỉ trực tiếp, bộ nhớ ngoài có dung lượng rất lớn: ổ đĩa cứng DVD, Flash Disk, Memory Card - Cấp 5: Bộ nhớ mạng - máy tính có thể truy cập tới bộ nhớ của một máy khác trên mạng. Printed with FinePrint trial version - purchase at www.fineprint.com 2. Bộ nhớ trong  Bộ nhớ trong: tạo từ các vi mạch nhớ bán dẫn (ROM, RAM)  Mỗi một vi mạch nhớ gồm các ô nhớ có địa chỉ riêng  Mỗi ô nhớ (mỗi một địa chỉ nhớ) chứa một byte, hoặc 1 word (2 byte), hoặc double word (4 byte) HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering hoặc 1 word (2 byte), hoặc double word (4 byte) dữ liệu 5 0 1 2 3 4 5 6 1 7 8 9 10 11 12 13 14 15 4D 65 6D 6F 72 79 20 49 73 20 55 73 65 66 75 6C 0 0 0 0 V DD V DD A 0 A 1 A 2 A 3 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 1 0 1 1 0 0 1 0 M Bộ nhớ ROM (Read Only Memory)  Dữ liệu lưu trong ROM không bị mất khi mất nguồn điện  ROM thường được dùng chứa các chương trình quản lý, điều khiển phần cứng của hệ thống (thường được gọi là các chương trình hệ thống), VD:chứa BIOS của máy tính , firmware của các HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering VD:chứa BIOS của máy tính , firmware của các thiết bị điện tử, … 6 Các loại ROM  ROM:  Ma trận diode  Chỉ đọc ra 2 n ô nhớ n đường địa chỉ Giải mã 11 10 01 00 HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering  PROM – Programable ROM - one-time PROM (OTP):  Ma trận diode nối tiếp cầu chì  Lập trình (Ghi) được 01 lần bằng cách đánh đứt các cầu chì 7 Hình 4.3. ROM dùng ma trận diode m bit dữ liệu  EPROM – Erasable PROM  can be erased by exposure to strong ultraviolet light (typically for 10 minutes or longer)  rewritten with a process that again needs higher than usual voltage applied  The endurance of most EPROM chips exceeds 1000 HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering  The endurance of most EPROM chips exceeds 1000 cycles of erasing and reprogramming. 8 Printed with FinePrint trial version - purchase at www.fineprint.com  EEPROM – Electrically EPROM  Ghi bằng xung điện  Xoá bằng xung điện  Flash ROM  A modern type of EEPROM invented in 1980 by Toshiba HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering Toshiba  02 types: NAND and NOR array  Can be erased and rewritten faster than ordinary EEPROM, and newer designs feature very high endurance (up to 1,000,000 cycles)  Modern NAND flash makes efficient use of silicon chip area, resulting in individual ICs with a capacity as high as 32 GB as of 2007 9 RAM (Random Access Memory)  SRAM – Statis RAM  tốc độ nhanh (thời gian truy cập vài chục ns  dung lượng nhỏ  giá thành đắt  chế tạo bộ nhớ cache nhằm cải thiện tốc độ của hệ HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering thống  DRAM – Dynamic RAM  Chậm, rẻ tiền  Mỗi một phần tử nhớ là 01 tụ điện  Lưu trữ thông tin bằng cách nạp/không nạp điện tích lên các tụ điện  Phải được làm tươi refresh sau mỗi 2us 10  SDRAM (Synchronous DRAM): SDR, DDR, DDR2 và DDR3.  SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM): 66, 100, và 133 MHz  DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), thường được giới chuyên môn gọi tắt là "DDR“: tốc độ truyền tải gấp đôi SDR nhờ vào việc truyền tải hai lần trong một chu kỳ bộ nhớ (tới 400MHz)  DDR2 SDRAM (Double Data Rate 2 SDRAM): thế hệ thứ hai của DDR, có bus speed cao gấp đôi clock speed (tới 800MHz)  DDR 3 SDRAM (Double Data Rate III SDRAM): có tốc độ bus HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering  DDR 3 SDRAM (Double Data Rate III SDRAM): có tốc độ bus 800/1066/1333/1600 Mhz  RDRAM (Rambus Dynamic RAM) 11 Ghép nối 8086 với các vi mạch nhớ HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering 12 Printed with FinePrint trial version - purchase at www.fineprint.com VD1: Mạch giải mã địa chỉ cho 2716, địa chỉ đầu FF800h HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering  2716: EPROM 2kx8; 2764: EPROM 8kx8  27128: EPROM 16kx8; 27256: EPROM 32kx8 13  Địa chỉ đầu – cuối: HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering  VM làm việc khi:  M/IO = 1  A 11 = … = A 19 = 1 14  BT1: Xây dựng mạch giải mã địa chỉ cho 2764, địa chỉ đầu DE000h  BT2: Xây dựng mạch giải mã địa chỉ cho 27256, địa chỉ đầu 80000h HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering 27256, địa chỉ đầu 80000h 15 VD2: TK bộ nhớ 4Kx16, ĐCĐ 7C000H từ RAMs 4Kx8 1. Số VM RAM cần dùng 2. XĐ Địa chỉ cuối của bộ nhớ 3. XĐ Đường dây địa chỉ nối trực tiếp vào RAMs 4. Điều kiện 02 VM được HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering 16 4. Điều kiện 02 VM được phép hoạt động Printed with FinePrint trial version - purchase at www.fineprint.com VD3: Phân tích mạch ghép nối bộ nhớ HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering 17 VD4: Phân tích mạch ghép nối bộ nhớ D7 VCC D0 A0 A19 A13 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 11 12 13 15 16 17 18 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 D0 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 11 12 13 15 16 17 18 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D0 D7 A0 A15 74LS138 1 2 3 15 14 13 12 11 10 9 7 6 4 5 A B C Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 G1 G2A G2B A0 D7 A14 HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering 18 A18 2764 24 21 23 2 22 27 1 20 A8 A9 A10 A11 A12 OE PGM VPP CE A17 A19 VCC 62256 24 21 23 2 26 1 20 22 27 28 A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 CE OE WE VCC AND4 1 2 3 4 5 A12 74LS138 /WR NAND4 1 2 3 4 5 /RD A14 A16 /RD A13 74LS138 1 2 3 15 14 13 12 11 10 9 7 6 4 5 A B C Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 G1 G2A G2B D0 A0 10 9 8 7 6 5 4 11 12 13 15 16 17 18 A0 A1 A2 A3 A4 A5 O0 O1 O2 O3 O4 O5 A16 A0 D0 D0 D7 A15 VCC A14 A0 A19 2 10 9 8 7 6 5 4 11 12 13 15 16 17 18 A0 A1 A2 A3 A4 A5 D0 D1 D2 D3 D4 D5 VD5: Phân tích mạch ghép nối bộ nhớ HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering 19 D7 A18 ROM1 4 3 25 24 21 23 2 18 19 22 27 1 20 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 O5 O6 O7 OE PGM VPP CE A12 A19 1 2 3 A16 1 2 3 /RD A12 /RD /CE ROM2 A13 D7 OR5 1 2 3 4 5 6 ROM3 4 3 25 24 21 23 2 26 1 18 19 20 22 27 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 A13 VPP D5 D6 D7 CE OE PGM IO-/M A17 A7 VD5: Phân tích mạch ghép nối bộ nhớ 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 11 12 13 15 16 17 18 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 74LS138 1 2 3 15 14 13 12 11 10 9 7 6 4 5 A B C Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 G1 G2A G2B VCC D0 D7 A15 A13 AND2 D0 D7 A0 A14 A0 A0 A19 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 11 12 13 15 16 17 18 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D7 D0 HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering 20 62256 24 21 23 2 26 1 20 22 27 28 A9 A10 A11 A12 A13 A14 CE OE W E VCC A14 AND4 74LS138 /WR A17 AND2 A13 /RD NAND4 /RDA19 A18 VCC 27128 24 21 23 2 26 1 20 22 27 A9 A10 A11 A12 A13 VPP CE OE PGM A16 Printed with FinePrint trial version - purchase at www.fineprint.com HOMEWORK  Làm các BT cuối chương 4 của Giáo trình.  Đọc trước Chương 5 của Giáo trình.  Đoc chapter 9, tài liệu số 1 HANOI UNIVERSITY OF INDUSTRY Faculty of Electronic Engineering  Đoc chapter 9, tài liệu số 1 22 Printed with FinePrint trial version - purchase at www.fineprint.com . VI XỬ LÝ & CẤU TRÚC MÁY TÍNH ĐH CNKT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG K5 Giảng vi n: Kiều Xuân Thực Khoa Điện tử Đại học công nghiệp Hà Nội CHƯƠNG 4 BỘ NHỚ VÀ HỆ THỐNG LƯU TRỮ Nội. trong bộ vi xử lý. - Cấp 1: Cache sơ cấp L1 được tích hợp ngay trên bộ vi xử lý. - Cấp 2: Cache thứ cấp L2 là bộ nhớ truy cập nhanh nhưng dung lượng nhỏ hơn bộ nhớ chính, nằm bên ngoài vi xử lý. -. xử lý. - Cấp 3: Bộ nhớ chính được bộ vi xử lý đánh địa chỉ trực tiếp, chứa dữ liệu và các chương trình hiện hành - Cấp 4: Bộ nhớ ngoài, không được bộ vi xử lý đánh địa chỉ trực tiếp, bộ nhớ ngoài