Slide bài giảng môn Kiến trúc máy tính và mạng máy tính: Chương 4: BỘ NHỚ MÁY TÍNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN CHƯƠNG 4: BỘ NHỚ MÁY TÍNH GV: LƯƠNG MINH HUẤN NỘI DUNG I Tổng quan hệ thống nhớ máy tính II Bộ nhớ III Bộ nhớ bán dẫn IV.Bộ nhớ Cache V Bộ nhớ VI.Bộ nhớ ảo I TỔNG QUAN HỆ THỐNG NHỚ CỦA MÁY TÍNH ➢Memory: Memory đơn giản thiết bị nhớ ghi chứa thơng tin ➢Tất ROM, RAM, Cache, Hard disk, Floppy disk, CD gọi memory (vì lưu thơng tin) ➢Trong máy tính, hệ thống nhớ máy tính bao gồm đặc tính sau: I.1 CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ THỐNG NHỚ Vị trí ➢Bên CPU: ▪ Tập ghi ➢Bộ nhớ ▪ Bộ nhớ (ROM, RAM) ▪ Bộ nhớ cache ➢Bộ nhớ ngoài: thiết bị nhớ I.1 CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ THỐNG NHỚ ➢Dung lượng ▪ Độ dài từ nhớ (tính bit: 16, 32 bit) ▪ Số lượng từ nhớ ➢Đơn vị truyền ▪ Từ nhớ (word) ▪ Khối nhớ (block) I.1 CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ THỐNG NHỚ ➢Phương pháp truy nhập ▪ Truy nhập (băng từ) ▪ Truy nhập trực tiếp (các loại đĩa) ▪ Truy nhập ngẫu nhiên (bộ nhớ bán dẫn) ▪ Truy nhập liên kết (cache) ➢Hiệu (performance) ▪ Thời gian truy nhập ▪ Chu kỳ nhớ ▪ Tốc độ truyền I.1 CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ THỐNG NHỚ ➢Kiểu vật lý ▪ Bộ nhớ bán dẫn ▪ Bộ nhớ từ ▪ Bộ nhớ quang ➢Các đặc tính vật lý ▪ Khả biến / Khơng khả biến (volatile /nonvolatile) ➢Xố / khơng xố ▪ Tổ chức I.2 TỔ CHỨC THỨ BẬC CỦA BỘ NHỚ Phân cấp hệ thống nhớ ➢Từ trái sang phải: ▪ Dung lượng tăng dần ▪ Tốc độ giảm dần I.2 TỔ CHỨC THỨ BẬC CỦA BỘ NHỚ ➢Phân cấp hệ thống nhớ I.2 TỔ CHỨC THỨ BẬC CỦA BỘ NHỚ Các thành phần phân cấp nhớ ➢Thanh ghi CPU ▪ Kích thước nhở (vài chục byte tới vài KB) ▪ Tốc độ nhanh, thời gian truy cập khoảng 0.25 ns ▪ Giá thành đắt ▪ Lưu trữ tạm thời liệu đầu vào cho lệnh V BỘ NHỚ NGOÀI ➢Giao diện ghép nối HDD ➢Các dạng giao diện ghép nối ổ đĩa cứng với máy tính gồm: ▪ Parallel ATA (PATA IDE/EIDE – Integrated Drive Electronics) – Advanced Technology Attachments ▪ Serial ATA (SATA) ▪ SCSI – Small Computer System Interface ▪ Serial Attached SCSI (SAS) ▪ iSCSI – Internet SCSI ➢Giao diện ghép nối ATA/PATA/IDE/EIDE ➢Giao diện ghép nối SATA (tt) V BỘ NHỚ NGOÀI ➢Phân khu (Partitions) đĩa cứng ➢Đĩa cứng vật lý chia thành nhiều phần để dễ sử dụng quản lý Mỗi phần gọi phân đoạn hay phân khu (partition): ▪ Một phân khu (primary) ▪ Một số phân khu mở rộng (extended partitions) • Một phân khu chia thành ổ đĩa logic: ▪ Phân khu chứa ổ đĩa logic ▪ Phân khu mở rộng chia thành ổ đĩa logic V BỘ NHỚ NGỒI ➢Bảng phân khu (HDD Partition Table) ➢Lưu thơng tin phân khu đĩa cứng ➢Bảng có số ghi (record), ghi chứa thông tin phân khu: ▪ Phân khu hoạt động hay không ▪ Cylinder, đầu từ, sector bắt đầu partition ▪ Cylinder, đầu từ, sector cuối partition ▪ Kiểu định dạng phân khu (FAT, NTFS) ▪ Kích thước phân khu tính theo số lượng sector V BỘ NHỚ NGOÀI ➢Boot sector (cung khởi động) ➢Là sector đặc biệt đĩa: ▪ Sector ổ đĩa logic ▪ Chứa chương trình mồi khởi động (Bootstrap loader) đoạn chương trình nhỏ có nhiệm vụ kích hoạt việc nạp hệ điều hành từ HDD vào nhớ V BỘ NHỚ NGOÀI ➢Giới thiệu đĩa quang ➢Đĩa quang hoạt động dựa nguyên lý quang học ▪ Đĩa tạo plastic ▪ Một lớp nhôm mỏng đặt mặt đĩa để phản xạ tia laser ▪ Mặt đĩa “khắc” rãnh mức lõm rãnh (các mẫu pit land) sử dụng để biểu diễn bit thơng tin V BỘ NHỚ NGỒI ➢ Ngun lý đọc thông tin CD-ROM ▪ Tia laser từ điốt phát laser qua tách tia (beam splitter) đến gương quay (rotation mirror) ▪ Gương quay điều khiển tín hiệu đọc, lái tia laser đến vị trí cần đọc mặt đĩa ▪ Tia phản xạ từ mặt đĩa phản ánh mức lồi lõm mặt đĩa quay trở lại gương quay ▪ Gương quay chuyển tia phản xạ tách tia sau tới cảm biến quang điện (sensor) ▪ Bộ cảm biến quang điện chuyển đổi tia laser phản xạ thành tín hiệu đầu Cường độ tia laser biểu diễn thành mức tín hiệu V BỘ NHỚ NGỒI ➢ Các loại đĩa quang ➢ CD (Compact Disk) ▪ CD-ROM: Read Only CD ▪ CD-R: Recordable CD: ghi lần ▪ CD-RW: Rewritable CD: ghi lại ➢ DVD (Digital Video Disk) ▪ DVD-ROM: Read Only DVD ▪ DVD-R: Recordable DVD ▪ DVD-RW: Rewritable DVD ▪ HD-DVD: High-density DVD ▪ Blu-ray DVD: Ultra-high density DVD VI BỘ NHỚ ẢO ➢Với máy tính Windows, nhớ chia làm hai loại khác nhau, ổ cứng RAM ➢Khi RAM vật lý sử dụng hết, Windows sử dụng thêm RAM ảo hay gọi Virtual Memory, biến ổ cứng thành RAM để bổ sung cho việc thiếu RAM máy tính ➢RAM ảo kết hợp với RAM vật lý ổ đĩa cứng để xử lý ứng dụng, phần mềm hệ thống ➢Bộ nhớ ảo xác định chế vận chuyển tự động số liệu nhớ nhớ (đĩa từ) VI BỘ NHỚ ẢO ➢Bộ nhớ ảo kỹ thuật hệ điều hành, có hỗ trợ phần cứng ➢Cho phép thực chương trình lớn nhớ cách sử dụng nhớ ➢Hoạt động dạng overlay tự động ➢Bộ nhớ ảo = nhớ đĩa ➢Bộ nhớ ảo bao gồm nhớ nhớ ngồi phân tích thành khối để cung cấp cho chương trình số khối cần thiết cho việc thực chương trình VI BỘ NHỚ ẢO ➢Chương trình viết khơng gian địa ảo, thông số CPU hệ điều hành ➢Khi thực thi, hệ điều hành: ▪ Nạp chương trình vào nhớ ▪ Chuyển đổi địa ảo thành địa vật lý ▪ Truy xuất nhớ vật lý ... Tổng quan hệ thống nhớ máy tính II Bộ nhớ III Bộ nhớ bán dẫn IV .Bộ nhớ Cache V Bộ nhớ VI .Bộ nhớ ảo I TỔNG QUAN HỆ THỐNG NHỚ CỦA MÁY TÍNH ➢Memory: Memory đơn giản thiết bị nhớ ghi chứa thông tin... ➢Trong máy tính, hệ thống nhớ máy tính bao gồm đặc tính sau: I.1 CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA HỆ THỐNG NHỚ Vị trí ➢Bên CPU: ▪ Tập ghi Bộ nhớ ▪ Bộ nhớ (ROM, RAM) ▪ Bộ nhớ cache Bộ nhớ ngoài: thiết bị nhớ. .. nhớ máy tính dùng lưu trữ chương trình liệu suốt trình hoạt động ➢ROM RAM tạo với nhiều chủng loại khác nhau, đáp ứng nhu cầu sử dụng người dùng Bộ nhớ + Bộ nhớ Cache = Bộ nhớ máy tính (bộ nhớ