Bài giảng Kiến trúc máy tính và mạng máy tính - Chương 4: Bộ nhớ máy tính gồm 6 phần trình bày các nội dung: Tổng quan hệ thống nhớ của máy tính, bộ nhớ chính, bộ nhớ bán dẫn, bộ nhớ Cache, bộ nhớ ngoài, bộ nhớ ảo. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
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 ... nhớ Cache = Bộ nhớ máy tính (bộ nhớ nằm bên máy tính) III BỘ NHỚ BÁN DẪN ➢Bộ nhớ bán dẫn dùng nhớ máy tính, nơi mà việc vận hành nhanh xem ưu tiên hàng đầu nơi mà tất liệu chương trình lưu chuyển... II BỘ NHỚ CHÍNH ➢Bộ nhớ máy tính bao gồm: ▪ ROM (read only memory – nhớ đọc) ▪ RAM (random access memory – nhớ truy xuất ngẫu nhiên) ➢ROM RAM nhớ máy tính dùng lưu trữ chương trình liệu suốt trình... 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