Bài giảng Cấu trúc máy tính: Chương 5 giới thiệu về bộ nhớ máy tính. Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Tổng quan về hệ thống nhớ, bộ nhớ bán dẫn, bộ nhớ chính, bộ nhớ cache, bộ nhớ ngoài, bộ nhớ ảo, hệ thống nhớ trên máy tính cá nhân.
Cấu trúc máy tính Chương BỘ NHỚ MÁY TÍNH 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính Nội dung 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 05/12/21 Tổng quan hệ thống nhớ Bộ nhớ bán dẫn Bộ nhớ Bộ nhớ cache Bộ nhớ ngồi Bộ nhớ ảo Hệ thống nhớ máy tính cá nhân Chương 5: Bộ nhớ máy tính 5.1 Tổng quan hệ thống nhớ Các đặc trưng hệ thống nhớ Vị trí Bên CPU: tập ghi Bộ nhớ trong: nhớ nhớ cache Bộ nhớ ngoài: thiết bị nhớ Dung lượng Độ dài từ nhớ (tính bit) Số lượng từ nhớ 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính Các đặc trưng hệ thống nhớ Đơn vị truyền Từ nhớ Khối 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) 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính Các đặc trưng hệ thống nhớ Hiệu (performance) Thời gian truy nhập Chu kỳ nhớ Tốc độ truyền 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 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính Phân cấp hệ thống nhớ Từ trái sang phải: CPU Tập ghi Dung lượng tăng dần Bộ nhớ cache L1 05/12/21 Bộ nhớ cache L2 Bộ nhớ Bộ nhớ ngịai Chương 5: Bộ nhớ máy tính Tốc độ giảm dần Giá thành giảm dần 5.2 Bộ nhớ bán dẫn Phân loại Read Only Memory (ROM) Programmable ROM (PROM) Erasable PROM (EPROM) Electrically Erasable PROM (EEPROM) Flash memory Random Access Memory (RAM) 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính ROM (Read Only Memory) Bộ nhớ đọc Lưu trữ thông tin sau: Thư viện chương trình Các chương trình điều khiển hệ thống (BIOS) Các bảng chức Vi chương trình 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính Các kiểu ROM ROM mặt nạ: thông tin ghi sản xuất đắt PROM (Programmable ROM) Cần thiết bị chuyên dụng để ghi chương trình ghi lần EPROM (Erasable PROM) Cần thiết bị chuyên dụng để ghi chương trình ghi nhiều lần Trước ghi lại, xóa tia cực tím 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính Các kiểu ROM (tiếp) EEPROM (Electrically Erasable PROM) Có thể ghi theo byte Xóa điện Flash memory (Bộ nhớ cực nhanh) Ghi theo khối Xóa điện 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 10 Với ánh xạ liên kết toàn phần Bộ nhớ = 4GB = 232 byte N = 32 bit Line = 32 byte = 25 byte W = bit Số bit trường Tag là: T = 32 - = 27 bit Tag 27 bit 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính Word bit 31 Với ánh xạ liên kết tập hợp đường Bộ nhớ = 4GB = 32 byte N = 32 bit Line = 32 byte = 25 byte W = bit Số Line cache = 218/ 25 = 213 Line Một Set có Line = 22 Line số Set cache = 213/ 22 = 211 Set S = 11 bit Số bit trường Tag là: T = 32 - (11 + 5) = 16 bit Tag 16 bit 05/12/21 Line 11 bit Chương 5: Bộ nhớ máy tính Word bit 32 Phương pháp ghi liệu cache hit Ghi xuyên qua (Write-through): ghi cache nhớ tốc độ chậm Ghi trả sau (Write-back): ghi cache tốc độ nhanh Block cache bị thay cần phải ghi trả Block nhớ 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 33 5.5 Bộ nhớ Các kiểu nhớ Băng từ Đĩa từ Đĩa quang Flash Disk 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 34 Đĩa từ 05/12/21 Đầu từ cố định hay đầu từ di động Đĩa cố định hay thay đổi Một mặt hay hai mặt Một đĩa hay nhiều đĩa Cơ chế đầu từ Tiếp xúc (đĩa mềm) Không tiếp xúc Chương 5: Bộ nhớ máy tính 35 Nhiều đĩa 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 36 Cylinders 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 37 Đĩa mềm 8”, 5.25”, 3.5” Dung lượng nhỏ: tới 1.44Mbyte Tốc độ chậm Thơng dụng Rẻ tiền Tương lai khơng dùng ? 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 38 Đĩa cứng Một nhiều đĩa Thông dụng Dung lượng tăng lên nhanh 1993: 200MB 2004: 30GB, 40GB Tốc độ đọc/ghi nhanh Rẻ tiền 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 39 Đĩa quang CD-ROM (Compact Disk ROM) CD-R (Recordable CD) CD-RW (Rewriteable CD) Dung lượng thông dụng 650MB Ổ đĩa CD: Ổ CD-ROM Ổ CD-Writer: Ghi phiên ghi nhiều phiên Ổ CD-RW Tốc độ đọc sở 150KByte/s Tốc độ bội, ví dụ: 48x, 52x, 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 40 Đĩa quang DVD Digital Video Disk: dùng ổ đĩa xem video Digital Versatile Disk: ổ máy tính Ghi hai mặt Một hai lớp mặt Thông dụng: 4,7GB/lớp 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 41 Flash Disk Thường kết nối qua cổng USB Không phải dạng đĩa Bộ nhớ bán dẫn cực nhanh (flash memory) Dung lượng tăng nhanh Thuận tiện 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 42 5.6 Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Khái niệm nhớ ảo: gồm nhớ nhớ ngồi mà CPU coi nhớ (bộ nhớ chính) Các kỹ thuật thực nhớ ảo: Kỹ thuật phân trang: Chia không gian địa nhớ thành trang nhớ có kích thước nằm liền kề Thơng dụng: kích thước trang = 4KBytes Kỹ thuật phân đoạn: Chia không gian nhớ thành đoạn nhớ có kích thước thay đổi, đoạn nhớ gối lên 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 43 5.7 Hệ thống nhớ PC Bộ nhớ cache: tích hợp chip vi xử lý Bộ nhớ chính: Tồn dạng môđun nhớ RAM 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 44 Hệ thống nhớ PC ROM BIOS chứa chương trình sau: Chương trình POST (Power On Self Test) Chương trình CMOS Setup Chương trình Bootstrap loader Các trình điều khiển vào-ra (BIOS) CMOS RAM: Chứa thơng tin cấu hình hệ thống Đồng hồ hệ thống Có pin ni riêng Video RAM: quản lý thơng tin hình Các loại nhớ ngồi 05/12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 45 ... Không tiếp xúc Chương 5: Bộ nhớ máy tính 35 Nhiều đĩa 05/ 12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 36 Cylinders 05/ 12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 37 Đĩa mềm 8”, 5. 25? ??, 3 .5? ?? Dung lượng nhỏ:... vào CPU 05/ 12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 19 Cấu trúc chung cache / nhớ Cache Bộ nhớ Tag L0 B0 Tag L1 B1 L2 B2 L3 B3 Lm-1 Bp-1 Tag CPU Tag Tag 05/ 12/21 Chương 5: Bộ nhớ máy tính 20 Cấu trúc chung...Nội dung 5. 1 5. 2 5. 3 5. 4 5. 5 5. 6 5. 7 05/ 12/21 Tổng quan hệ thống nhớ Bộ nhớ bán dẫn Bộ nhớ Bộ nhớ cache Bộ nhớ ngồi Bộ nhớ ảo Hệ thống nhớ máy tính cá nhân Chương 5: Bộ nhớ máy tính 5. 1 Tổng