PHẦN I: BỘ NHỚ

11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 1 2.2. Bộ nhớ và thiết bị lưu trữ ngoài 2.2.1. Cấu trúc phân cấp 2.2.2. Bộ nhớ trong 2.2.3. Thiết bị lưu trữ ngoài 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 2 2.2.1 Cấu trúc phân cấp Các dạng lưu trữ  Thanh ghi: Bộ nhớ tạm nằm trong CPU  Bộ nhớ chính:chứa chương trình, dữ liệu.  Thiêt bị lưu trữ ngoài: Hỗ trợ dung lượng cho việc lưu trữ chương trình, dữ liệu  Bộ nhớ đệm/ẩn (Cache): được thiết kế nhằm làm giảm sự chênh lệch giữa các thành phần có tốc độ hoạt động khác nhau quá nhiều.  Các chíp nhớ đặc biệt: Lưu trữ cấu hình hệ thống, chương trình khởi động 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 3 a. Các dạng lưu trữ dữ liệu (t)  Bộ nhớ trong • Dữ liệu và chương trình đang được sử dụng bởi CPU. • Thông tin thường bị mất khi tắt điện. • Kết nối CPU: Bus cục bộ • Công nghệ: Bán dẫn  Thiết bị lưu trữ ngoài • Dữ liệu và chương trình được cất giữ ngay cả khi không được sử dụng bởi CPU. • Thông tin không bị mất khi tắt điện. • Kết nối CPU: Kênh vào ra • Công nghệ: • Từ • Quang • Quang từ • Bán dẫn 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 4 b. Sơ đồ phân cấp 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 5 2.2.2 Bộ nhớ trong a.Tổ chức bộ nhớ  Ô nhớ: bộ nhớ được chia nhỏ thành các ô có kích thước bằng nhau, mỗi ô được gán một địa chỉ duy nhất.  Từ nhớ: Gồm số cố định các bit mà máy tính có thể xử lý đồng thời.  Đường địa chỉ: Truyền giá trị số thứ tự của ô nhớ được truy nhập. Kích thước ô nhớ là khác nhau đối với từng loại máy tính Motorola (Big endian) Intel (Little endian) 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 6 b. Thời gian truy nhập bộ nhớ  Thời gian truy nhập/thâm nhập: Thời gian truy nhập là khoảng thời gian tính từ khi bộ xử lý gửi yêu cầu đọc/ghi dữ liệu tới bộ nhớ cho tới khi việc ghi và đọc đó được hoàn tất. • Ví dụ: Thời gian truy nhập bộ nhớ trong = (1)+ (2) + (3)  Chu kỳ: Thời gian giữa hai lần liên tiếp thâm nhập bộ nhớ • Ví dụ: chu kỳ bộ nhớ với DRAM 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 7 c. Các dạng bộ nhớ trong RAM (Random Access Memory)  Đặc điểm • Vào ra ngẫu nhiên: các ô nhớ có thể được đọc hoặc viết vào trong khoảng thời gian bằng nhau cho dù chúng ở bất kỳ vị trí nào trong bộ nhớ. • Tốc độ truy nhập nhanh. • Dữ liệu có thể bị ghi đè và mất khi tắt điện. 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 8 RAM(t)  Phân loại: • RAM tĩnh (SRAM: Static RAM): • Mỗi phần tử nhớ (biểu diễn cho bit 0, 1) giữ trạng thái cân bằng ổn định nếu không có tín hiệu điện phù hợp kích thích làm cho nó thay đổi trạng thái. • RAM động (DRAM: Dynamic RAM): • Mỗi phần tử nhớ (1) sẽ thay đổi trạng thái (0) sau một khoảng thời gian nhất định (do sự phóng điện) nếu nó không được nạp điện (làm tươi).  SRAM nhanh, đắt hơn DRAM, • SRAM sử dụng làm cache • DRAM sử dụng làm bộ nhớ chính 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 9 RAM (t)  Một số DRAM thông dụng dùng làm bộ nhớ chính • SDRAM (Synchronous DRAM – DRAM đồng bộ), một dạng DRAM đồng bộ bus bộ nhớ. Tốc độ SDRAM đạt từ 66-133MHz (thời gian thâm nhập bộ nhớ từ 75ns- 150ns). • DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) là cải tiến của bộ nhớ SDRAM với tốc độ truyền tải gấp đôi SDRAM (200, 400, 800, …). 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 10 [...]... của hệ thống 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 16 d Cache a Các dạng Cache  Bộ nhớ đệm ẩn (Memory Cache/CPU Cache): Chíp nhớ đặt trong hoặc sát CPU, tăng tốc độ truy nhập giữa bộ nhớ chính và CPU • Ví dụ : Các mức memory cache trong máy IBM PC L1, L2, L3 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 17 a Các dạng Cache (t) Bộ nhớ đĩa ẩn (Disk Cache): Một phần của bộ nhớ chính hoặc bộ nhớ của bảng mạch điều... tốc độ truy nhập giữa bộ nhớ chính và bộ nhớ 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 18 b Đọc Cache  Nguyên lý cục bộ: Tại một thời điểm chương trình chỉ truy nhập một phần tương đối nhỏ không gian địa chỉ của nó • •  Cục bộ hoá về thời gian Cục bộ hoá về không gian Sự kiện • • Cache hit: Dữ liệu cần tìm nằm trong Cache Cache miss: Dữ liệu cần tìm nằm trong bộ nhớ chính 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính...Tổ chức bộ nhớ DRAM • • • 1 chíp nhớ: Dãy ô (gồm 1 bit nhớ ) tổ chức thành hàng(row) và cột (column) 1 module (thanh RAM) gồm nhiều chíp nhớ Các chíp nhớ hợp lại thành một bank để có thể cung cấp đủ bit dữ liệu tương xứng với bus dữ liệu của CPU 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 11 ROM (Read Only Memory)  Đặc điểm • Bộ nhớ chỉ đọc, không ghi đè Chương trình • •... thời trong cache và trong bộ nhớ • Tỉ số đọc/ghi lớn  Lưu lần cuối (copy back) • Ghi lại nội dung bị thay đổi của một phần tử • trong cache trước khi phần tử đó bị loại bỏ khỏi cache Tỉ số ghi/đọc lớn 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 20 2.2.3 Thiết bị lưu trữ ngoài a Đĩa cứng và ổ đĩa cứng  Đĩa cứng và Ổ đĩa cứng  Hiệu năng  RAID b Các thiết bị nhớ khác (tk) 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính... Truy nhập ngẫu nhiên 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 12 ROM(t)  Phân loại • ROM mặt nạ (Mask ROM): • Nội dung của Mask ROM đã được ghi sẵn bởi nhà sản xuất và không thể ghi thêm hoặc ghi đè lên nữa • Làm các chip nhớ trên bo mạch mẹ, lưu trữ các chương trình xuất nhập cơ bản (Base Input/Out put system – BIOS) của máy tính 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 13 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 14... khiển dịch chuyển các đầu từ Mã hoá và giải mã các tín hiệu ghi và đọc 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 26 Đĩa cứng    Rãnh ghi (track): Đường tròn đồng tâm lưu dữ liệu, dung lượng bằng nhau Sector (cung): Các phần bằng nhau trên một track Từ trụ (cylinder): Nhóm các track có cùng bán kính trên các đĩa thành phần 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 27 Ổ đĩa cứng (t)  Ghi và đọc dữ liệu • • • Đầu đọc/ghi... (reading) và ghi (writing) đồng thời Tăng khả năng chịu l i: Tạo đĩa ảnh (disk mirroring) hoặc tái tạo dữ liệu theo phương thức kiểm tra chẵn lẻ (parity checking) 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 31 RAID (t)    Công nghệ RAID sử dụng một bộ điều khiển đĩa đặc biệt có hỗ trợ chức năng RAID Khi một ổ đĩa bị hư, ta có thể thay nó bằng một ổ đĩa mới và Bộ điều khiển RAID (RAID controller) sẽ tự động tái... Read Only Memory): Chương trình nằm trong ROM có thể được viết vào và có thể xóa (bằng điện) Lưu BIOS Ngoài ra làm nó được sử dụng làm bộ nhớ cho các thiết bị cầm tay hoặc camera số, hiện tại nó đang được sử dụng như là một ổ cứng di động có kết nối cổng USB 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 15 CMOS  Đặc điểm • • • Công nghệ chíp MOS: vỏ bọc gồm kim loại (Metal), oxýt (Oxide) và chất bán dẫn (Semiconductor)... byte; 1 Tbyte = 1000 Gbyte=1.000.000 Mbyte=1.000.000.000 byte 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 22 Cấu tạo bên trong ổ cứng 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 23 Kết tiếp: IDE ổ cứng vào máy tính nối Chuẩn giao Intergrated Drive Electronics , SCSI Small Computer System Interface , SATA Serial Advanced Technology Attachment 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 24 Ổ đĩa cứng  Đĩa từ : • • Làm bằng nhôm hoặc... số lượng thích hợp các ổ đĩa cứng IDE hoặc SCSI 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 32 RAID  Có nhiều mức RAID • RAID0 • RAID1 •… • RAID6 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 33 RAID0  RAID mức 0 hay còn gọi là RAID0: • Dữ liệu được phân tán ra nhiều đĩa (ít nhất là 2 đĩa) nên không hỗ trợ khả năng chịu lỗi vì không có đĩa dự phòng 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 34 RAID1  RAID mức 1 hay còn gọi . (Disk Cache): Một phần của bộ nhớ chính hoặc bộ nhớ của bảng mạch điều khiển đĩa, tăng tốc độ truy nhập giữa bộ nhớ chính và bộ nhớ 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc. 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 4 b. Sơ đồ phân cấp 11/3/2008 Phần I-Cấu trúc máy tính 5 2.2.2 Bộ nhớ trong a.Tổ chức bộ nhớ  Ô nhớ: bộ nhớ được chia