Chương VI Kiến trúc bộ nhớ
3. Bộ nhớ ngoài của máy tính
Bộ nhớ ngoài của máy tính là một thiết bị vô cùng quan trọng và không thể thiếu đối với các máy tính hiện nay. Chúng được dùng để lưu giữ các chương trình và dữ liệu không được sử dụng ngay trong quá trình hoạt động của máy, các nội dung được lưu giữ không bị mất khi không có điện hoặc khi tắ máy. Đĩa từ được đưa vào sử dụng từ bắt đầu những năm 1970, và hiện nay, đang được sử dụng rộng rãi với những ưu điểm vượt trội so với các thiết bị nhớ ngoài khác nhờ dung lượng nhớ rất lớn và tốc độ truy xuất rất nhanh. Đĩa quang (đĩa CD) cũng được sử dụng nhiều nhờ dung lượng lớn, bảo quản dễ dàng và có độ tin cậy cao. Phương hướng phát triển chủ yếu đối với các loại thiết bị này luôn luôn nhằm vào khả năng nâng cao dung lượng và tốc độ truy xuất. Sự xuất hiện gần đây của các thiết bị nhớ Flash cũng đang là hướng nghiên cứu được coi trọng trong việc phát triển các thiết bị nhớ dễ dàng bảo quản và di chuyển, dễ kết nối với máy tính để sử dụng khi cần thiết.
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866
3.1. Đĩa từ
Nguyên lý được sử dụng để lưu giữ và đọc dữ liệu trên ổ đĩa từ là ứng dụng tính chất nhiễm từ, duy trì từ tính của vật liệu sắt từ có độ thẩm từ cao. Đầu từ để Ghi/Đọc có nguyên lý cấu tạo như một nam châm điện có độ thẩm từ cao, nhưng không có tính duy trì từ tính. Dòng điện đi qua cuộn dây AB có cường độ tương ứng với giá trị của bit thông tin cần ghi, tạo ra một từ trường trong lõi hình khuyên. Qua khe hở, từ thông đi xuyên đến lớp sắt từ phủ trên mặt đĩa và sắp xếp (hướng từ hoá) các phần tử có khả năng nhiễm từ và duy trì từ tính. Do dòng điện trong cuộn dây thay đổi theo quy luật cần ghi, nên các phần tử nhiễm từ cũng được sắp xếp theo quy luật tương ứng. Hay nói cách khác: Từ trường dọc theo đường ghi thay đổi theo
quy luật của dòng điện mang thông tin đi qua cuộn dây AB.
Do khả năng duy trì từ tính, thông tin được ghi lên mặt đĩa sẽ được lưu giữ lại.
Ngược lại với quá trình ghi, khi đọc, sự thay đổi chiều sắp xếp của các phần tử đã bị nhiễm từ (do quá trình ghi) sẽ tạo nên sự thay đổi từ thông trong lõi, điện áp do cảm ứng sinh ra trong cuộn dây AB sẽ được xử lý và biến đổi thành các thông tin tương ứng. Các thông tin không bị xoá trong quá trình đọc.
3.2. Đĩa quang
Đĩa quang (đĩa CD – Compact Disc) là thiết bị lưu giữ dữ liệu làm việc theo nguyên lý biến đổi Quang-Điện. Các “hốc” được tạo ra trên một mặt đĩa sẽ phản xạ một lượng năng lượng trở lại đầu đọc, năng lượng quang học được biến thành điện năng và biến đổi thành các thông tin tương ứng.
Để ghi thông tin lên đĩa, ta dùng tia lazer tạo thành các “hốc” có đường kính cực kỳ nhỏ ( thường là hàng chục đến hàng trăm nanometre), gọi là pit. Vùng xung quanh hốc bị đốt nóng, tạo ra khả năng phản xạ quang học khác nhau, gọi là land. Thông tin trên đĩa CD được ghi theo một đường xuắn ốc duy nhất, và được ghi theo từng khối (block), mỗi khối có độ lớn là 2KB dữ liệu. Tuy cách ghi phức tạp nhưng do độ tin cậy cao của phương thức lưu giữ thông tin, nên đĩa CD dược sử dụng rất rộng rãi.
3.3. Bộ nhớ Flash
Bộ nhớ flash là một loại bộ nhớ máy tính không khả biến có thể xóa và ghi lại bằng điện. Đây là công nghệ đã được sử dụng trong các thẻ nhớ, ổ USB flash để lưu trữ và truyền dữ liệu giữa các máy tính và các thiết bị kĩ thuật số khác. Không như EEPROM, nó được xóa và ghi lại theo khối gồm nhiều vị
trí (ban đầu bộ nhớ flash chỉ có thể xóa toàn bộ). Bộ nhớ flash rẻ hơn nhiều so với EEPROM. Bộ nhớ flash được sử dụng trong máy tính xách tay, máy nghe nhạc kĩ thuật số, máy ảnh kĩ thuật số và điện thoại di động. Nó cũng được sử dụng trên các máy trò chơi, thay thế cho EEPROM hoặc RAM tĩnh nuôi bằng pin để lưu dữ liệu của trò chơi.
Ổ USB Flash, ổ cứng di động USB, ổ cứng flash USB (còn được gọi sai là cái USB) là thiết bị lưu trữ dữ liệu sử dụng bộ nhớ flash tích hợp với giao tiếp USB (Universal Serial Bus). Chúng có kích thước nhỏ, nhẹ, có thể tháo lắp và ghi lại được. Dung lượng của các ổ USB flash trên thị trường có thể từ hàng tăm đến gàng nghìn MB trở lên. "Ổ USB" là loại thiết bị nhớ không mất dữ liệu khi ngừng cung cấp điện.
So sánh các bộ nhớ bán dẫn
Loại Mất dữ liệu khi mất
điện? Khả năng ghi ? Cỡ xoá ?
Xoá
nhiều lần ? Tốc độ ?
Giá thành (theo byte)
SRAM Có Có Byte Không giới
hạn Nhanh Đắt
DRAM Có Có Byte Không giới
hạn Vừa phải Vừa phải
Masked
ROM Không Không
Không sẵn sàng Không sẵn sàng Nhanh Không đắt PROM Không Một lần, yêu cầu thiết bị chuyên dụng Không sẵn sàng Không sẵn
sàng Nhanh Vừa phải
EPROM Không
Có, nhưng cần thiết bị chuyên dụng
Toàn bộ Giới hạn Nhanh Vừa phải
EEPROM Không Có Byte Giới hạn Nhanh cho đọc, chậm cho xoá và
ghi
Đắt
Flash Không Có Sector Giới hạn Nhanh cho đọc, chậm cho xoá/ghi Vừa phải
NVRAM Không Có Byte Không giới
Nguyễn Trung Đồng – Tel 0983 410 866