- Trang Chủ
- Phần cứng
- Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer Architecture): Chương 7 - Nguyễn Kim Khánh
Xem mẫu
- NKK-HUST
Kiến trúc máy tính
om
.c
Chương 7
ng
co
BỘ NHỚ MÁY TÍNH
an
th
o ng
du
u
cu
Nguyễn Kim Khánh
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
2017 Kiến trúc máy tính 352
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
Nội dung học phần
Chương 1. Giới thiệu chung
om
.c
Chương 2. Cơ bản về logic số
ng
Chương 3. Hệ thống máy tính
co
Chương 4. Số học máy tính
an
Chương 5. Kiến trúc tập lệnh
th
Chương 6. Bộ xử lý
o ng
du
Chương 7. Bộ nhớ máy tính
u
Chương 8. Hệ thống vào-ra
cu
Chương 9. Các kiến trúc song song
2017 Kiến trúc máy tính 353
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
Nội dung của chương 7
om
7.1. Tổng quan hệ thống nhớ
.c
7.2. Bộ nhớ chính
ng
7.3. Bộ nhớ đệm (cache)
co
an
7.4. Bộ nhớ ngoài
th
7.5. Bộ nhớ ảo o ng
du
u
cu
2017 Kiến trúc máy tính 354
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
7.1. Tổng quan hệ thống nhớ
1. Các đặc trưng của bộ nhớ
om
n Vị trí
.c
n Bên trong CPU:
ng
tập thanh ghi
co
n
n Bộ nhớ trong:
an
bộ nhớ chính
th
n
n bộ nhớ đệm (cache) ng
Bộ nhớ ngoài:
o
n
du
n các thiết bị lưu trữ
u
cu
n Dung lượng
n Độ dài từ nhớ (tính bằng bit)
n Số lượng từ nhớ
2017 Kiến trúc máy tính 355
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
Các đặc trưng của bộ nhớ (tiếp)
Đơn vị truyền
om
n
Từ nhớ
.c
n
ng
n Khối nhớ
co
n Phương pháp truy nhập
an
th
n Truy nhập tuần tự (băng từ)
n
o ng
Truy nhập trực tiếp (các loại đĩa)
du
n Truy nhập ngẫu nhiên (bộ nhớ bán dẫn)
u
cu
n Truy nhập liên kết (cache)
2017 Kiến trúc máy tính 356
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
Các đặc trưng của bộ nhớ (tiếp)
Hiệu năng (performance)
om
n
Thời gian truy nhập
.c
n
ng
n Chu kỳ nhớ
co
n Tốc độ truyền
an
Kiểu vật lý
th
n
n Bộ nhớ bán dẫn
o ng
du
n Bộ nhớ từ
u
cu
n Bộ nhớ quang
2017 Kiến trúc máy tính 357
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
Các đặc trưng của bộ nhớ (tiếp)
Các đặc tính vật lý
om
n
Khả biến / Không khả biến
.c
n
(volatile / nonvolatile)
ng
co
n Xoá được / không xoá được
an
Tổ chức
th
n
o ng
du
u
cu
2017 Kiến trúc máy tính 358
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
2. Phân cấp bộ nhớ
Bộ vi xử lý
om
CPU
.c
ng
Tập Thiết bị
Bộ nhớ
thanh Cache
co
chính lưu trữ
ghi (HDD, SSD)
Bộ nhớ
an
mạng
th
o ng
du
Từ trái sang phải:
u
cu
n dung lượng tăng dần
n tốc độ giảm dần
n giá thành cùng dung lượng giảm dần
2017 Kiến trúc máy tính 359
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
Công nghệ bộ nhớ
Công nghệ Thời gian Giá thành/GiB
om
bộ nhớ truy nhập (2012)
.c
SRAM 0,5 – 2,5 ns $500 – $1000
ng
co
DRAM 50 – 70 ns $10 – $20
an
th
Flash memory 5.000 – 50.000 ns $0,75 – $1
ng
HDD 5 – 20 ms $0,05 – $0,1
o
du
u
n Bộ nhớ lý tưởng
cu
n Thời gian truy nhập như SRAM
n Dung lượng và giá thành như ổ đĩa cứng
2017 Kiến trúc máy tính 360
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
Nguyên lý cục bộ hoá tham chiếu bộ nhớ
n Trong một khoảng thời gian đủ nhỏ CPU
om
thường chỉ tham chiếu các thông tin
.c
trong một khối nhớ cục bộ
ng
co
n Ví dụ:
an
Cấu trúc chương trình tuần tự
th
n
n Vòng lặp có thân nhỏ
o ng
du
n Cấu trúc dữ liệu mảng
u
cu
2017 Kiến trúc máy tính 361
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
7.2. Bộ nhớ chính
1. Bộ nhớ bán dẫn
om
Kiểu bộ nhớ Tiêu Khả năng xoá Cơ chế ghi Tính
.c
chuẩn khả biến
Read Only Memory
ng
Mặt nạ
(ROM) Bộ nhớ Không xoá
co
Programmable ROM chỉ đọc được
an
(PROM)
th
Erasable PROM bằng tia cực tím, Không
(EPROM)
oBộ nhớ ng cả chip khả biến
hầu như Bằng điện
du
Electrically Erasable bằng điện,
chỉ đọc
PROM (EEPROM) mức từng byte
u
cu
Flash memory bằng điện,
Bộ nhớ từng khối
Random Access đọc-ghi bằng điện, Khả biến
Bằng điện
Memory (RAM) mức từng byte
2017 Kiến trúc máy tính 362
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
ROM (Read Only Memory)
Bộ nhớ không khả biến
om
n
.c
n Lưu trữ các thông tin sau:
ng
Thư viện các chương trình con
co
n
Các chương trình điều khiển hệ thống (BIOS)
an
n
th
n Các bảng chức năng
n Vi chương trình
o ng
du
u
cu
2017 Kiến trúc máy tính 363
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
Các kiểu ROM
n ROM mặt nạ:
om
n thông tin được ghi khi sản xuất
.c
n PROM (Programmable ROM)
ng
n Cần thiết bị chuyên dụng để ghi
co
n Chỉ ghi được một lần
an
EPROM (Erasable PROM)
th
n
n
o ng
Cần thiết bị chuyên dụng để ghi
du
n Xóa được bằng tia tử ngoại
Ghi lại được nhiều lần
u
n
cu
n EEPROM (Electrically Erasable PROM)
n Có thể ghi theo từng byte
n Xóa bằng điện
2017 Kiến trúc máy tính 364
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
Bộ nhớ Flash
om
Ghi theo khối
.c
n
ng
n Xóa bằng điện
co
n Dung lượng lớn
an
th
o ng
du
u
cu
2017 Kiến trúc máy tính 365
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
RAM (Random Access Memory)
Bộ nhớ đọc-ghi (Read/Write Memory)
om
n
.c
n Khả biến
ng
Lưu trữ thông tin tạm thời
co
n
an
n Có hai loại: SRAM và DRAM
th
(Static and Dynamic)
o ng
du
u
cu
2017 Kiến trúc máy tính 366
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
SRAM (Static) – RAM tĩnh
Các bit được lưu trữ bằng các Flip-Flop
om
n
.c
à thông tin ổn định
ng
n Cấu trúc phức tạp
co
an
n Dung lượng chip nhỏ
th
n Tốc độ nhanh ng
o
n Đắt tiền
du
u
n Dùng làm bộ nhớ cache
cu
2017 Kiến trúc máy tính 367
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
DRAM (Dynamic) – RAM động
Các bit được lưu trữ trên tụ điện
om
n
.c
à cần phải có mạch làm tươi
ng
Cấu trúc đơn giản
co
n
an
n Dung lượng lớn
th
n Tốc độ chậm hơn o ng
Rẻ tiền hơn
du
n
u
Dùng làm bộ nhớ chính
cu
n
2017 Kiến trúc máy tính 368
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
Một số DRAM tiên tiến thông dụng
om
Cải tiến để tăng tốc độ
.c
n
ng
n Synchronous DRAM (SDRAM): làm việc
co
được đồng bộ bởi xung clock
an
DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
th
n
n DDR3, DDR4
o ng
du
u
cu
2017 Kiến trúc máy tính 369
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
Tổ chức của chip nhớ
§ Sơ đồ cơ bản của chip nhớ
om
.c
ng
A0
D0
co
A1
D1
an
.
. Chip nhớ .
th
. 2n x m bit .
An-1
o ng .
du
m-bit Dm-1
CS
u
cu
Hình ảnh module nhớ
WE OE
2017 Kiến trúc máy tính 370
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- NKK-HUST
Các tín hiệu của chip nhớ
n Các đường địa chỉ: An-1 ÷ A0 à có 2n từ nhớ
om
n Các đường dữ liệu: Dm-1 ÷ D0 à độ dài từ
.c
nhớ = m bit
ng
co
n Dung lượng chip nhớ = 2n x m bit
an
n Các đường điều khiển:
th
n Tín hiệu chọn chip CS (Chip Select)
ng
n Tín hiệu điều khiển đọc OE (Output Enable)
o
du
n Tín hiệu điều khiển ghi WE (Write Enable)
u
cu
(Các tín hiệu điều khiển thường tích cực với mức 0)
2017 Kiến trúc máy tính 371
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
nguon tai.lieu . vn