Bài giảng Cấu trúc máy tính Chương 3: Bộ nhớ

CÂU TRUC MAY TINH

CHƯƠNG 3: BỘ NHỚ


Nôi dung cua chương 3
3.1. Các đặc trưng của bộ nhớ
3.2. Sự phân cấp của bộ nhớ
3.3. Xây dựng bộ nhớ từ các chíp nhớ


3.1. Các đặc trưng của bộ nhớ
 Vị trí
 Bên trong CPU:
tập thanh ghi
 Bộ nhớ trong:
bộ nhớ chính
bộ nhớ cache
 Bộ nhớ ngoài: các thiết bị nhớ
 Dung lượng
 Độ dài từ nhớ (tính bằng bit)
 Số lượng từ nhớ


3.1. Các đặc trưng của bộ nhớ (tiếp)
 Đơn vị truyền
 Từ nhớ
 Khối nhớ
 Phương pháp truy nhập
 Truy nhập tuần tự (băng từ)
 Truy nhập trực tiếp (các loại đĩa)

 Truy nhập ngẫu nhiên (bộ nhớ bán dẫn)
 Truy nhập liên kết (cache)


3.1. Các đặc trưng của bộ nhớ (tiếp)
 Hiệu năng (performance)
 Thời gian truy nhập
 Chu kỳ nhớ
 Tốc độ truyền
 Kiểu vật lý
 Bộ nhớ bán dẫn
 Bộ nhớ từ
 Bộ nhớ quang


3.1. Các đặc trưng của bộ nhớ (tiếp)
 Các đặc tính vật lý
 Khả biến / Không khả biến (volatile / nonvolatile)
 Xoá được / không xoá được
 Tổ chức
 Độ trễ (Latency)
 Tần số làm tươi


3.1. Các đặc trưng của bộ nhớ (tiếp)
 Các loại bộ nhớ


ROM (Read Only Memory)
 Bộ nhớ không khả biến

 Lưu trữ các thông tin sau:
 Thư viện các chương trình con
 Các chương trình điều khiển hệ thống (BIOS)
 Các bảng chức năng
 Vi chương trình


Các kiểu ROM
 ROM mặt nạ:
 thông tin được ghi khi sản xuất
 rất đắt
 PROM (Programmable ROM)
 Cần thiết bị chuyên dụng để ghi bằng chương trình  chỉ ghi
được một lần
 EPROM (Erasable PROM)
 Cần thiết bị chuyên dụng để ghi bằng chương trình  ghi
được nhiều lần
 Trước khi ghi lại, xóa bằng tia cực tím


Các kiểu ROM (tiếp)
 EEPROM (Electrically Erasable PROM)
 Có thể ghi theo từng byte
 Xóa bằng điện
 Flash memory (Bộ nhớ cực nhanh)
 Ghi theo khối
 Xóa bằng điện


RAM (Random Access Memory)

 Bộ nhớ đọc-ghi (Read/Write Memory)
 Khả biến
 Lưu trữ thông tin tạm thời
 Có hai loại: SRAM và DRAM (Static and Dynamic)


SRAM (Static) – RAM tĩnh
 Các bit được lưu trữ bằng các Flip-Flop  thông tin ổn định
 Cấu trúc phức tạp
 Dung lượng chip nhỏ
 Tốc độ nhanh
 Đắt tiền
 Dùng làm bộ nhớ cache


DRAM (Dynamic) – RAM động
 Các bit được lưu trữ trên tụ điện  cần phải có mạch làm tươi
 Cấu trúc đơn giản
 Dung lượng lớn
 Tốc độ chậm hơn
 Rẻ tiền hơn
 Dùng làm bộ nhớ chính


Các DRAM tiên tiến
 Enhanced DRAM
 Cache DRAM
 Synchronous DRAM (SDRAM): làm việc được đồng bộ bởi xung
clock
 DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM)

 Rambus DRAM (RDRAM)


3.2. Sự phân cấp của bộ nhớ

 Từ trái sang phải:
 dung lượng tăng dần
 tốc độ giảm dần
 giá thành/1bit giảm dần


3.2. Sự phân cấp của bộ nhớ (tiếp)
 Xác định loại bộ nhớ:
 Hiện có 3 công nghệ phổ biến: SDRAM, DDR-SDRAM và RDRAM (muốn
xác định dựa vào tài liệu hướng dẫn của bo mạch chủ)
 SDRAM phổ biến trong Pentium, Pentium II, Pentium III
 Có 3 loại PC66, PC100, PC133
 DDR-SDRAM: Pentium IV hay AMD
 PC2100, PC2700, PC3200, PC3500, PC3700
 Xung làm việc tương ứng 266Mhz, 333Mhz, 400Mhz,433Mhz,
466Mhz
 RDRAM: công nghệ tốt nhất sử dung trong hệ thống Xeon, Petium IV và
cao cấp


3.2. Sự phân cấp của bộ nhớ (tiếp)
 Video Ram (VRam)
 Công nghệ FPM (fasst page mode)
 2 cổng giao tiếp
 1 cổng dành cho chức năng làm tươi màn hình

 Cổng còn lại xuất ra màn hình
 Graphic ddr (gddr)
 GDDR (DDR đồ họa) dựa trên công nghệ DDR-SDRAM.
 Windows ram (Wram)
 Dạng bộ nhớ 2 cổng khác
 Dùng trong hệ thống chuyên xử lý đồ họa
 Wram có cổng hiển thị nhỏ hơn và hỗ trợ EDO (Extended data out)


3.2. Sự phân cấp của bộ nhớ (tiếp)
 Syschronous Graphic Ram (SGRAM)
 Là loại SDRAM thiết kế dành riêng cho video.
 Chức năng đọc ghi đặc biệt
 Cho phép truy xuất và chỉnh sửa dl theo khối
 Tăng hiệu năng của bộ điều khiển đồ họa.
 Base Ranbus và Concurrent Rambus
 Rambus được dùng làm bộ nhớ video (trước kia)
 Công nghệ bộ nhớ chính Driect Rambus
 Base Rambus và Concurrent Rambus dùng cho ứng dụng
video trong máy trạm và hệ thống game video như Nintendo
64.


3.2. Sự phân cấp của bộ nhớ (tiếp)
 Bộ nhớ cải tiến:
 Enhanced SDRam (Esdram)
 Fast Cycle Ram (FcRam)
 Synclink Dram (SlDram)
 Virtual Channel Memory (Vcm)

3.3. Xây dựng bộ nhớ từ các chip nhớ
 1. Lưu trữ từ tính:
 Dùng để lưu trữ dữ liệu trên một trục các đĩa mòng
 Các đĩa được chế tạo từ aluminum, thủy tinh hoặc ceramic và
được bọc bên ngoài với một lớp vật liệu sắt từ, thường là hợp
kim coban.


2. Bộ nhớ bán dẫn
 Bộ nhớ bán dẫn thông thường là RAM
 Ram tĩnh (SRAM) lưu trữ dl trong một bộ gồm 6 transistor.
 Ram động (DRAM) lưu trữ dl bằng các tụ điện, cần phải làm tươi liên
tục  mất điện mất dl
 Bộ nhơ Flash được chia làm 2 kiểu NOR va NAND
 Các cổng NOR và NAND được cấu tạo từ các transistor và không
chứa tụ điện trong đó  mất điện không mất dl
 NAND sử dụng công nghệ truy nhập tuần tự
 NOR sử dụng công nghệ truy nhập ngẫu nhiên


3. Bộ nhớ quang
 Lưu trữ quang học thường được sử dụng đó là CD.
 Được sản xuất từ polycarbonat plastic có các lỗ nhỏ, các lỗ nhỏ
này được sắp xếp theo hình xoắn ốc xung quanh đĩa dùng để
biểu thị dl.


4. Bộ nhớ phân tử
 Mong muốn thiết bị lưu trữ nhỏ và nhanh trong các thiết bị

 Dung lượng và hiệu suất tốt hơn
Công nghệ nhở phân tử.


5. Bộ nhớ thay đổi pha


6. Bộ nhớ Holographic
 Đang dần dần trở thành một công nghệ hiện thực
 Chưa được sử dụng rộng rãi và khá đắt.
 Là một kiểu bộ nhớ 3 chiều có thể lưu và truy cập các trang bộ nhớ cùng
một thời điểm.
 Sẽ sớm trở thành một công nghệ lưu trữ được sử dụng trong thị trường lưu
trữ thứ 3.
 Không được phổ biến như các đĩa CD và DVD như ngày nay.