BỘ NHỚ TRONG

CHƯƠNG 6: BỘ NHỚ TRONG
CHƯƠNG 6: BỘ NHỚ TRONG



Giới thiệu về hệ thống bộ nhớ máy tính
Giới thiệu về hệ thống bộ nhớ máy tính



Tìm hiểu về bộ nhớ chính bán dẫn
Tìm hiểu về bộ nhớ chính bán dẫn



Bộ nhớ Cache.
Bộ nhớ Cache.


6.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG
6.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG
BỘ NHỚ MÁY TÍNH
BỘ NHỚ MÁY TÍNH

Các đặc trưng chính của hệ thống bộ nhớ máy tính:
Các đặc trưng chính của hệ thống bộ nhớ máy tính:


Vị trí
Vị trí



Dung lượng
Dung lượng



Đơn vị truyền
Đơn vị truyền



Phương thức truy cập
Phương thức truy cập



Hiệu suất
Hiệu suất



Kiểu vật lý
Kiểu vật lý


Đặc tính vật lý
Đặc tính vật lý



Cách tổ chức
Cách tổ chức


Vị trí
Vị trí
Bộ nhớ máy tính bao gồm cả hai loại bộ nhớ trong và
Bộ nhớ máy tính bao gồm cả hai loại bộ nhớ trong và
ngoài. Bộ nhớ trong của máy tính thường được đề cập
ngoài. Bộ nhớ trong của máy tính thường được đề cập
đến như bộ nhớ chính. Bộ nhớ ngoài của máy tính gồm
đến như bộ nhớ chính. Bộ nhớ ngoài của máy tính gồm
các thiết bị lưu trữ ngoại vi, như đĩa và băng từ, vốn có
các thiết bị lưu trữ ngoại vi, như đĩa và băng từ, vốn có
thể truy cập được đối với CPU thông qua các bộ điều
thể truy cập được đối với CPU thông qua các bộ điều
khiển nhập/xuất.
khiển nhập/xuất.
Dung lượng
Dung lượng
Với bộ nhớ trong, dung lượng thường được biểu diễn
Với bộ nhớ trong, dung lượng thường được biểu diễn
dưới dạng byte. (1 byte = 8 bit) hay word. Các độ dài
dưới dạng byte. (1 byte = 8 bit) hay word. Các độ dài
word phổ biến là 8, 16, và 32 bit. Bộ nhớ ngoài có dung

word phổ biến là 8, 16, và 32 bit. Bộ nhớ ngoài có dung
lượng được biểu thị theo byte.
lượng được biểu thị theo byte.


Đơn vị truyền
Đơn vị truyền

Với bộ nhớ trong, đơn vị truyền bằng với số đường dữ
Với bộ nhớ trong, đơn vị truyền bằng với số đường dữ
liệu vào/ra khỏi module bộ nhớ. Giá trị này thường bằng
liệu vào/ra khỏi module bộ nhớ. Giá trị này thường bằng
với độ dài của một word, nhưng cũng có thể không. Để
với độ dài của một word, nhưng cũng có thể không. Để
hiểu rõ hơn khái niệm này, ta xét ba khái niệm có liên
hiểu rõ hơn khái niệm này, ta xét ba khái niệm có liên
quan đến bộ nhớ trong:
quan đến bộ nhớ trong:

Word: Đơn vị tự nhiên của tổ chức máy tính. Kích
Word: Đơn vị tự nhiên của tổ chức máy tính. Kích
thước của một word thường bằng với số bit được sử
thước của một word thường bằng với số bit được sử
dụng để biểu diễn một số hay độ dài của chỉ thị. Tuy
dụng để biểu diễn một số hay độ dài của chỉ thị. Tuy
nhiên có rất nhiều ngoại lệ. Lấy ví dụ, máy CRAY-1 có
nhiên có rất nhiều ngoại lệ. Lấy ví dụ, máy CRAY-1 có
độ dài word 64 bit trong khi có biểu diễn số nguyên 24
độ dài word 64 bit trong khi có biểu diễn số nguyên 24
bit. Máy VAX có nhiều loại độ dài chỉ thị dưới dạng bội

bit. Máy VAX có nhiều loại độ dài chỉ thị dưới dạng bội
số của byte, và có kích thước word 32 bit.
số của byte, và có kích thước word 32 bit.



Các đơn vị khả định địa chỉ: Trong nhiều hệ thống,
Các đơn vị khả định địa chỉ: Trong nhiều hệ thống,
đơn vị khả định địa chỉ là word. Mặc dù vậy, có một số
đơn vị khả định địa chỉ là word. Mặc dù vậy, có một số
hệ thống cho phép định địa chỉ ở mức byte. Trong mọi
hệ thống cho phép định địa chỉ ở mức byte. Trong mọi
trường hợp, mối quan hệ giữa độ dài A của một địa
trường hợp, mối quan hệ giữa độ dài A của một địa
chỉ và số N các đơn vị khả định địa chỉ là 2
chỉ và số N các đơn vị khả định địa chỉ là 2
A
A
= N.
= N.

Đơn vị truyền: Đối với bộ nhớ chính, đây là số bit
Đơn vị truyền: Đối với bộ nhớ chính, đây là số bit
đọc/ghi vào bộ nhớ tại một thời điểm. Đơn vị truyền
đọc/ghi vào bộ nhớ tại một thời điểm. Đơn vị truyền
không nhất thiết bằng một word hay một đơn vị khả
không nhất thiết bằng một word hay một đơn vị khả
định địa chỉ. Với bộ nhớ ngoài, dữ liệu thường được
định địa chỉ. Với bộ nhớ ngoài, dữ liệu thường được
truyền theo những đơn vị lớn hơn nhiều so với word

truyền theo những đơn vị lớn hơn nhiều so với word
và được gọi là khối.
và được gọi là khối.


Phương thức truy cập
Phương thức truy cập

Đây là một trong những yếu tố rõ nhất giúp phân biệt các
Đây là một trong những yếu tố rõ nhất giúp phân biệt các
kiểu bộ nhớ. Có bốn loại phương thức truy cập:
kiểu bộ nhớ. Có bốn loại phương thức truy cập:

Truy cập tuần tự:
Truy cập tuần tự:
Bộ nhớ được tổ chức thành các đơn
Bộ nhớ được tổ chức thành các đơn
vị dữ liệu gọi là bản ghi. Việc truy cập phải được thực
vị dữ liệu gọi là bản ghi. Việc truy cập phải được thực
hiện theo một dãy tuyến tính cụ thể. Thông tin địa chỉ
hiện theo một dãy tuyến tính cụ thể. Thông tin địa chỉ
được lưu trữ được dùng để phân tích các bản ghi và
được lưu trữ được dùng để phân tích các bản ghi và
hỗ trợ quá trình tìm kiếm lấy thông tin. Một bộ phận
hỗ trợ quá trình tìm kiếm lấy thông tin. Một bộ phận
đọc/ghi dùng chung được sử dụng. Bộ phận này phải
đọc/ghi dùng chung được sử dụng. Bộ phận này phải
được di chuyển từ vị trí hiện thời của nó đến vị trí
được di chuyển từ vị trí hiện thời của nó đến vị trí
được yêu cầu, quét qua và từ chối các bản ghi trung

được yêu cầu, quét qua và từ chối các bản ghi trung
gian. Do đó, thời gian để truy cập một bản ghi tùy ý
gian. Do đó, thời gian để truy cập một bản ghi tùy ý
biến đổi khá cao.
biến đổi khá cao.
Các đơn vị băng từ
Các đơn vị băng từ
, được thảo luận
, được thảo luận
trong chương sau, là đơn vị có dạng truy cập tuần tự.
trong chương sau, là đơn vị có dạng truy cập tuần tự.





Truy cập trực tiếp:
Truy cập trực tiếp:
Cũng như với truy cập tuần tự, truy cập
Cũng như với truy cập tuần tự, truy cập
trực tiếp bao gồm việc dùng chung một bộ phận đọc/ghi.
trực tiếp bao gồm việc dùng chung một bộ phận đọc/ghi.
Tuy nhiên, các khối hay bản ghi riêng lẻ có một địa chỉ duy
Tuy nhiên, các khối hay bản ghi riêng lẻ có một địa chỉ duy
nhất dựa trên vị trí vật lý. Việc truy cập được thực hiện
nhất dựa trên vị trí vật lý. Việc truy cập được thực hiện
thông qua truy cập trực tiếp cộng với tìm kiếm tuần tự,
thông qua truy cập trực tiếp cộng với tìm kiếm tuần tự,
đếm, hay chờ để đến được vị trí cuối cùng. Một lần nữa,
đếm, hay chờ để đến được vị trí cuối cùng. Một lần nữa,

thời gian truy cập là biến đổi.
thời gian truy cập là biến đổi.
Các đơn vị đĩa
Các đơn vị đĩa
được trình
được trình
bày trong chương 7 là các đơn vị truy cập trực tiếp.
bày trong chương 7 là các đơn vị truy cập trực tiếp.

Truy cập ngẫu nhiên:
Truy cập ngẫu nhiên:
Mỗi vị trí khả định địa chỉ trong bộ
Mỗi vị trí khả định địa chỉ trong bộ
nhớ có mô tả cơ chế định địa chỉ vật lý duy nhất. Thời gian
nhớ có mô tả cơ chế định địa chỉ vật lý duy nhất. Thời gian
truy cập một vị trí cho trước độc lập với dãy các truy cập
truy cập một vị trí cho trước độc lập với dãy các truy cập
trước đó và không thay đổi. Do đó, bất kỳ một vị trí nào
trước đó và không thay đổi. Do đó, bất kỳ một vị trí nào
cũng có thể được chọn ngẫu nhiên và được định địa chỉ
cũng có thể được chọn ngẫu nhiên và được định địa chỉ
cũng như truy cập trực tiếp. Các hệ thống
cũng như truy cập trực tiếp. Các hệ thống
bộ nhớ chính
bộ nhớ chính


được truy cập ngẫu nhiên.
được truy cập ngẫu nhiên.


Liên kết:
Liên kết:
Đây là kiểu truy cập ngẫu nhiên bộ nhớ cho
Đây là kiểu truy cập ngẫu nhiên bộ nhớ cho
phép thực hiện việc so sánh các vị trí bit có yêu cầu
phép thực hiện việc so sánh các vị trí bit có yêu cầu
trong một word phục vụ cho việc đối sánh đặc biệt
trong một word phục vụ cho việc đối sánh đặc biệt
nào đó, và có thể thực hiện thao tác này cùng một lúc
nào đó, và có thể thực hiện thao tác này cùng một lúc
cho tất cả các word. Do đó một word được trích ra
cho tất cả các word. Do đó một word được trích ra
dựa trên một phần nội dung của nó chứ không phải
dựa trên một phần nội dung của nó chứ không phải
dựa trên địa chỉ. Tương tự như với phương thức truy
dựa trên địa chỉ. Tương tự như với phương thức truy
cập ngẫu nhiên thông thường, mỗi vị trí nhớ có cơ chế
cập ngẫu nhiên thông thường, mỗi vị trí nhớ có cơ chế
định địa chỉ riêng, và thời gian lấy thông tin không đổi,
định địa chỉ riêng, và thời gian lấy thông tin không đổi,
độc lập với vị trí hoặc khuôn dạng truy cập trước đó.
độc lập với vị trí hoặc khuôn dạng truy cập trước đó.
Bộ nhớ cache, được đề cập đến trong mục 6.3 có thể
Bộ nhớ cache, được đề cập đến trong mục 6.3 có thể
tận dụng cách truy cập liên kết này.
tận dụng cách truy cập liên kết này.

Hiệu suất
Hiệu suất

Đứng trên quan điểm người sử dụng, hai đặc trưng quan
Đứng trên quan điểm người sử dụng, hai đặc trưng quan
trọng nhất của bộ nhớ là dung lượng và hiệu suất vận
trọng nhất của bộ nhớ là dung lượng và hiệu suất vận
hành. Có ba tham số hiệu suất được sử dụng:
hành. Có ba tham số hiệu suất được sử dụng:

Thời gian truy cập:
Thời gian truy cập:
Đối với bộ nhớ truy cập ngẫu
Đối với bộ nhớ truy cập ngẫu
nhiên, đây là thời gian cần thiết để thực hiện một thao
nhiên, đây là thời gian cần thiết để thực hiện một thao
tác đọc hay ghi, tức là thời gian từ lúc một địa chỉ có
tác đọc hay ghi, tức là thời gian từ lúc một địa chỉ có
mặt trong bộ nhớ cho đến lúc dữ liệu được lưu trữ
mặt trong bộ nhớ cho đến lúc dữ liệu được lưu trữ
xong hoặc đã sẵn sàng để sử dụng. Với bộ nhớ truy
xong hoặc đã sẵn sàng để sử dụng. Với bộ nhớ truy
cập không ngẫu nhiên, thời gian truy cập là thời gian
cập không ngẫu nhiên, thời gian truy cập là thời gian
cần để định vị bộ phận đọc/ghi tại vị trí được yêu cầu.
cần để định vị bộ phận đọc/ghi tại vị trí được yêu cầu.



Thời gian chu kỳ bộ nhớ:

Thời gian chu kỳ bộ nhớ:
Khái niệm này chủ yếu được
Khái niệm này chủ yếu được
áp dụng cho bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên và bao gồm
áp dụng cho bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên và bao gồm
thời gian truy cập cộng với bất kỳ thời gian phụ thêm
thời gian truy cập cộng với bất kỳ thời gian phụ thêm
được yêu cầu trước khi truy cập thứ hai có thể được
được yêu cầu trước khi truy cập thứ hai có thể được
thực hiện. Phần thời gian phụ thêm này có thể được
thực hiện. Phần thời gian phụ thêm này có thể được
yêu cầu nhằm phát sinh dữ liệu nếu chúng được đọc
yêu cầu nhằm phát sinh dữ liệu nếu chúng được đọc
một cách không loại trừ.
một cách không loại trừ.

Tốc độ truyền:
Tốc độ truyền:
Đây là tốc độ truyền dữ liệu vào/ra
Đây là tốc độ truyền dữ liệu vào/ra
một đơn vị bộ nhớ.
một đơn vị bộ nhớ.


Kiểu vật lý
Kiểu vật lý

Hiện nay có 2 kiểu vật lý phổ biến nhất là bộ nhớ bán
Hiện nay có 2 kiểu vật lý phổ biến nhất là bộ nhớ bán
dẫn, sử dụng công nghệ LSI hay VLSI, và bộ nhớ với bề

dẫn, sử dụng công nghệ LSI hay VLSI, và bộ nhớ với bề
mặt từ hóa, được dùng cho đĩa và băng từ.
mặt từ hóa, được dùng cho đĩa và băng từ.
Đặc tính vật lý
Đặc tính vật lý

Đặc tính vật lý của sự lưu trữ dữ liệu là rất quan trọng.
Đặc tính vật lý của sự lưu trữ dữ liệu là rất quan trọng.

Trong 1 bộ nhớ khả biến, thông tin phân rã 1 cách tự nhiên
Trong 1 bộ nhớ khả biến, thông tin phân rã 1 cách tự nhiên
hoặc bị mất đi khi nguồn điện bị tắt.
hoặc bị mất đi khi nguồn điện bị tắt.

Trong một bộ nhớ bất biến, thông tin một khi đã được ghi sẽ
Trong một bộ nhớ bất biến, thông tin một khi đã được ghi sẽ
được lưu giữ mà không bị thoái hóa.
được lưu giữ mà không bị thoái hóa.

Các bộ nhớ có bề mặt từ hóa thuộc loại bất biến. Bộ nhớ bán
Các bộ nhớ có bề mặt từ hóa thuộc loại bất biến. Bộ nhớ bán
dẫn có thể khả biến hoặc bất biến.
dẫn có thể khả biến hoặc bất biến.

Bộ nhớ không thể xóa thì không thể thay đổi được, ngoại trừ
Bộ nhớ không thể xóa thì không thể thay đổi được, ngoại trừ
việc phá hủy đơn vị lưu trữ. Bộ nhớ bán dẫn kiểu này được biết
việc phá hủy đơn vị lưu trữ. Bộ nhớ bán dẫn kiểu này được biết
đến với tên gọi bộ nhớ chỉ đọc (ROM).
đến với tên gọi bộ nhớ chỉ đọc (ROM).