Cấu trúc máy tính Chương 4

TỔ CHỨC MÁY TÍNH VÀ HỢP NGỮ
TỔ CHỨC MÁY TÍNH VÀ HỢP NGỮ
Chương 3
BỘ NHỚ
2
Nội dung chương 4
Nội dung chương 4
1. Tổ chức thứ bậc của bộ nhớ
2. Bộ nhớ trong
3. Giới thiệu bộ nhớ ảo
3
I. Tổ chức thứ bậc của bộ nhớ
I. Tổ chức thứ bậc của bộ nhớ
4
Sự thay đổi tính chất theo thứ bậc

Giá thành giảm

Dung lượng tăng

Thời gian truy xuất tăng

Bộ xử lý giảm truy xuất
5
Nguyên lý địa phương
Có 3 dạng truy xuất địa phương:

Phần tử đã truy xuất trong quá khứ gần
thường được truy xuất trong tương lai gần

Việc truy xuất thường được thực hiện trên

một vùng nhớ liên tục

Các lệnh thường được truy xuất tuần tự
6
Nguyên lý điạ phương
và tổ chức thứ bậc bộ nhớ

Khi cần truy xuất CPU tìm dữ liệu trên
vùng nhớ cấp trên

Nếu không có (miss) thì chuyển một vùng
nhớ bao gồm dữ liệu cần truy xuất từ vùng
nhớ cấp thấp hơn
7
II. Bộ nhớ trong
II. Bộ nhớ trong
1. Bit nhớ
2. Tổ chức bộ nhớ
3. Phân loại linh kiện nhớ
4. Tính chất bộ nhớ
8
1. Bit nhớ
Bit nhớ dạng mạch cài D

Trạng thái ghi:
CK = 1  Q = D

Trạng thái đọc:
CK = 0  Q không đổi giá trị
9

Bit nhớ (tt)

Là đơn vị cấu tạo bộ nhớ

Có khả năng “nhớ” 1 bit

Dữ liệu thay đổi khi có ghi dữ liệu khác
10
2. Thanh ghi
a. Thanh ghi 4 bit b. Sơ đồ khối
11
Thanh ghi (tt)

Thanh ghi là ô nhớ đặt trong CPU

Lưu các giá trị trung gian, thông tin điều
khiển
12
3. Tổ chức bộ nhớ

Bộ nhớ gồm các ô nhớ

Mỗi ô nhớ có một địa chỉ

Ô nhớ là đơn vị hoạt động của bộ nhớ

Hai trạng thái hoạt động:
•
Đọc
•

Ghi
13
Yêu cầu tổ chức bộ nhớ

Số tín hiệu không tăng tuyến tính theo
dung lượng bộ nhớ

Có thể ghép các vi mạch nhớ tạo bộ nhớ
lớn hơn
14
Ví dụ
Vi mạch nhớ 512KB
15
Các nhóm tín hiệu

Địa chỉ
•
có 19 tín hiệu vì có 512K = 2
19
ô nhớ
 có n tín hiệu địa chỉ nếu có 2
n
ô nhớ
•
là ngõ vào

Dữ liệu
•
có 8 tín hiệu vì ô nhớ có 8 bit
 có m tín hiệu nếu ô nhớ có m bit

•
là ngõ vào (trạng thái ghi),
là ngõ ra (trạng thái đọc)
16
Các nhóm tín hiệu (tt)

Điều khiển
•
CS (Chip select): chọn vi mạch
•
WE (Write Enable): phân biệt đọc và ghi
•
OE (Output Enable): cho phép ngõ ra
17
4. Phân loại linh kiện nhớ

ROM (Read Only Memory)

RAM (Random Access Memory)
18
ROM

Bộ nhớ chỉ đọc (dữ liệu đã có)

Không mất dữ liệu khi không cấp điện

Dùng cho ROM BIOS, ROM Extensions,
vi chương trình

Phân loại theo cách ghi dữ liệu


FIRMWARE = Hard software
19
Các loại ROM

ROM – Read Only Memory
•
Nhà sản xuất ghi

PROM – Programmable ROM
•
Người sử dụng ghi 1 lần
•
Dạng WORM (Write-Once-Read-Many)

EPROM – Erasable PROM
•
Người sử dụng có thể xoá toàn bộ dữ liệu với thiết
bị xoá dùng tia cực tím

EEPROM – Electrically EPROM
•
Người sử dụng có thể xoá từng byte dữ liệu bằng
điện, không cần thiết bị xoá
20
Các loại ROM (tt)

Flash memory
•
là dạng EEPROM

•
có thể ghi, xoá theo khối dữ liệu
•
nhanh hơn EEPROM
21
RAM

Bộ nhớ có thể đọc, ghi

Mất dữ liệu khi không cấp điện

Có 2 dạng chính
•
SRAM – Static RAM: RAM tĩnh
•
DRAM – Dynamic RAM: RAM động
22
RAM tĩnh

Cấu tạo từ các bit nhớ dạng tương tự
mạch cài D

So sánh với RAM động:
•
Truy xuất nhanh hơn
•
Giá thành cao hơn
•
Tiêu thụ nhiều năng lượng hơn
•

Mật độ tích hợp (số bits/chip) ít hơn

Dùng làm cache
23
RAM động

Cấu tạo từ mạch dạng tụ điện

Mất dữ liệu sau một khoảng thời gian xác
định dù vẫn được cấp điện
 cần phải ghi lại dữ liệu đang lưu trữ
 dùng mạch làm tươi (refresh) trên
vi mạch nhớ

Dùng làm bộ nhớ chính (main memory),
bộ nhớ màn hình (video memory)
24
RAM động
25
Phân loại RAM động

Theo hình thức
•
SIMM (Single Inline Memory Module)
•
DIMM (Dual Inline Memory Module)
•
RIMM (Rambus Inline Memory Module)

Theo hoạt động

•
RAM DAC
•
SDRAM
•
DDR-SDRAM
•
RDRAM