Bài giảng Kiến trúc máy tính: Chương 6 - Bộ nhớ trong

Chương 06
BỘ NHỚ TRONG


Nội dung

A. Tổng quan về hệ thống nhớ
B. Các loại bộ nhớ bán dẫn

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


A. Tổng quan về hệ thống nhớ

I. Đặc điểm
II. Phân cấp

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


I. Đặc điểm
Đơn vị truyền
Từ nhớ (Word)
Khối nhớ (Block)

Phương pháp truy cập
Tuần tự: băng từ

Trực tiếp: đĩa cứng, đĩa quang
Ngẫu nhiên: bộ nhớ bán dẫn
Liên kết: cache
Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


II. Phân cấp

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


B. Các loại bộ nhớ bán dẫn

I. ROM (Read Only Memory)
II. RAM (Random Access Memory)

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


I. ROM (Read Only Memory)

1. Đặc điểm
2. Phân loại
3. ROM BIOS

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


1. Đặc điểm
Dùng để lưu trữ
Chương trình khởi động máy tính, chương trình điều khiển thiết
bị tự động, …
Dữ liệu

Nội dung trong ROM khơng thay đổi trong q trình hoạt
động
Dữ liệu trong ROM không bị mất khi ngắt nguồn điện
Chỉ có thể thay đổi nội dung ROM trong q trình xóa,
nạp chương trình

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


2. Phân loại
PROM (Programmable ROM)
Dữ liệu chỉ được ghi một lần

EPROM (Erasable Programmable ROM)
Dữ liệu có thể ghi, xóa nhiều lần
Xóa bằng tia hồng ngoại  chi phí cao

EEPROM (Electrically EPROM)
Dữ liệu có thể ghi, xóa nhiều lần
Xóa bằng chương trình phần mềm
VD: BIOS

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


3. ROM BIOS (Basic Input/Output System)
Là một IC được gắn cố định trên mainboard
Dữ liệu trong ROM được nạp sẵn bởi nhà sản xuất mainboard
Các lệnh hướng dẫn CPU trong quá trình POST máy (Power On Self
Test – Bật nguồn kiểm tra)
Báo lỗi bằng tiếng bip
Đối với AWARD BIOS
1 bip dài, 2 bip ngắn:
Lỗi về card màn hình
Bip ngắn liên tục: lỗi về RAM

Trình điều khiển bàn phím
và các cổng vào ra

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính

II. RAM
(Random Access Memory)
1. Đặc điểm
2. SRAM (Static RAM)
3. DRAM (Dynamic RAM)

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


1. Đặc điểm
Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên
Được tổ chức thành nhiều chip nhớ,
mỗi chip nhớ là một mảng (array) các ô nhớ (cell),
mỗi ô nhớ chứa 1 bit (0 hoặc 1)
Dùng để lưu trữ các dữ liệu tạm thời
Tốc độ truy xuất RAM nhanh hơn ROM
Nội dung của ROM được nạp vào một vùng nhớ trên RAM trong
quá trình khởi động nhằm tăng tốc độ truy xuất ROM (shadowing)

Dữ liệu trong RAM sẽ mất khi mất nguồn điện cung cấp

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


Cấu tạo của một chip nhớ
RAS (Row Address Strobe):

tín hiệu để xác định địa chỉ nhớ
theo hàng
CAS (Column Address Strobe): tín
hiệu để xác định địa chỉ nhớ theo
cột
Address Bus: đường truyền tín
hiệu RAS và CAS
Data Bus: đường truyền dữ liệu
giữa Memory Controler và chip nhớ

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


2. SRAM (Static RAM)
Cấu trúc phức tạp: mỗi bit
nhớ gồm các cổng logic
và 6 transistor MOS
Thao tác đọc không hủy
nội dung ô nhớ
Tốc độ truy xuất nhanh
Dùng làm bộ nhớ Cache

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


3. DRAM (Dynamic RAM)

a. Đặc điểm
b. Các loại Module của RAM
c. Các loại SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)
d. Bộ nhớ kênh đơi (Dual channel)
e. SDRAM latency

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


a. Đặc điểm
Cấu trúc đơn giản:
Mỗi bit nhớ gồm 1 transistor và 1 tụ điện

Nội dung bit nhớ bị hủy sau mỗi lần đọc >
cần phải viết lại nội dung ô nhớ
Cần phải làm tươi bộ nhớ nhiều lần trong
1 giây (khoảng 2µs) để giữ lại dữ liệu
đang lưu trữ
Bởi vì thơng tin trong bit nhớ sẽ mất khi tụ điện
phóng hết điện tích đã nạp dù nguồn điện
khơng ngắt

Dùng làm bộ nhớ chính
Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính

b. Các loại Module của RAM
SIMM (Single In-line Memory Module)
DIMM (Dual In-line Memory Module)

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


SIMM (Single In-line Memory Module)
Là module ram được sử dụng trong các máy tính đời cũ
(Pentium II)
Điểm tiếp xúc điện ở 2 mặt của module thay thế cho nhau
Phân loại:
30 chân:
12 đường địa chỉ
8 đường dữ liệu

72 chân
12 đường địa chỉ
32 đường dữ liệu

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


DIMM (Dual In-line Memory Module)
Được sử dụng phổ biến
hiện nay cho SDRAM

Điểm tiếp xúc điện ở 2
mặt của module là độc lập
Có 64 đường dữ liệu
Có số chân khác nhau tùy
thuộc vào loại SDRAM và
loại máy tính (để bàn hay
xách tay)

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


c. Các loại SDRAM
(Synchronous Dynamic RAM)
SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM)
DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
DDR2 SDRAM (Double Data Rate 2 SDRAM)
DDR3 SDRAM (Double Data Rate 3 SDRAM)

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


SDR SDRAM
(Single Data Rate SDRAM)
Sử dụng trong các máy tính cũ
Xuất hiện vào năm 1997
Có 168 chân

Hoạt động đồng bộ với system bus
Các loại
PC-66: 66 MHz bus
PC-100: 100 MHz bus
PC-133: 133 MHz bus

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


DDR SDRAM
(Double Data Rate SDRAM)
Sử dụng nguồn điện 1.8v
Tốc độ truyền tải gấp đôi SDR
Truyền 2 word (2 byte) dữ liệu trong 1 xung

Độ rộng bus 8 byte
Các loại
Standard
name

Memory
I/O bus
clock
clock (MHz)
(MHz)

Data transfer
rate

(Megatransfer/s)

Module
name

Peak
transfer rate
(MB/s)

DDR-200

100

100

200

PC-1600

1600

DDR-266

133

133

266

PC-2100

2100

DDR-333

166

166

333

PC-2700

2700

DDR-400

200

200

400

PC-3200

3200

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính

DDR2 SDRAM
(Double Data Rate 2 SDRAM)
Là thế hệ thứ hai của DDR
Sử dụng nguồn điện 2.5v
Có bus speed gấp đơi
clock speed
Standard
name

Memory
clock
(MHz)

I/O Bus
clock
(MHz)

Data transfer
rate (MT/s)

Peak
transfer rate
(MB/s)

Module
name

DDR2-400

100

200

400

PC2-3200

3200

DDR2-533

133

266

533

PC2-4200

4266 

DDR2-667

166

333

667

PC2-5300

5333 

DDR2-800

200

400

800

PC2-6400

6400 

DDR2-1066

266

533

1066

PC2-8500

8533 

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gòn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


DDR3 SDRAM
(Double Data Rate 3 SDRAM)
Tiết kiệm điện năng hơn DDR2 30%
nhờ sử dụng nguồn điện 1.5v
Có 240 chân
Tốc độ truyền dữ liệu
gấp đôi DDR2

Standard
name
DDR3-800

Memory
clock
(MHz)

I/O Bus
clock
(MHz)

Data
transfer rate
(MT/s)

Module
name

Peak
transfer rate
(MB/s)

100 

400 

800

PC3-6400

6400

DDR3-1066 133 

533 

1066

PC3-8500

8533

DDR3-1333

166 

667 

1333

PC3-10600 10667

DDR3-1600 200 

800 

1600

PC3-12800 12800

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính


d. Bộ nhớ kênh đôi (Dual channel)
Cho phép tăng gấp đôi băng thông của bộ nhớ

Trường Cao Đẳng Nghề Sài Gịn

Bộ mơn: Kiến Trúc Máy Tính