Bài giảng Kiến trúc máy tính và hợp ngữ (Chương 6) Bộ nhớ máy tính

BÀI GIẢNG: KIẾN TRÚC MÁY
TÍNH VÀ HỢP NGỮ
Chương 6: Bộ nhớ máy tính


Bộ nhớ máy tính
2









6.3.1. Tổng quan hệ thống nhớ
6.3.2. Bộ nhớ bán dẫn
6.3.3. Bộ nhớ chính
6.3.4. Bộ nhớ cache
6.3.5. Bộ nhớ ngồi
6.3.6. Bộ nhớ ảo
6.3.7. Bộ nhớ trên máy tính cá nhân

Lê Văn Hiệp


3.3.1. Tổng quan hệ thống nhớ
3





1. Các đặc trưng của hệ thống nhớ
2. Phân cấp hệ thống nhớ của máy tính

Lê Văn Hiệp


1. Các đặc trưng của hệ thống nhớ
4



Vị trí:






Dung lượng:





Độ dài từ nhớ (tính bằng bit)
Số lượng từ nhớ

Đơn vị truyền:






Bên trong CPU: tập thanh ghi
Bộ nhớ trong: bộ nhớ chính và cache
Bộ nhớ ngồi: các thiết bị nhớ

Theo từng từ nhớ
Theo từng khối (block) nhớ

Phương pháp truy cập:





Truy cập tuần tự (băng từ)
Truy cập trực tiếp (các loại đĩa)
Truy cập ngẫu nhiên (bộ nhớ bán dẫn)
Truy cập liên kết (cache)

Lê Văn Hiệp


Các đặc trưng của hệ thống nhớ
5



Hiệu năng:






Kiểu vật lý:






Thời gian truy cập
Chu kỳ nhớ
Tốc độ truyền
Bộ nhớ bán dẫn
Bộ nhớ từ
Bộ nhớ quang

Các đặc tính vật lý:




Khả biến (mất điện thì mất thơng tin) / Khơng khả biến
Xóa được / Khơng xóa được
Tổ chức

Lê Văn Hiệp


2. Phân cấp hệ thống nhớ của MT
6

Lê Văn Hiệp


Hệ thống nhớ của máy tính (tiếp)
7



Tập thanh ghi (Registers):





Bộ nhớ đệm nhanh (Cache):





Bộ nhớ có tốc độ nhanh được đặt giữa CPU và bộ nhớ chính nhằm tăng
tốc độ truy cập bộ nhớ của CPU.
Thường được chia thành một vài mức (L1, L2)

Bộ nhớ chính (Main Memory):




Là thành phần nhớ nằm trong CPU, được coi là mức nhớ đầu tiên
Chứa các thông tin phục vụ cho hoạt động ở thời điểm hiện tại của CPU

Chứa các chương trình và dữ liệu đang được sử dụng.

Bộ nhớ ngoài (External Memory):


Chứa các tài nguyên phần mềm của máy tính.

Lê Văn Hiệp


Bộ nhớ máy tính
8









6.3.1. Tổng quan hệ thống nhớ

6.3.2. Bộ nhớ bán dẫn
6.3.3. Bộ nhớ chính
6.3.4. Bộ nhớ cache
6.3.5. Bộ nhớ ngồi
6.3.6. Bộ nhớ ảo
6.3.7. Bộ nhớ trên máy tính cá nhân

Lê Văn Hiệp


6.3.2. Bộ nhớ bán dẫn
9




1. Phân loại
2. Mơ hình cơ bản của chip nhớ

Lê Văn Hiệp


1. Phân loại
10





Gồm 2 loại chính: ROM và RAM

ROM (Read Only Memory): bộ nhớ chỉ đọc
Đặc điểm:




Bộ nhớ chủ yếu dùng để đọc thông tin
Bộ nhớ không khả biến
Chứa các chương trình và dữ liệu cố định với hệ thống

Lê Văn Hiệp


ROM (tiếp)
11



Các loại bộ nhớ ROM:



Maskable ROM (ROM mặt nạ): thông tin được ghi khi chế tạo
PROM (Programmable ROM):
 Khi

chế tạo chưa có thơng tin
 Cho phép ghi thơng tin được 1 lần bằng thiết bị chuyên dụng


EPROM (Erasable PROM):
 Cho

phép xóa bằng tia cực tím
 Ghi lại bằng thiết bị nạp EPROM


EEPROM (Electrically Erasable PROM):
 Có

thể xóa bằng tín hiệu điện và ghi lại thông tin ngay trong mạch làm việc (khơng cần thiết bị ghi riêng)
 Có thể xóa và ghi lại ở mức từng Byte
 Dung lượng nhỏ


Flash Memory: giống EEPROM nhưng:
 Đọc/ghi

theo từng block
 Tốc độ rất nhanh
 Dung lượng lớn

Lê Văn Hiệp


EPROM
12

Lê Văn Hiệp

EPROM
13

Lê Văn Hiệp


PROM
14

Lê Văn Hiệp


EEPROM
15

Lê Văn Hiệp


Bo mạch của PROM
16

Lê Văn Hiệp


RAM (Random Access Memory)
17





RAM (Random Access Memory): bộ nhớ truy cập
ngẫu nhiên
Đặc điểm:




Là bộ nhớ đọc/ghi (Read/Write Memory – RWM)
Bộ nhớ khả biến
Chứa các thông tin tạm thời

Lê Văn Hiệp


RAM (tiếp)
18



Các loại bộ nhớ RAM:


SRAM (Static): RAM tĩnh
 Mỗi

phần tử nhớ là một mạch lật 2 trạng thái ổn định → thông tin trên SRAM ổn định
 Tốc độ nhanh
 Dung lượng chip nhớ nhỏ

 Giá thành đắt
 Thường dùng làm bộ nhớ Cache


DRAM (Dynamic): RAM động
 Mỗi

phần tử nhớ là một tụ điện rất nhỏ → cứ sau một khoảng thời gian thì điện tích trên tụ
điện sẽ bị mất, cho nên thông tin trên DRAM không ổn định → khắc phục bằng mạch làm
tươi (refresh) DRAM
 Tốc độ chậm (do mất thời gian làm tươi DRAM)
 Dung lượng chip nhớ lớn
 Giá thành rẻ
 Thường dùng làm bộ nhớ chính
Lê Văn Hiệp


2. Mơ hình cơ bản của chip nhớ
19

Lê Văn Hiệp


Mơ hình cơ bản khác của chip nhớ
20

Lê Văn Hiệp


Mơ hình cơ bản của chip nhớ (tiếp)

21







Có n chân địa chỉ (An-1 ÷ A0) : vận chuyển vào chip nhớ được
n bit địa chỉ đồng thời → trong chip nhớ có 2 n từ nhớ.
Có m chân dữ liệu: (Dm-1 ÷ D0) : cho phép vận chuyển đồng
thời được m bit dữ liệu → độ dài từ nhớ là m bit. → Dung
lượng của chip nhớ là: 2n x m bit
Các chân tín hiệu điều khiển:





CS (Chip Select): tín hiệu điều khiển chọn chip nhớ làm việc
OE (Output Enable): tín hiệu điều khiển đọc dữ liệu của 1 từ nhớ
đã được xác định.
WE (Write Enable): tín hiệu điều khiển ghi dữ liệu vào 1 từ nhớ đã
được xác định.
Lê Văn Hiệp


Hoạt động của chip nhớ
22



Hoạt động đọc:






Các bit địa chỉ được đưa đến các chân địa chỉ.
Tín hiệu điều khiển chọn chip nhớ làm việc được đưa
đến CS
Tín hiệu điều khiển đọc đưa đến OE
Dữ liệu từ ngăn nhớ tương ứng với địa chỉ đã có sẽ
được đưa ra các chân dữ liệu.

Lê Văn Hiệp


Hoạt động của chip nhớ (tiếp)
23



Hoạt động ghi:






Các bit địa chỉ được đưa đến các chân địa chỉ
Dữ liệu cần ghi được đưa đến các chân dữ liệu
Tín hiệu điều khiển chọn chip được đưa đến CS
Tín hiệu điều khiển ghi được đưa đến WE
Dữ liệu từ các chân dữ liệu sẽ được ghi vào ngăn nhớ
tương ứng.

Lê Văn Hiệp


Bộ nhớ máy tính
24









6.3.1. Tổng quan hệ thống nhớ
6.3.2. Bộ nhớ bán dẫn
6.3.3. Bộ nhớ chính
6.3.4. Bộ nhớ cache
6.3.5. Bộ nhớ ngồi
6.3.6. Bộ nhớ ảo
6.3.7. Bộ nhớ trên máy tính cá nhân

Lê Văn Hiệp


6.3.3. Bộ nhớ chính
25




1. Các đặc trưng của bộ nhớ chính
2. Tổ chức bộ nhớ đan xen

Lê Văn Hiệp