›
›

Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer Architecture) - Chương 7: Bộ nhớ máy tính - Nguyễn Kim Khánh

Download
NKK-HUST  
Kiến trúc máy tính  
Chương 7  
BỘ NHỚ MÁY TÍNH  
Nguyễn Kim Khánh  
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội  
2017  
Kiến trúc máy tính  
352  
NKK-HUST  
Nội dung học phần  
Chương 1. Giới thiệu chung  
Chương 2. Cơ bản về logic số  
Chương 3. Hệ thống máy tính  
Chương 4. Số học máy tính  
Chương 5. Kiến trúc tập lệnh  
Chương 6. Bộ xử lý  
Chương 7. Bộ nhớ máy tính  
Chương 8. Hệ thống vào-ra  
Chương 9. Các kiến trúc song song  
2017  
Kiến trúc máy tính  
353  
NKK-HUST  
Nội dung của chương 7  
7.1. Tổng quan hệ thống nhớ  
7.2. Bộ nhớ chính  
7.3. Bộ nhớ đệm (cache)  
7.4. Bộ nhớ ngoài  
7.5. Bộ nhớ ảo  
2017  
Kiến trúc máy tính  
354  
NKK-HUST  
7.1. Tổng quan hệ thống nhớ  
1. Các đặc trưng của bộ nhớ  
n Vị trí  
n
Bên trong CPU:  
n
tập thanh ghi  
n
Bộ nhớ trong:  
n
bộ nhớ chính  
n
bộ nhớ đệm (cache)  
n
Bộ nhớ ngoài:  
n
các thiết bị lưu trữ  
n Dung lượng  
n
Độ dài từ nhớ (tính bằng bit)  
n
Số lượng từ nhớ  
2017  
Kiến trúc máy tính  
355  
NKK-HUST  
Các đặc trưng của bộ nhớ (tiếp)  
n Đơn vị truyền  
n
Từ nhớ  
n
Khối nhớ  
n Phương pháp truy nhập  
n
n
n
n
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)  
2017  
Kiến trúc máy tính  
356  
NKK-HUST  
Các đặc trưng của bộ nhớ (tiếp)  
n Hiệu năng (performance)  
n
n
n
Thời gian truy nhập  
Chu kỳ nhớ  
Tốc độ truyền  
n Kiểu vật lý  
n
n
n
Bộ nhớ bán dẫn  
Bộ nhớ từ  
Bộ nhớ quang  
2017  
Kiến trúc máy tính  
357  
NKK-HUST  
Các đặc trưng của bộ nhớ (tiếp)  
n Các đặc tính vật lý  
n
Khả biến / Không khả biến  
(volatile / nonvolatile)  
n
Xoá được / không xoá được  
n Tổ chức  
2017  
Kiến trúc máy tính  
358  
NKK-HUST  
2. Phân cấp bộ nhớ  
Bộ vi xử lý  
CPU  
Tập  
thanh  
ghi  
Thiết bị  
lưu trữ  
(HDD, SSD)  
Bộ nhớ  
chính  
Cache  
Bộ nhớ  
mạng  
Từ trái sang phải:  
n dung lượng tăng dần  
n tốc độ giảm dần  
n giá thành cùng dung lượng giảm dần  
2017  
Kiến trúc máy tính  
359  
NKK-HUST  
Công nghệ bộ nhớ  
Công nghệ  
bộ nhớ  
Thời gian  
truy nhập  
Giá thành/GiB  
(2012)  
SRAM  
DRAM  
0,5 – 2,5 ns $500 – $1000  
50 – 70 ns $10 – $20  
Flash memory 5.000 – 50.000 ns $0,75 – $1  
HDD  
5 – 20 ms  
$0,05 – $0,1  
n Bộ nhớ lý tưởng  
n
Thời gian truy nhập như SRAM  
n
Dung lượng và giá thành như ổ đĩa cứng  
2017  
Kiến trúc máy tính  
360  
NKK-HUST  
Nguyên lý cục bộ hoá tham chiếu bộ nhớ  
n Trong một khoảng thời gian đủ nhỏ CPU  
thường chỉ tham chiếu các thông tin  
trong một khối nhớ cục bộ  
n Ví dụ:  
n
n
n
Cấu trúc chương trình tuần tự  
Vòng lặp có thân nhỏ  
Cấu trúc dữ liệu mảng  
2017  
Kiến trúc máy tính  
361  
NKK-HUST  
7.2. Bộ nhớ chính  
1. Bộ nhớ bán dẫn  
Kiểu bộ nhớ  
Tiêu  
Khả năng xoá Cơ chế ghi  
Tính  
chuẩn  
khả biến  
Read Only Memory  
(ROM)  
Mặt nạ  
Bộ nhớ  
chỉ đọc  
Không xoá  
được  
Programmable ROM  
(PROM)  
Erasable PROM  
(EPROM)  
bằng tia cực tím,  
cả chip  
Không  
khả biến  
Bộ nhớ  
hầu như  
chỉ đọc  
Bằng điện  
Electrically Erasable  
PROM (EEPROM)  
bằng điện,  
mức từng byte  
Flash memory  
bằng điện,  
từng khối  
Bộ nhớ  
đọc-ghi  
Random Access  
Memory (RAM)  
bằng điện,  
Bằng điện  
Khả biến  
mức từng byte  
2017  
Kiến trúc máy tính  
362  
NKK-HUST  
ROM (Read Only Memory)  
n Bộ nhớ không khả biến  
n Lưu trữ các thông tin sau:  
n
n
n
n
Thư viện các chương trình con  
Các chương trình điều khiển hệ thống (BIOS)  
Các bảng chức năng  
Vi chương trình  
2017  
Kiến trúc máy tính  
363  
NKK-HUST  
Các kiểu ROM  
n ROM mặt nạ:  
n
thông tin được ghi khi sản xuất  
n PROM (Programmable ROM)  
n
Cần thiết bị chuyên dụng để ghi  
Chỉ ghi được một lần  
n
n EPROM (Erasable PROM)  
n
n
n
Cần thiết bị chuyên dụng để ghi  
Xóa được bằng tia tử ngoại  
Ghi lại được nhiều lần  
n EEPROM (Electrically Erasable PROM)  
n
Có thể ghi theo từng byte  
n
Xóa bằng điện  
2017  
Kiến trúc máy tính  
364  
NKK-HUST  
Bộ nhớ Flash  
n Ghi theo khối  
n Xóa bằng điện  
n Dung lượng lớn  
2017  
Kiến trúc máy tính  
365  
NKK-HUST  
RAM (Random Access Memory)  
n Bộ nhớ đọc-ghi (Read/Write Memory)  
n Khả biến  
n Lưu trữ thông tin tạm thời  
n Có hai loại: SRAM và DRAM  
(Static and Dynamic)  
2017  
Kiến trúc máy tính  
366  
NKK-HUST  
SRAM (Static) – RAM tĩnh  
n Các bit được lưu trữ bằng các Flip-Flop  
à thông tin ổn định  
n Cấu trúc phức tạp  
n Dung lượng chip nhỏ  
n Tốc độ nhanh  
n Đắt tiền  
n Dùng làm bộ nhớ cache  
2017  
Kiến trúc máy tính  
367  
NKK-HUST  
DRAM (Dynamic) – RAM động  
n Các bit được lưu trữ trên tụ điện  
à cần phải có mạch làm tươi  
n Cấu trúc đơn giản  
n Dung lượng lớn  
n Tốc độ chậm hơn  
n Rẻ tiền hơn  
n Dùng làm bộ nhớ chính  
2017  
Kiến trúc máy tính  
368  
NKK-HUST  
Một số DRAM tiên tiến thông dụng  
n Cải tiến để tăng tốc độ  
n Synchronous DRAM (SDRAM): làm việc  
được đồng bộ bởi xung clock  
n DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM)  
n DDR3, DDR4  
2017  
Kiến trúc máy tính  
369  
NKK-HUST  
Tổ chức của chip nhớ  
§ Sơ đồ cơ bản của chip nhớ  
A0  
A1  
D0  
D1  
.
.
.
Chip nhớ  
2n x m bit  
.
.
.
An-1  
CS  
Dm-1  
m-bit  
Hình ảnh module nhớ  
WE  
OE  
2017  
Kiến trúc máy tính  
370  
NKK-HUST  
Các tín hiệu của chip nhớ  
n Các đường địa chỉ: An-1 ÷ A0 à có 2n từ nhớ  
n Các đường dữ liệu: Dm-1 ÷ D0 à độ dài từ  
nhớ = m bit  
n Dung lượng chip nhớ = 2n x m bit  
n Các đường điều khiển:  
n
n
n
Tín hiệu chọn chip CS (Chip Select)  
Tín hiệu điều khiển đọc OE (Output Enable)  
Tín hiệu điều khiển ghi WE (Write Enable)  
(Các tín hiệu điều khiển thường tích cực với mức 0)  
2017  
Kiến trúc máy tính  
371  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 80 trang baolam 20620 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer Architecture) - Chương 7: Bộ nhớ máy tính - Nguyễn Kim Khánh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_kien_truc_may_tinh_computer_architecture_chuong_7.pdf