KIẾN TRÚC MÁY TÍNH Computer Architecture Th.s Nguyễn Hồng Nam nnhnam@cse.hcmut.edu.vn Chương Bộ nhớ Đại học Tôn Đức Thắng Nội dung 1 Khái niệm tổ chức thứ bâc nhớ 2 Bộ nhớ 3 Bộ nhớ Cache 4 Bộ nhớ 5 Bộ nhớ ảo Đại học Tôn Đức Thắng Các đặc trung hệ thống nhớ Vị trí  Bên CPU: • tập ghi  Bộ nhớ • nhớ • nhớ cache  Bộ nhớ ngoài: thiết bị nhớ  Dung lượng • Độ dài từ nhớ (tính bit: 16, 32 bit) • Số lượng từ nhớ Đại học Tôn Đức Thắng Các đặc trung hệ thống nhớ(tt)  Đơn vị truyền  Từ nhớ (word)  Khối nhớ (block)  Phương pháp truy nhập     Truy nhập (băng từ) Truy nhập trực tiếp (các loại đĩa) Truy nhập ngẫu nhiên (bộ nhớ bán dẫn) Truy nhập liên kết (cache) Đại học Tôn Đức Thắng Các đặc trung hệ thống nhớ(tt) Hiệu (performance)  Thời gian truy nhập  Chu kỳ nhớ  Tốc độ truyền Kiểu vật lý  Bộ nhớ bán dẫn  Bộ nhớ từ  Bộ nhớ quang Đại học Tôn Đức Thắng Các đặc trung hệ thống nhớ(tt) Các đặc tính vật lý  Khả biến / Không khả biến (volatile / nonvolatile)  Xố / khơng xố  Tổ chức Đại học Tôn Đức Thắng Khái niệm tổ chức thứ bậc nhớ Phân cấp hệ thống nhớ Từ trái sang phải:  dung lượng tăng dần  tốc độ giảm dần  giá thành/1bit giảm dần Đại học Tôn Đức Thắng Khái niệm tổ chức thứ bậc nhớ Phân cấp hệ thống nhớ (tt) Đại học Tôn Đức Thắng Khái niệm tổ chức thứ bậc nhớ Các tham số phân cấp nhớ(tt) Đại học Tôn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Các dạng nhớ ảo  Dạng phân trang (paging)  Dạng phân đoạn (segmentation)  Dạng phân đoạn có phân trang (Paged segmentation /Segmentation with paging) Đại học Tôn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Bộ nhớ ảo dạng phân trang  Tổ chức phân trang  Chuyển đổi địa  Nạp trang  Thay trang Đại học Tôn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Tổ chức phân trang  Không gian địa ảo chia thành trang (page)  Bộ nhớ chia thành khung trang (page frame), chứa trang • Các trang chương trình nhớ khơng cần vị trí liên tục • Số trang >> số khung  Có bảng trang (page table) quản lý trang Đại học Tôn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Bảng trang  Có N dịng, với N số trang • mỗi dịng tương ứng với trang  Cấu trúc dòng: • Valid bit –Valid = trang chưa có nhớ –Valid = trang có nhớ • Frame Number (Frame #) –Số thứ tự khung trang chứa trang Đại học Tôn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Bộ nhớ ảo có trang, nhớ vật lý có khung Bảng trang có phần tử Đại học Tơn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Chuyển đổi địa  Địa ảo theo phân trang • Page Number: số thứ tự trang • Offset: địa trang  ịa vật lý Đại học Tôn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Chuyển đổi địa  Địa ảo theo phân trang • Page Number: số thứ tự trang • Offset: địa trang  Địa vật lý • Page Number: số thứ tự khung trang • Offset: địa khung trang Đại học Tôn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Sơ đồ chuyển đổi địa Đại học Tôn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Truy xuất liệu theo địa ảo  Tách page # offset từ địa ảo  Chuyển page # thành frame # cách truy xuất bảng trang A Tìm phần tử quản lý trang B Kiểm tra valid bit Valid = • a Thay page # frame # • b Truy xuất liệu khung với vị trí offset Đại học Tơn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Truy xuất liệu theo địa ảo (tt)  Valid =  lỗi trang • a Tìm trang đĩa • b Tìm khung trống (có thể phải thay trang khung đầy) • c Sao chép trang vào khung trống • d Cập nhật bảng trang (valid = 1, frame # mới) • e Thực truy xuất bước Đại học Tôn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Nạp trang  Có phương pháp: • Nạp theo yêu cầu: Nạp trang có lỗi trang • Nạp trước : Nạp trước trang theo điều kiện xác định Đại học Tôn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Thay trang  Khi khung đầy mà cần nạp thêm trang phải thay trang có khung • Nếu trang bị thay có thay đổi nội dung phải đưa đĩa  Có phương pháp chọn phần tử thay thế: Optimal, FIFO, LRU (thông dụng)  Least Recently Used (LRU): chọn trangkhông truy xuất khoảng thời gian lớn Đại học Tôn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Bộ nhớ ảo dạng phân đoạn  Tổ chức phân đoạn • Bộ nhớ ảo bao gồm đoạn (segment) có kích thuớc khơng cố định • Khi nạp đoạn vào nhớ hệ điều hành tìm khoảng trống đủ để nạp đoạn • Có bảng đoạn quản lý đoạn Đại học Tôn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Nhận xét phân trang, phân đoạn     Trang suốt người lập trình Phân trang tránh phân mảnh bên ngồi Người lập trình sử dụng đoạn Phân đoạn phù hợp với lập trình theo khối, cấu trúc liệu thay đổi, dùng chung bảo vệ nhớ Đại học Tôn Đức Thắng Bộ nhớ ảo (Virtual Memory) Bộ nhớ ảo dạng phân đoạn có phân trang  Kết hợp ưu điểm phân đoạn phân trang  Tổ chức: • Bộ nhớ ảo bao gồm đoạn • Trong đoạn thực phân trang Đại học Tôn Đức Thắng ...Chương Bộ nhớ Đại học Tôn Đức Thắng Nội dung 1 Khái niệm tổ chức thứ bâc nhớ 2 Bộ nhớ 3 Bộ nhớ Cache 4 Bộ nhớ 5 Bộ nhớ ảo Đại học Tôn Đức Thắng Các đặc trung hệ thống nhớ Vị trí ... • tập ghi  Bộ nhớ • nhớ • nhớ cache  Bộ nhớ ngoài: thiết bị nhớ  Dung lượng • Độ dài từ nhớ (tính bit: 16, 32 bit) • Số lượng từ nhớ Đại học Tôn Đức Thắng Các đặc trung hệ thống nhớ( tt)  Đơn... Đại học Tôn Đức Thắng Phân loại nhớ( tt)  Dựa vào công nghệ chế tạo  Bộ nhớ bán dẫn: ROM, RAM  Bộ nhớ từ: HDD, FDD, tape  Bộ nhớ quang: CD, DVD Đại học Tôn Đức Thắng Tổ chức mạch nhớ Đại học