Phan Trung Kiên 1 Kiến trúc máy tính Chương 5 HỆ THỐNG NHỚ MÁY TÍNH Phan Trung Kiên 2 Nội dung chương 5  Tổng quan về hệ thống nhớ  Bộ nhớ bán dẫn  Bộ nhớ chính  Bộ nhớ cache  Bộ nhớ ngoài. Phan Trung Kiên 3 Các đặc trưng của hệ thống nhớ  Vị trí (location) • Bên trong Bộ xử lý: Các thanh ghi • Bộ nhớ trong: Bộ nhớ chính Bộ nhớ cache • Bộ nhớ ngoài: Đĩa từ, băng từ Đĩa quang  Dung lượng (capacity) • Độ dài ngăn nhớ (đơn vị là bit) • Số lượng ngăn nhớ Phan Trung Kiên 4 Các đặc trưng của hệ thống nhớ  Đơn vị truyền (unit of transfer) • Truyền theo từ nhớ • Truyền theo khối nhớ  Phương pháp truy nhập (access method) • Truy nhập tuần tự (băng từ) • Truy nhập trực tiếp (đĩa từ, đĩa quang) • Truy nhập ngẫu nhiên (bộ nhớ trong) • Truy nhập liên kết (bộ nhớ cache) Phan Trung Kiên 5 Các đặc trưng của hệ thống nhớ  Kiểu vật lý của bộ nhớ (physical type) • Bộ nhớ bán dẫn • Bộ nhớ từ: băng từ và đĩa từ • Bộ nhớ quang: đĩa quang  Các đặc trưng vật lý (physical characteristics) • Bộ nhớ khả biến / không khả biến • Bộ nhớ xóa được / không xóa được Phan Trung Kiên 6 Phân cấp hệ thống nhớ Từ trái sang phải: • Dung lượng tăng dần • Tốc độ trao đổi dữ liệu giảm dần • Giá thành /1 bit giảm dần • Tần suất BXL truy nhập giảm dần • Mức trái chứa một phần dữ liệu của mức phải Tập thanh ghi Cache L1 Cache L2 Bộ nhớ chính Bộ nhớ ngoài Bộ xử lý Phan Trung Kiên 7 Bộ nhớ bán dẫn  Phân loại  Tổ chức chip nhớ bán dẫn  Thiết kế các modul nhớ bán dẫn Phan Trung Kiên 8 Bộ nhớ bán dẫn Khả biếnBằng điện, từng byte Random Access Memory (RAM) Bằng điện, từng khốiBộ nhớ đọc - ghi Flash memory Bằng điện, mức từng byte Electrically Erasable PROM (EEPROM) Bằng tia cực tím, cả chip Bộ nhớ hầu như chỉ đọc Erasable PROM (EPROM) Bằng điện Programmable ROM (PROM) Không khả biến Mặt nạKhông xóa được Bộ nhớ chỉ đọc Read Only Memory (ROM) Tính thay đổi Cơ chế ghi Khả năng xóa Tiêu chuẩn Kiểu bộ nhớ Phan Trung Kiên 9 ROM (Read Only Memory)  Là loại bộ nhớ không khả biến  Lưu trữ các thông tin: • Thư viện các chương trình con • Các chương trình hệ thống (BIOS) • Các bảng chức năng • Vi chương trình Phan Trung Kiên 10 Các kiểu ROM  ROM mặt nạ (ROM cố định): • Thông tin được ghi ngay khi sản xuất • Rất đắt  PROM (Programmble ROM): • Khi sản xuất chưa ghi dữ liệu • Cần thiết bị chuyên dùng để ghi bằng chương trình, chỉ ghi được một lần  EPROM (Erasable PROM): • Khi sản xuất chưa ghi dữ liệu • Cần thiết bị chuyên dụng để ghi bằng chương trình, ghi được nhiều lần • Trước khi ghi lại, phải xóa bằng tia cực tím [...]... toàn bộ BNC của máy tính Phan Trung Kiên 32 Bộ nhớ chính  Tổ chức bộ nhớ đan xen • Độ rộng của bus dữ liệu để trao đổi với bộ nhớ: m = 8, 16, 32, 64, bit • Các ngăn nhớ tổ chức theo byte Phan Trung Kiên 33 Ví dụ: m = 8 bit Địa chỉ Bank nhớ 0 1 2 3 n Bus hệ thống Phan Trung Kiên 34 m = 16 bit Địa chỉ Bank 0 0 2 4 6 Địa chỉ 1 3 5 7 2n Bank 1 2n+1 Bus hệ thống Phan Trung Kiên 35 m = 32 bit Địa chỉ Bank... điều khiển ghi: WR / WE Phan Trung Kiên 18 Tổ chức của DRAM  Dùng n đường địa chỉ dồn kênh  cho phép truyền 2n bit địa chỉ  Tín hiệu chọn địa chỉ hàng RAS (Row Address Select)  Tín hiệu chọn địa chỉ cột CAS (Column Address Select)  Dung lượng của DRAM: 22n x m bit Phan Trung Kiên 19 Ví dụ: chip 16Mb DRAM (4M x 4 bit) Phan Trung Kiên 20 Các chip nhớ (nhìn bên ngoài) Phan Trung Kiên 21 Thiết kế modul... liệu (D0D3) Phan Trung Kiên 26 Hình vẽ (ví dụ 2) A0  A11 A0  A11 D0  D3 CS A12 A Y0 WE OE D 0  D3 G Y1 CS A0  A11 D0  D3 CS G A Y1 Y0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 X 1 1 WE OE WE OE Phan Trung Kiên 27 Tăng số lượng ngăn nhớ  Bài toán tăng số lượng tổng quát:  Cho chip nhớ 2n x m bit  Cần ghép nối modul nhớ: 2k+n x m bit  Cần ghép nối 2k chip và phải dùng bộ giải mã k: 2k (k  2k) Phan Trung Kiên 28 Tăng... Xóa bằng điện Phan Trung Kiên 11 RAM (Random Access Memory)  Bộ nhớ đọc / ghi  Khả biến  Lưu trữ thông tin tạm thời  Có hai loại RAM: • SRAM (Static RAM) • DRAM (Dynamic RAM) Phan Trung Kiên 12 Các kiểu RAM  DRAM • Các bit được lưu trữ trên tụ điện ? cần phải có mạch làm tươi • Cấu trúc đơn giản • Dung lượng lớn • Tốc độ chậm hơn SRAM • Rẻ hơn SRAM • Dùng làm bộ nhớ chính Phan Trung Kiên 13 Các... nhớ chính Phan Trung Kiên 13 Các kiểu RAM  SRAM • • • • • • • Các bit được lưu trữ bằng các Flip-Flop Không cần mạch làm tươi Cấu trúc phức tạp hơn DRAM Dung lượng nhỏ Tốc độ nhanh hơn DRAM Đắt hơn DRAM Dùng làm bộ nhớ cache Phan Trung Kiên 14 Ví dụ về DRAM Phan Trung Kiên 15 Tổ chức ô nhớ §iÒu khiÓn Chän ¤ nhí §iÒu khiÓn D÷ liÖu vµo Chän a) Ghi ¤ nhí D÷ liÖu ra b) §äc  Ô nhớ là phần tử nhớ được 1 bit... 2p) Phan Trung Kiên 31 Bộ nhớ chính  Các đặc trưng cơ bản • Chứa các chương trình đang thực hiện và các dữ liệu đang được sử dụng • Tồn tại trên mọi hệ thống máy tính • Được đánh địa chỉ trực tiếp bởi CPU: có nhiều ngăn nhớ, mỗi ngăn nhớ được gán một địa chỉ xác định • Việc quản lý lôgic BNC tùy thuộc vào từng HĐH • Về nguyên tắc, người lập trình có thể can thiệp trực tiếp vào toàn bộ BNC của máy tính. .. 1) A0  A12 A0  A12 A0  A12 8K x 4 bit 8K x 4 bit D0D3 CS WE D0 D3 D4  D 7 D0  D 3 CS OE WE OE CS WE OE Phan Trung Kiên 24 Tăng độ dài ngăn nhớ Bài toán tăng độ dài tổng quát:  Cho chip nhớ 2n x m bit  Cần thiết kế modul nhớ 2n x (k.m) bit  Cần ghép nối k chip nhớ Phan Trung Kiên 25 Tăng số lượng ngăn nhớ  Ví dụ 2: • Cho chip nhớ SRAM: 4K x 4 bit • Hãy thiết kế modul nhớ 8K x 4 bit  Giải:... dữ liệu (D0D3) • Modul nhớ cần có: 14 đường địa chỉ (A0  A13), 8 đường dữ liệu (D0D7) Phan Trung Kiên 29 Hình vẽ (ví dụ 3) A0  A12 A0A12 A0A12 D0D3 A13 CS D0D3 CS A Y0 G Y1 CS WE OE WE OE A0A12 D0  D7 A0A12 D0D3 D0D3 CS CS WE OE D0  D7 WE OE WE OE Phan Trung Kiên 30 Tăng số lượng và độ dài ngăn nhớ  Bài toán tăng số lượng và độ dài tổng quát:  Cho chip nhớ 2n x m bit  Cần ghép nối modul... (tăng n) • Kết hợp cả hai loại (tăng m và n) Phan Trung Kiên 22 Tăng độ dài ngăn nhớ  Ví dụ 1: • Cho chip nhớ SRAM: 8K x 4 bit • Hãy thiết kế modul nhớ 8K x 8 bit  Giải: • Dung lượng chip nhớ: 213 x 4 bit • Chip nhớ có: 13 đường địa chỉ (A0  A12), 4 đường dữ liệu (D0  D3) • Modul nhớ cần có: 13 đường địa chỉ (A0  A12), 8 đường dữ liệu (D0  D7) Phan Trung Kiên 23 Hình vẽ (ví dụ 1) A0  A12 A0  A12... thông tin  Các tín hiệu: • Tín hiệu chọn được gửi đến để chọn ô nhớ • Tín hiệu điều khiển chỉ thị việc ghi hay đọc • Tín hiệu thứ ba là đường dữ liệu Phan Trung Kiên 16 Tổ chức của chip nhớ A0 D0 A1 D1 An - 1 Chip nhớ CS Dm - 1 RD WR Phan Trung Kiên 17 Các tín hiệu của chip nhớ  Các đường địa chỉ: A0  An - 1  có 2n ngăn nhớ  Các đường dữ liệu: D0  Dm - 1  độ dài ngăn nhớ là m bit  Dung . Phan Trung Kiên 1 Kiến trúc máy tính Chương 5 HỆ THỐNG NHỚ MÁY TÍNH Phan Trung Kiên 2 Nội dung chương 5  Tổng quan về hệ thống nhớ  Bộ . liÖu ra ¤ nhí ¤ nhí a) Ghi b) §äc Phan Trung Kiên 17 Tổ chức của chip nhớ Chip nhớ D 0 D 1 D m - 1 A 0 A 1 A n - 1 CS RD WR . . . . . . . . Phan Trung Kiên 18 Các tín hiệu của chip nhớ  . Tốc độ nhanh hơn DRAM • Đắt hơn DRAM • Dùng làm bộ nhớ cache Phan Trung Kiên 15 Ví dụ về DRAM Phan Trung Kiên 16 Tổ chức ô nhớ  Ô nhớ là phần tử nhớ được 1 bit thông tin 