›
›

Kiến trúc máy tính - Chương 5: Bộ nhớ máy tính

pdf 73 trang vanle 2840
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Kiến trúc máy tính - Chương 5: Bộ nhớ máy tính", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfkien_truc_may_tinh_chuong_5_bo_nho_may_tinh.pdf

Nội dung text: Kiến trúc máy tính - Chương 5: Bộ nhớ máy tính

  1. Kiến trúc máy tính Chương 5 BỘ NHỚ MÁY TÍNH 1
  2. Nội dung chương 5 5.1. Tổng quan hệ thống nhớ 5.2. Bộ nhớ bán dẫn 5.3. Bộ nhớ chính 5.4. Bộ nhớ cache 5.5. Bộ nhớ ngoài 5.6. Bộ nhớ ảo 5.7. Bộ nhớ trên máy tính cá nhân 2
  3. 5.1. Tổng quan hệ thống nhớ 1. Các đặc trưng của hệ thống nhớ 2. Phân cấp hệ thống nhớ của máy tính 3
  4. 1. Các đặc trưng của hệ thống nhớ . Vị trí:  Bên trong CPU: tập thanh ghi  Bộ nhớ trong: bộ nhớ chính và cache  Bộ nhớ ngoài: các thiết bị nhớ . Dung lượng:  Độ dài từ nhớ (tính bằng bit)  Số lượng từ nhớ . Đơn vị truyền:  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) 4
  5. Các đặc trưng của hệ thống nhớ . Hiệu năng:  Thời gian truy cập  Chu kỳ nhớ  Tốc độ truyền . Kiểu vật lý:  Bộ nhớ bán dẫn  Bộ nhớ từ  Bộ nhớ quang . Các đặc tính vật lý:  Khả biến (mất điện thì mất thông tin) / Không khả biến  Xóa được / Không xóa được . Tổ chức 5
  6. 2. Phân cấp hệ thống nhớ của MT Bộ vi xử lý CPU Bộ Bộ Tập Bộ Bộ nhớ nhớ thanh Cache nhớ nhớ ghi Cache L1 chính ngoài L2 Bộ nhớ mạng Dung lượng , tốc độ , tần suất CPU truy cập , giá thành / bit thông tin , 6
  7. Hệ thống nhớ của máy tính (tiếp) . Tập thanh ghi (Registers):  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 . 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):  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. 7
  8. 5. Bộ nhớ máy tính 5.1. Tổng quan hệ thống nhớ 5.2. Bộ nhớ bán dẫn 5.3. Bộ nhớ chính 5.4. Bộ nhớ cache 5.5. Bộ nhớ ngoài 5.6. Bộ nhớ ảo 5.7. Bộ nhớ trên máy tính cá nhân 8
  9. 5.2. Bộ nhớ bán dẫn 1. Phân loại 2. Mô hình cơ bản của chip nhớ 9
  10. 1. Phân loại Kiểu bộ nhớ Tiêu Khả năng xoá Cơ chế ghi Tính chuẩn khả biến Read Only Memory Mặt nạ (ROM) Bộ nhớ Không xoá Programmable ROM chỉ đọc được (PROM) Erasable PROM bằng tia cực tím, Không (EPROM) Bộ nhớ cả chip khả biến hầu như Bằng điện Electrically Erasable bằng điện, chỉ đọc PROM (EEPROM) mức từng byte Flash memory bằng điện, Bộ nhớ từng khối Random Access đọc-ghi bằng điện, Khả biến Bằng điện Memory (RAM) mức từng byte 10
  11. ROM (Read Only Memory) . Bộ nhớ không khả biến . Lưu trữ các thông tin sau:  Thư viện các chương trình con  Các chương trình điều khiển hệ thống (BIOS)  Các bảng chức năng  Vi chương trình
  12. ROM (tiếp) . 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 thông tin . Cho phép ghi thông 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 (không 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 12
  13. RAM (Random Access Memory) . 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 13
  14. RAM (tiếp) . 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 14
  15. Các DRAM tiên tiến . Enhanced DRAM . Cache DRAM . Synchronous DRAM (SDRAM): làm việc được đồng bộ bởi xung clock . DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM) . Rambus DRAM (RDRAM)
  16. 2. Mô hình cơ bản của chip nhớ Từ nhớ 0 Từ nhớ 1 D0 A0 Từ nhớ 2 A Bộ . 1 Bộ D1 giải Ma trận A2 đệm mã . nhớ . . dữ . địa 2n x m bit liệu . . chỉ . . An-1 Dm-1 Từ nhớ 2n-1 Điều khiển đọc/ghi CS WE OE 16
  17. Mô hình cơ bản của chip nhớ (tiếp) . Có n chân địa chỉ (An-1 ÷ A0) : vận chuyển vào chip nhớ được n bit địa chỉ đồng thời → trong chip nhớ có 2n 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. 17
  18. Hoạt động của chip nhớ . 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. 18
  19. Hoạt động của chip nhớ (tiếp) . 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. 19
  20. 5. Bộ nhớ máy tính 5.1. Tổng quan hệ thống nhớ 5.2. Bộ nhớ bán dẫn 5.3. Bộ nhớ chính 5.4. Bộ nhớ cache 5.5. Bộ nhớ ngoài 5.6. Bộ nhớ ảo 5.7. Bộ nhớ trên máy tính cá nhân 20
  21. 5.3. Bộ nhớ chính 1. Các đặc trưng của bộ nhớ chính 2. Tổ chức bộ nhớ đan xen 21
  22. 1. Các đặc trưng của bộ nhớ chính . Là thành phần nhớ tồn tại trên mọi hệ thống máy tính . Chứa các chương trình đang được thực hiện và các dữ liệu đang được sử dụng . Bao gồm các ngăn nhớ được đánh địa chỉ trực tiếp bởi CPU . Dung lượng vật lý của bộ nhớ chính ≤ không gian địa chỉ bộ nhớ mà CPU quản lý . Việc quản lý logic bộ nhớ chính tùy thuộc vào hệ điều hành 22
  23. 2. Tổ chức bộ nhớ đan xen . Độ rộng của bus dữ liệu để trao đổi với bộ nhớ chính M = 8, 16, 32, 64, 128 bit . Các ngăn nhớ được tổ chức theo từng Byte nhớ → Tổ chức bộ nhớ chính khác nhau 23
  24. M = 8 bit . VD: Intel 8088 . BN chính là 1 băng (bank) nhớ tuyến tính 1 Byte 0 1 2 Bus địa chỉ i AN-1 ÷ A0 Bus dữ liệu D7 ÷ D0 24
  25. M = 16 bit . VD: Intel 8086 ÷ 80286 . Bộ nhớ chính gồm 2 băng (bank) nhớ đan xen Băng 1 Băng 0 1 0 3 2 A0 5 4 BE1 Byte Tạo tín hiệu chọn Byte nhớ BE0 Word Bus địa chỉ 2i+1 2i AN-1 ÷ A1 BE1 BE0 D15 ÷ D8 D7 ÷ D0 Bus dữ liệu 16 bit 25
  26. Các trường hợp khác . Với M = 32 bit (80386, 80486): bộ nhớ chính gồm 4 băng nhớ đan xen . Với M = 64 bit (các bộ xử lý Pentium): bộ nhớ chính gồm 8 băng nhớ đan xen 26
  27. 5. Bộ nhớ máy tính 5.1. Tổng quan hệ thống nhớ 5.2. Bộ nhớ bán dẫn 5.3. Bộ nhớ chính 5.4. Bộ nhớ cache 5.5. Bộ nhớ ngoài 5.6. Bộ nhớ ảo 5.7. Bộ nhớ trên máy tính cá nhân 27
  28. 5.4. Bộ nhớ cache 1. Nguyên tắc chung của cache 2. Các phương pháp ánh xạ 3. Thuật giải thay thế 4. Phương pháp ghi dữ liệu khi cache hit 5. Cache trên các bộ xử lý Intel 28
  29. 1. Nguyên tắc chung của cache . Nguyên lý cục bộ hoá tham chiếu bộ nhớ: Trong một khoảng thời gian đủ nhỏ CPU thường chỉ tham chiếu các thông tin trong một khối nhớ cục bộ . „ Ví dụ:  „ Cấu trúc chương trình tuần tự  „ Vòng lặp có thân nhỏ  „ Cấu trúc dữ liệu mảng 29
  30. 1. Nguyên tắc chung của cache (tiếp) . Cache có tốc độ nhanh hơn bộ nhớ chính . Cache được đặt giữa CPU và bộ nhớ chính nhằm tăng tốc độ truy cập bộ nhớ của CPU . Cache có thể được đặt trên chip CPU 30
  31. Ví dụ về thao tác của cache . CPU yêu cầu nội dung của ngăn nhớ . CPU kiểm tra trên cache với dữ liệu này . Nếu có, CPU nhận dữ liệu từ cache (nhanh) . Nếu không có, đọc Block nhớ chứa dữ liệu từ bộ nhớ chính vào cache . Tiếp đó chuyển dữ liệu từ cache vào CPU 31
  32. Cấu trúc chung của cache / Bộ nhớ chính 32
  33. Cấu trúc chung của cache / Bộ nhớ chính . „ Bộ nhớ chính có 2N byte nhớ . „ Bộ nhớ chính và cache được chia thành các khối có kích thước bằng nhau  „ Bộ nhớ chính: B0, B1, B2, , Bp-1 (p Blocks)  „ Bộ nhớ cache: L0, L1, L2, , Lm-1 (m Lines)  „ Kích thước của Block = 8,16,32,64,128 byte 33
  34. Cấu trúc chung của cache / Bộ nhớ chính . Một số Block của bộ nhớ chính được nạp vào các Line của cache. . Nội dung Tag (thẻ nhớ) cho biết Block nào của bộ nhớ chính hiện đang được chứa ở Line đó. . Khi CPU truy nhập (đọc/ghi) một từ nhớ, có hai khả năng xảy ra:  Từ nhớ đó có trong cache (cache hit)  Từ nhớ đó không có trong cache (cache miss). 34
  35. 2. Các phương pháp ánh xạ (Chính là các phương pháp tổ chức bộ nhớ cache) . Ánh xạ trực tiếp (Direct mapping) . Ánh xạ liên kết toàn phần (Fully associative mapping) . Ánh xạ liên kết tập hợp (Set associative mapping) 35
  36. Ánh xạ trực tiếp . Mỗi Block của bộ nhớ chính chỉ có thể được nạp vào một Line của cache:  B0 → L0  B1 → L1   Bm-1 → Lm-1  Bm → L0  Bm+1 → L1  . Tổng quát  Bj chỉ có thể nạp vào Lj mod m  m là số Line của cache. 36
  37. Minh họa ánh xạ trực tiếp 37
  38. Đặc điểm của ánh xạ trực tiếp . Mỗi một địa chỉ N bit của bộ nhớ chính gồm ba trường:  Trường Word gồm W bit xác định một từ nhớ trong Block hay Line: 2W = kích thước của Block hay Line  Trường Line gồm L bit xác định một trong số các Line trong cache: 2L = số Line trong cache = m  Trường Tag gồm T bit: T = N - (W+L) . Bộ so sánh đơn giản . Xác suất cache hit thấp 38
  39. Ánh xạ liên kết toàn phần . Mỗi Block có thể nạp vào bất kỳ Line nào của cache. . Địa chỉ của bộ nhớ chính bao gồm hai trường:  Trường Word giống như trường hợp ở trên.  Trường Tag dùng để xác định Block của bộ nhớ chính. . Tag xác định Block đang nằm ở Line đó 39
  40. Minh họa ánh xạ liên kết toàn phần 40
  41. Đặc điểm của ánh xạ liên kết toàn phần . So sánh đồng thời với tất cả các Tag mất nhiều thời gian . Xác suất cache hit cao. . Bộ so sánh phức tạp. 41
  42. Ánh xạ liên kết tập hợp . Cache được chia thành các Tập (Set) . Mỗi một Set chứa một số Line . Ví dụ:  4 Line/Set → 4-way associative mapping  Ánh xạ theo nguyên tắc sau:  B0 → S0  B1 → S1  B2 → S2  42
  43. Minh họa ánh xạ liên kết tập hợp 43
  44. Đặc điểm của ánh xạ liên kết tập hợp . Kích thước Block = 2W Word . Trường Set có S bit dùng để xác định một trong số V = 2S Set . Trường Tag có T bit: T = N - (W+S) . Tổng quát cho cả hai phương pháp trên . Thông thường 2,4,8,16Lines/Set 44
  45. Ví dụ về ánh xạ địa chỉ . Không gian địa chỉ bộ nhớ chính = 4GB . Dung lượng bộ nhớ cache là 256KB . Kích thước Line (Block) = 32byte . Xác định số bit của các trường địa chỉ cho ba trường hợp tổ chức:  Ánh xạ trực tiếp  Ánh xạ liên kết toàn phần  Ánh xạ liên kết tập hợp 4 đường 45
  46. 3. Thuật giải thay thế (Ánh xạ trực tiếp) . Không phải lựa chọn . Mỗi Block chỉ ánh xạ vào một Line xác định . Thay thế Block ở Line đó 46
  47. Thuật giải thay thế (Ánh xạ liên kết) . Được thực hiện bằng phần cứng (nhanh) . Random: Thay thế ngẫu nhiên . FIFO (First In First Out): Thay thế Block nào nằm lâu nhất ở trong Set đó . LFU (Least Frequently Used): Thay thế Block nào trong Set có số lần truy nhập ít nhất trong cùng một khoảng thời gian . LRU (Least Recently Used): Thay thế Block ở trong Set tương ứng có thời gian lâu nhất không được tham chiếu tới. . Tối ưu nhất: LRU 47
  48. Phương pháp ghi dữ liệu khi cache hit . Ghi xuyên qua (Write-through):  ghi cả cache và cả bộ nhớ chính  tốc độ chậm . Ghi trả sau (Write-back):  chỉ ghi ra cache  tốc độ nhanh  khi Block trong cache bị thay thế cần phải ghi trả cả Block về bộ nhớ chính 48
  49. 5. Cache trên các bộ xử lý intel . 80486: 8KB cache L1 trên chip . Pentium: có hai cache L1 trên chip  Cache lệnh = 8KB  Cache dữ liệu = 8KB . Pentium 4: hai mức cache L1 và L2 trên chip  Cache L1: . mỗi cache 8KB . Kích thước Line = 64 byte . ánh xạ liên kết tập hợp 4 đường  cache L2 . 256KB . Kích thước Line = 128 byte . ánh xạ liên kết tập hợp 8 đường 49
  50. 5.5. Bộ nhớ ngoài 1. Đĩa từ 2. Đĩa quang 3. Flash disk 4. Các chuẩn nối ghép ổ đĩa 5. RAID 50
  51. 1. Đĩa từ . Các đặc tính của đĩa từ:  Đầu từ cố định hay di động  Đĩa cố định hay thay đổi  Một mặt hay hai mặt  Một đĩa hay nhiều đĩa  Cơ chế đầu từ: . Tiếp xúc . Không tiếp xúc . Gồm 2 loại phổ biến:  Đĩa mềm  Đĩa cứng 51
  52. a. Đĩa mềm . 8”, 5.25”, 3.5” . Dung lượng nhỏ (≤ 1.44MB) . Tốc độ chậm . Thông dụng . Rẻ tiền . Tương lai có thể không dùng nữa 52
  53. Đĩa mềm (tiếp) 53
  54. b. Đĩa cứng . Một hoặc nhiều đĩa . Thông dụng . Dung lượng tăng nhanh . Tốc độ đọc/ghi nhanh . Tương đối rẻ tiền 54
  55. Đĩa cứng (tiếp) 55
  56. 2. Đĩa quang . Các loại chính:  CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory)  CD-R (Recordable CD)  CD-RW (Rewriteable CD)  DVD (Digital Video Disc) 56
  57. a. CD-ROM . Thông tin được ghi ngay khi sản xuất đĩa. . Dữ liệu tồn tại dưới dạng các mặt phẳng (land) và các lỗ (pit).  Bit 1 tương ứng với sự thay đổi từ mặt phẳng thành lỗ hay ngược lại;  còn những lỗ hay mặt phẳng kéo dài (không có sự thay đổi) tương ứng với bit 0. . Tốc độ đọc cơ sở của một ổ đĩa CD-ROM ban đầu là 150KB/s (tốc độ 1X). . Các ổ đĩa hiện nay có tốc độ đọc là bội số của tốc độ cơ sở này (ví dụ 48X, 52X, ) 57
  58. CD-ROM (tiếp) 58
  59. b. CD-R . Khi sản xuất ra, các đĩa này đều là đĩa trắng (chưa có thông tin). Sau đó có thể ghi dữ liệu lên đĩa này nhưng chỉ ghi được một lần nhờ ổ ghi CD-R riêng. . CD-R có cấu trúc và hoạt động tương tự như CD- ROM.  Cấu tạo gồm nhiều lớp, trong đó lớp chứa dữ liệu là một lớp màu polymer hữu cơ.  Khi bị tia laser đốt cháy, lớp màu này chuyển sang màu đen và đóng vai trò như các lỗ (pit) của CD-ROM. . Các đĩa CD-R sau khi ghi có thể được đọc từ ổ CD-ROM hoặc từ ổ CD-R. Các đĩa CD-R còn được gọi là WORM (write one read multiple). 59
  60. c. CD-RW . CD-RW có cấu trúc và hoạt động tương tự như CD-R. Trong đó lớp chứa dữ liệu là một lớp kim loại. . Nguyên tắc ghi dữ liệu dựa trên sự thay đổi trạng thái của lớp kim loại:  trạng thái tinh thể (phản xạ ánh sáng - mặt phẳng)  và trạng thái vô định hình (không phản xạ ánh sáng - vùng lỗ trong CD-ROM hay màu bị đốt đen trong CD-R). . Quá trình thay đổi trạng thái này có thể thay đổi bất kì tùy theo công suất laser nên đĩa CD-RW có thể được ghi rồi xóa đi ghi lại nhiều lần. 60
  61. d. DVD . Đây là loại đĩa quang có dung lượng lớn và có tốc độ nhanh hơn so với các đĩa quang trên. . Đĩa DVD có thể lưu trữ thông tin trên hai mặt, mỗi mặt có thể có đến 2 lớp dữ liệu. . Các đĩa DVD hiện nay thường có dung lượng là 4.7GB/mặt hoặc 9.4GB/mặt. . Tốc độ truy nhập cơ bản của ổ đĩa DVD là 1.321MByte/s. . DVD cũng có nhiều loại 61
  62. 3. Flash disk . Thực chất là bộ nhớ bán dẫn tốc độ cao (flash memory) . Thường được kết nối với máy tính thông qua giao tiếp USB . Dung lượng tăng nhanh . Thuận tiện, giá thành hợp lý 62
  63. Flash disk (tiếp) 63
  64. 4. Các chuẩn nối ghép ổ đĩa . Giao diện IDE-ATA (Integrated Drive Electronics – AT Attachment):  Được IBM thiết kế để nối trực tiếp ổ cứng kèm mạch điều khiển với Bus của máy tính AT gọi là giao diện ATA. Sau đó giao diện này được kết hợp với ổ đĩa và bộ điều khiển trong các ổ đĩa → giao diện IDE/ATA.  Giao diện IDE (mạch điện tử tích hợp trong ổ đĩa) chỉ bất cứ ổ đĩa nào có tích hợp bộ điều khiển đĩa gắn bên trong. . Cáp IDE chuẩn: gồm 40 dây, tín hiệu truyền song song trên cả dây chẵn và dây lẻ nên độ dài của cáp bị hạn chế ở 46 cm. . Giới hạn dung lượng đĩa tối đa là 504MB và có tốc độ tương đối chậm.  EIDE (Enhanced IDE - IDE được nâng cao): . Gia tăng dung lượng ổ đĩa lên tới hơn 8GB . Tăng tốc độ truyền tải dữ liệu lên hơn hai lần khả năng của IDE . Tăng gấp đôi số lượng ổ đĩa mà một máy PC có thể có 64
  65. Các chuẩn nối ghép ổ đĩa (tiếp)  Giao diện ATA gồm nhiều phiên bản: . ATA-1 (1986-1994) . ATA-2 (1996) . ATA-3 (1997) . ATA-4 (1998, còn gọi là Ultra-ATA/33 MHz) . ATA-5 và ATA-6 (từ 1999 đến nay, còn gọi là Ultra- ATA/66/100/133 MHz). Cáp cho các chuẩn này được thiết kế gồm 80 dây để truyền dữ liệu tốc độ cao (các dây nối đất và dây tín hiệu xen kẽ nhau nhằm mục đích khử nhiễu) 65
  66. Các chuẩn nối ghép ổ đĩa (tiếp) . Giao diện Serial ATA:  Do một số cty lớn đưa ra vào năm 1999  Giao tiếp Serial Advanced Technology Attachment (Serial ATA) cho ổ cứng và thiết bị ATA Packet Interface (ATAPI)  So với Parallel ATA, Serial ATA dùng điện áp thấp, đầu chân cắm nhỏ gọn và ít dây hơn.  Serial ATA tương thích hoàn toàn với phần mềm trước đây dành cho thiết bị Parallel ATA và ATAPI.  Thế hệ sản phẩm Serial ATA đầu tiên xuất hiện trên thị trường vào giữa 2002, đạt tốc độ 150MBps. Trong tương lai, các phiên bản kế tiếp có thể đạt băng thông 300MBps và 600MBps. 66
  67. Các chuẩn nối ghép ổ đĩa (tiếp) . Giao diện SCSI (Small Computer System Interface):  Dùng để kết nối nhiều loại thiết bị có tốc độ trao đổi dữ liệu cao trong một máy tính, thường được dùng trong các máy chủ.  Một bus SCSI hỗ trợ tối đa 7 hoặc 15 thiết bị  Có nhiều chuẩn SCSI: . SCSI-1 (1986): truyền dữ liệu trên bus song song 8 bit, tốc độ 5 MB/s, dùng cáp 50 dây. . SCSI-2 (1994): truyền dữ liệu trên bus song song 16 bit, tốc độ 10 MB/s, dùng cáp 50 dây mật độ cao. . SCSI-3: được thiết kế cho các máy tính đời mới hiện nay, gồm 2 phiên bản: Ultra 2 SCSI (tốc độ truyền tới 40 MB/s) và Ultra 3 SCSI (tốc độ truyền tới 80 MB/s hoặc 160 MB/s) 67
  68. 5. RAID . Redundant Array of Independent Disks . Là tập hợp các ổ đĩa cứng vật lý mà hệ điều hành coi như là một ổ đĩa logic duy nhất . Khi ghi lên hệ thống RAID, các tệp dữ liệu được phân mảnh và lưu trữ phân tán trên các ổ cứng vật lý . Có khả năng tạo ra và lưu trữ thông tin dư thừa để đảm bảo khôi phục lại thông tin trong trường hợp ổ đĩa bị hỏng . Có 7 loại phổ biến: RAID 0  6 68
  69. 5. Bộ nhớ máy tính 5.1. Tổng quan hệ thống nhớ 5.2. Bộ nhớ bán dẫn 5.3. Bộ nhớ chính 5.4. Bộ nhớ cache 5.5. Bộ nhớ ngoài 5.6. Bộ nhớ ảo 5.7. Bộ nhớ trên máy tính cá nhân 69
  70. 5.6. Bộ nhớ ảo . Khái niệm bộ nhớ ảo: là bộ nhớ bao gồm bộ nhớ chính và bộ nhớ ngoài mà được CPU coi như là một bộ nhớ duy nhất. . Các kỹ thuật thực hiện bộ nhớ ảo:  Kỹ thuật phân trang: Chia không gian địa chỉ bộ nhớ thành các trang nhớ có kích thước bằng nhau và nằm liền kề nhau Thông dụng: kích thước trang = 4KBytes  Kỹ thuật phân đoạn: Chia không gian nhớ thành các đoạn nhớ có kích thước thay đổi, các đoạn nhớ có thể gối lên nhau. 70
  71. 5. Bộ nhớ máy tính 5.1. Tổng quan hệ thống nhớ 5.2. Bộ nhớ bán dẫn 5.3. Bộ nhớ chính 5.4. Bộ nhớ cache 5.5. Bộ nhớ ngoài 5.6. Bộ nhớ ảo 5.7. Bộ nhớ trên máy tính cá nhân 71
  72. 5.7. Hệ thống nhớ trên PC . Bộ nhớ cache: tích hợp trên chip vi xử lý  Thường được chia thành nhiều mức:  Cache L1: Cache lệnh + Cache dữ liệu  Cache L2: 128, 256, 512 KB, 1 MB . Bộ nhớ chính: Tồn tại dưới dạng các mô-đun nhớ RAM  SIMM – Single Inline Memory Module . 30 chân: 8 đường dữ liệu . 72 chân: 32 đường dữ liệu  DIMM – Dual Inline Memory Module . 64 đường dữ liệu  RIMM – Rambus DRAM
  73. Hệ thống nhớ trên PC (tiếp) . ROM BIOS chứa các chương trình sau:  Chương trình POST (Power On Self Test)  Chương trình CMOS Setup  Chương trình Bootstrap loader  Các trình điều khiển vào-ra cơ bản (BIOS) . CMOS RAM:  Chứa thông tin cấu hình hệ thống  Đồng hồ hệ thống  Có pin nuôi riêng . Video RAM: quản lý thông tin của màn hình . Các loại bộ nhớ ngoài