Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 06: Bộ nhớ trong

Chương 06BỘ NHỚ TRONGNội dungTổng quan về hệ thống nhớCác loại bộ nhớ bán dẫnA. Tổng quan về hệ thống nhớĐặc điểmPhân cấpI. Đặc điểmĐơn vị truyềnTừ nhớ (Word)Khối nhớ (Block)Phương pháp truy cậpTuần tự: băng từTrực tiếp: đĩa cứng, đĩa quangNgẫu nhiên: bộ nhớ bán dẫnLiên kết: cacheII. Phân cấpB. Các loại bộ nhớ bán dẫnROM (Read Only Memory)RAM (Random Access Memory)I. ROM (Read Only Memory)Đặc điểmPhân loạiROM BIOS1. Đặc điểmDùng để lưu trữChương trình khởi động máy tính, chương trình điều khiển thiết bị tự động, Dữ liệuNội dung trong ROM không thay đổi trong quá trình hoạt độngDữ liệu trong ROM không bị mất khi ngắt nguồn điệnChỉ có thể thay đổi nội dung ROM trong quá trình xóa, nạp chương trình2. Phân loạiPROM (Programmable ROM)Dữ liệu chỉ được ghi một lầnEPROM (Erasable Programmable ROM)Dữ liệu có thể ghi, xóa nhiều lầnXóa bằng tia hồng ngoại  chi phí caoEEPROM (Electrically EPROM)Dữ liệu có thể ghi, xóa nhiều lầnXóa bằng chương trình phần mềmVD: BIOS3. ROM BIOS (Basic Input/Output System)Là một IC được gắn cố định trên mainboardDữ liệu trong ROM được nạp sẵn bởi nhà sản xuất mainboardCác lệnh hướng dẫn CPU trong quá trình POST máy (Power On Self Test – Bật nguồn kiểm tra)Báo lỗi bằng tiếng bipĐối với AWARD BIOS1 bip dài, 2 bip ngắn: Lỗi về card màn hìnhBip ngắn liên tục: lỗi về RAMTrình điều khiển bàn phím và các cổng vào raII. RAM  (Random Access Memory)Đặc điểmSRAM (Static RAM)DRAM (Dynamic RAM)1. Đặc điểmBộ nhớ truy cập ngẫu nhiênĐược tổ chức thành nhiều chip nhớ,mỗi chip nhớ là một mảng (array) các ô nhớ (cell), mỗi ô nhớ chứa 1 bit (0 hoặc 1)Dùng để lưu trữ các dữ liệu tạm thờiTốc độ truy xuất RAM nhanh hơn ROMNội dung của ROM được nạp vào một vùng nhớ trên RAM trong quá trình khởi động nhằm tăng tốc độ truy xuất ROM (shadowing)Dữ liệu trong RAM sẽ mất khi mất nguồn điện cung cấpCấu tạo của một chip nhớRAS (Row Address Strobe): tín hiệu để xác định địa chỉ nhớ theo hàngCAS (Column Address Strobe): tín hiệu để xác định địa chỉ nhớ theo cộtAddress Bus: đường truyền tín hiệu RAS và CASData Bus: đường truyền dữ liệu giữa Memory Controler và chip nhớ2. SRAM (Static RAM)Cấu trúc phức tạp: mỗi bit nhớ gồm các cổng logic và 6 transistor MOSThao tác đọc không hủy nội dung ô nhớTốc độ truy xuất nhanhDùng làm bộ nhớ Cache3. DRAM (Dynamic RAM)Đặc điểmCác loại Module của RAMCác loại SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)Bộ nhớ kênh đôi (Dual channel)SDRAM latencya. Đặc điểmCấu trúc đơn giản: Mỗi bit nhớ gồm 1 transistor và 1 tụ điệnNội dung bit nhớ bị hủy sau mỗi lần đọc > cần phải viết lại nội dung ô nhớCần phải làm tươi bộ nhớ nhiều lần trong 1 giây (khoảng 2µs) để giữ lại dữ liệu đang lưu trữBởi vì thông tin trong bit nhớ sẽ mất khi tụ điện phóng hết điện tích đã nạp dù nguồn điện không ngắtDùng làm bộ nhớ chínhb. Các loại Module của RAMSIMM (Single In-line Memory Module)DIMM (Dual In-line Memory Module) SIMM (Single In-line Memory Module)Là module ram được sử dụng trong các máy tính đời cũ (Pentium II)Điểm tiếp xúc điện ở 2 mặt của module thay thế cho nhauPhân loại:30 chân:12 đường địa chỉ8 đường dữ liệu72 chân12 đường địa chỉ32 đường dữ liệuDIMM (Dual In-line Memory Module) Được sử dụng phổ biến hiện nay cho SDRAMĐiểm tiếp xúc điện ở 2 mặt của module là độc lậpCó 64 đường dữ liệuCó số chân khác nhau tùy thuộc vào loại SDRAM và loại máy tính (để bàn hay xách tay)c. Các loại SDRAM (Synchronous Dynamic RAM)SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM)DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)DDR2 SDRAM (Double Data Rate 2 SDRAM)DDR3 SDRAM (Double Data Rate 3 SDRAM)SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM)Sử dụng trong các máy tính cũXuất hiện vào năm 1997Có 168 chânHoạt động đồng bộ với system busCác loạiPC-66: 66 MHz busPC-100: 100 MHz busPC-133: 133 MHz busDDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)Sử dụng nguồn điện 1.8vTốc độ truyền tải gấp đôi SDRTruyền 2 word (2 byte) dữ liệu trong 1 xungĐộ rộng bus 8 byte Các loạiStandard nameMemory clock (MHz)I/O bus clock (MHz)Data transfer rate (Megatransfer/s)Module namePeak transfer rate (MB/s)DDR-200100100200PC-16001600DDR-266133 133 266PC-21002100DDR-333166 166 333PC-27002700DDR-400200200400PC-32003200DDR2 SDRAM(Double Data Rate 2 SDRAM)Là thế hệ thứ hai của DDRSử dụng nguồn điện 2.5vCó bus speed gấp đôi clock speedStandard nameMemory clock (MHz)I/O Bus clock (MHz)Data transfer rate (MT/s)Module namePeak transfer rate (MB/s)DDR2-400100200400PC2-32003200DDR2-533133266533PC2-42004266 DDR2-667166333667PC2-53005333 DDR2-800200400800PC2-64006400 DDR2-10662665331066PC2-85008533 DDR3 SDRAM (Double Data Rate 3 SDRAM)Tiết kiệm điện năng hơn DDR2 30% nhờ sử dụng nguồn điện 1.5vCó 240 chânTốc độ truyền dữ liệu gấp đôi DDR2Standard nameMemory clock(MHz)I/O Bus clock(MHz)Data transfer rate (MT/s)Module namePeak transfer rate (MB/s)DDR3-800100 400 800PC3-64006400DDR3-1066133 533 1066PC3-85008533DDR3-1333166 667 1333PC3-1060010667DDR3-1600200 800 1600PC3-1280012800d. Bộ nhớ kênh đôi (Dual channel)Cho phép tăng gấp đôi băng thông của bộ nhớĐiều kiện để chạy được dual channelChipset và Mainboard phải hỗ trợ, hoặc CPU hỗ trợRAM phải được gắn trên cả hai kênhCùng loại RAM trên mỗi kênhCùng dung lượng bộ nhớ trên mỗi kênh2 thanh giống nhau phải cắm ở khe giống nhaue. SDRAM latencytCAS (CAS Latency)tRCD (RAS to CAS Delay)tRP (RAS Precharge)tRAS (Row Active Time)Tài liệu tham khảoWebsite: