BT-VXL-Ch 1 – trang 1 ĐHBK Tp HCM–Khoa ĐĐT–BMĐT GVPT: Hồ Trung Mỹ Môn: Vi Xử Lý – AY1213 Bài tập – Chương 1. Giới thiệu hệ VXL tổng quát Chú ý: Trong tất cả các bài tập chương này chúng ta giả sử là các chân chọn chip của bộ nhớ ROM, RAM, và thiết bị I/O là tích cực thấp (/CS hay /CE) nếu không có qui định trước trong đề bài hay hình vẽ. 1. Viết các “từ điều khiển” (control word) (hình 1.14 trong sách VXL) để thực hiện các phép toán sau: a) R3 2R1 – 3R2 b) R3 3R1 – 2R2 c) R5 4R1 – 2(R2 R4) d) R1 Input/4 + (bù 1 của R3)/2 e) Output (bù 2 của R1) + (bù 2 của R2) f) R5 16R1 + 8R2 – 4R3–2R4 2. Hãy cho biết dung lượng bộ nhớ lớn nhất (tính theo byte và word) mà CPU có thể quản lý được nếu nó có: a) Số đường địa chỉ là 16 và số đường dữ liệu là 8. b) Số đường địa chỉ là 20 và số đường dữ liệu là 8. c) Số đường địa chỉ là 20 và số đường dữ liệu là 16. d) Số đường địa chỉ là 24 và số đường dữ liệu là 32. e) Số đường địa chỉ là 32 và số đường dữ liệu là 64. 3. Hãy cho biết giá trị của các cờ trong thanh ghi trạng thái sau khi CPU 8 bit thực thi lệnh sau (giả sử ban đầu tất cả các cờ có trị là 0 trước khi thực thi lệnh) a) Cộng 2 số 8 bit: +125 với –18 b) Cộng 2 số 8 bit: –125 với –18 c) Cộng 2 số 8 bit: F5H với 0BH d) Trừ 2 số 8 bit: 104 với 12 e) Trừ 2 số 8 bit: –118 với –37 f) Trừ 2 số 8 bit: –128 với +57 4. Viết mã để tính biểu thức F = A * (B + C) + D trên các CPU có lệnh 3, 2, 1, và 0 địa chỉ. Không sắp xếp lại biểu thức và khi tính toán không làm thay đổi các biến A, B, C, và D. 5. Viết mã để tính biểu thức F = (A + B) * C + D trên các CPU có lệnh 3, 2, 1, và 0 địa chỉ. Không sắp xếp lại biểu thức và khi tính toán không làm thay đổi các biến A, B, C, và D. 6. Viết mã để tính biểu thức F = A * C + (B + C)* D trên các CPU có lệnh 3, 2, 1, và 0 địa chỉ. Không sắp xếp lại biểu thức và khi tính toán không làm thay đổi các biến A, B, C, và D. 7. Hãy điền vào các chỗ trống trong hình sau cho thấy hiệu ứng của các cách định địa chỉ Hình 1. Các cách định địa chỉ BT-VXL-Ch 1 – trang 2 8. Xét một bộ nhớ có dung lượng 2M x 16, word đầu tiên của bộ nhớ này có byte thấp là EDH và byte cao là 05H. Hai byte này biểu diễn giá trị của 1 số nguyên có dấu 16 bit, hãy tìm giá trị thập phân của số nguyên này nếu: a) Bộ nhớ được lưu trữ theo “little endian” b) Bộ nhớ được lưu trữ theo “big endian” 9. Xét một bộ nhớ có dung lượng 2M x 16, word đầu tiên của bộ nhớ này có byte thấp là D3H và byte cao là 25H, và word kế tiếp có byte thấp là 17H và byte cao là 36H. Bốn byte này biểu diễn giá trị của 1 số nguyên có dấu 32 bit, hãy tìm giá trị thập phân của số nguyên này nếu: a) Bộ nhớ được lưu trữ theo “little endian” b) Bộ nhớ được lưu trữ theo “big endian” 10. Xét các bộ nhớ 32K x 8, 64K x 4, 128K x 16, và 256K x 1, với mỗi loại bộ nhớ hãy cho biết a) Số chân địa chỉ và số chân dữ liệu của bộ nhớ này? b) Dung lượng của bộ nhớ này tính theo bit, byte và word? 11. Giả sử một bộ nhớ 1M x 16 bit được xây dựng từ các chip SRAM 256K x 8 bit và word nhớ được tổ chức định địa chỉ theo word 16 bit. a) Số SRAM cần dùng là bao nhiêu? b) Một word bộ nhớ cần truy cập bao nhiêu chip SRAM? c) Số bank bộ nhớ là bao nhiêu? (bank bộ nhớ là 1 vùng nhớ được xây dựng từ các bộ nhớ có cùng kết nối địa chỉ) d) Số bit địa chỉ cần cho 1 chip RAM ? e) Số bit địa chỉ cần cho bộ nhớ này? 12. Thiết kế ROM 3K x 8 từ các chip ROM 1K x 4. 13. Thiết kế ROM 2K x 8 từ các ROM 256 x 4. 14. Thiết kế module ROM 64K x 8 từ ROM 16K x 32 15. Thiết kế SRAM 8 x 32 từ các SRAM 8 x 8. 16. Thiết kế SRAM 16 x 4 từ các SRAM 4 x 4. 17. Thiết kế SRAM 16K x 8 từ: a) Các SRAM 1K x 1; b) Các SRAM 2K x 4; c) Các SRAM 1K x 8 18. Sử dụng các RAM 64K x 8 (hình 2) và 1 mạch giải mã, xây dựng sơ đồ khối cho RAM 256K x 32. Hình 2. RAM 64K x 8 Hình 3. RAM 19. Cho một chip bộ nhớ chuẩn như hình 3. a) Tính số ô nhớ của chip này (theo K với 1 K=1024) b) Viết phương trình tính số đường địa chỉ khi biết số ô nhớ? c) Hãy thiết kế bộ nhớ 40K từ các chip bộ nhớ trên (có thể sử dụng thêm các cổng logic). 20. Hãy dùng các mạch logic thích hợp để thiết kế mạch nhận dữ liệu ở đơn vị đích với truyền dữ liệu song song bất đồng bộ dùng xung strobe (xung lấy mẫu) xuất phát từ đơn vị nguồn. 21. Hãy dùng các mạch logic thích hợp để thiết kế mạch phát dữ liệu ở đơn vị nguồn với truyền dữ liệu song song bất đồng bộ dùng xung strobe (xung lấy mẫu) xuất phát từ đơn vị đích. 22. Vẽ dạng sóng của khung truyền trong truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ khi truyền 1 byte 57H với LSB được truyền đi trước cho các trường hợp sau: (nếu biết tốc độ truyền là 4800 bps) a) Dữ liệu 7 bit, không có parity và 1 bit stop. b) Dữ liệu 7 bit, có parity lẻ và 2 bit stop. c) Dữ liệu 8 bit, không có parity và 1 bit stop. d) Dữ liệu 8 bit, có parity lẻ và 1 bit stop. BT-VXL-Ch 1 – trang 3 e) Dữ liệu 8 bit, có parity chẵn và 1 bit stop. Chú ý: Phải ghi rõ chu kỳ bit, tên của các bit Start, Stop, Parity, và dữ liệu (D0=LSB . . .) 23. Hãy lập bảng bộ nhớ cho các tín hiệu CS trong hình sau: Hình 4. 24. Hãy lập bảng bộ nhớ của các mạch ở hình 5 và 6, từ đó suy ra dung lượng của các hệ thống bộ nhớ này. Các mạnh này dùng kiểu giải mã địa chỉ gì? (toàn phần hay 1 phần). Biết hệ thống này dùng CPU có 20 đường địa chỉ và có tín hiệu IO/M để điều khiển truy cập bộ nhớ hay I/O (0: bộ nhớ, 1: I/O) Hình 5. Giải mã địa chỉ chỉ bằng decoder. Hình 6. Giải mã địa chỉ chỉ bằng các cổng logic. BT-VXL-Ch 1 – trang 4 25. Hãy lập bảng bộ nhớ của hình sau, từ đó suy ra dung lượng của các hệ thống bộ nhớ này. Mạnh này dùng kiểu giải mã địa chỉ gì? (toàn phần hay 1 phần).Biết hệ thống này dùng CPU có 16 đường địa chỉ và có tín hiệu IO/M để điều khiển truy cập bộ nhớ hay I/O (0: bộ nhớ, 1: I/O) Hình 7. Giải mã địa chỉ chỉ bằng decoder. 26. Hãy tìm dung lượng của mỗi SRAM và lập bảng bộ nhớ của mạch sau: (74139 là mạch giải mã 2 sang 4) Hình 8. Giải mã địa chỉ chỉ bằng decoder và các cổng logic. 27. Thiết kế 1 module bộ nhớ chỉ bằng các ROM 4K, SRAM 1K và các mạch giải mã 74138 với dải địa chỉ của các các bộ nhớ như sau: ROM 1: 0000H–0FFFH ROM 3: 2000H–2FFFH SRAM 2: 6400H–67FFH ROM 2: 1000H–1FFFH SRAM 1: 6000H–63FFH 28. Thiết kế 1 module bộ nhớ chỉ bằng ROM 4K, SRAM 1K và các mạch giải mã 74138 với dải địa chỉ của các các bộ nhớ như sau: ROM 1: 0000H–0FFFH ROM 3: 4000H–4FFFH SRAM 2: A000H–A3FFH ROM 2: 2000H–2FFFH SRAM 1: 8000H–83FFH 29. Thiết kế mạch giải mã địa chỉ dùng 74138 với bảng bộ nhớ sau SRAM 1: 2000H–3FFFH ROM 2: 6000H–7FFFH ROM 3: C000H–DFFFH ROM 1: 4000H–5FFFH SRAM 2: A000H–BFFFH 30. Xét 1 hệ VXL dùng CPU có 8 đường dữ liệu và 16 đường địa chỉ. Hệ này dùng 1 ROM 8K x 8 và 2 SRAM 8K x8 với bảng bộ nhớ sau: ROM: 0000H–1FFFH SRAM 1: 2000H–3FFFH SRAM 2: 4000H–5FFFH BT-VXL-Ch 1 – trang 5 Hãy thiết kế mạch giải mã địa chi theo: a) giải mã toàn phần; b) giải mã một phần. 31. Thiết kế mạch giải mã địa chỉ cho CPU có 20 bit địa chỉ, 8 bit dữ liệu để có thể truy cập RAM 64KB với vùng địa chỉ là 00000H – 0FFFFH. Biết RAM có số hiệu là HM62864 với các đường tín hiệu: /CS1, CS2 là 2 đường chọn chip /OE cho phép xuất /WE cho phép ghi 16 đường địa chỉ A15 A0 8 đường dữ liệu I/O7 I/O0 và CPU có các đường điều khiển bộ nhớ là /MEMW và /MEMR. 32. Thiết kế mạch giải mã địa chỉ cho CPU có 20 bit địa chỉ, 8 bit dữ liệu với bảng bộ nhớ như sau: 00000 H – 3FFFFH : RAM 0 256 KB 40000 H – 7FFFFH : RAM 1 256 KB 80000 H – BFFFFH: RAM 2 256 KB E0000 H – EFFFFH: ROM 0 64 KB F0000 H – EFFFFH: ROM 1 64 KB 33. Hãy lập bảng I/O cho các mạch giải mã địa chỉ I/O sau: Hình 9. Hình 10. 34. Với mạch giải mã địa chỉ thiết bị I/O sau ở hình 11. Biết khi truy cập I/O thì tín hiệu /IORQ = 0. a) Hãy cho biết các PORT 1 và PORT 2 đóng vai trò gì? (cổng xuất hay nhập) b) Tìm địa chỉ của các PORT 1 và PORT 2. Mô tả làm cách nào CPU có thể đọc vào hay xuất ra qua các chân IO của mạch. Hình 11. Giải mã địa chỉ của cổng I/O. BT-VXL-Ch 1 – trang 6 35. Thiết kế mạch giải mã địa chỉ dùng 74138 và 1 số cổng logic nếu cần để chọn 8 thiết bị I/O có ngõ CS tích cực thấp với các địa chỉ I/O tương ứng là F0H–F7H. Biết CPU có đường /IORQ, các đường /RD và /WR, và 8 đường địa chỉ dành cho các thiết bị xuất nhập. 36. Với sơ đồ một kit VXL (CPU có 16 bit địa chỉ và 8 bit dữ liệu) như ở hình 12, hãy tìm bảng bộ nhớ và I/O của kit đó (có 6 RAM 8 KB, 1 cổng nhập, 1 cổng xuất). Ta phải truy cập địa chỉ gì và nội dung D0 là bao nhiêu để: a) đọc được trạng thái của nút nhấn SW b) làm tắt hoặc làm sáng đèn LED (Q=0 sẽ làm đèn LED sáng) Hình 12. 37. Thiết kế mạch giải mã địa chỉ cho CPU có 16 bit địa chỉ, 8 bit dữ liệu với bảng bộ nhớ và I/O như sau: 0000H – 5FFFH : EPROM 24 KB 6000H – 7FFFH : Ngoại vi 8 KB 8000H – FFFFH : SRAM 32 KB 38. Vẽ lưu đồ minh họa tính giai thừa của n (n!). 39. Vẽ lưu đồ minh họa tính giá trị tuyệt đội của một số N 40. Vẽ lưu đồ minh họa nhân 2 số 8 bit bằng phép toán cộng và dịch bit.
Tài liệu Kiến trúc máy tính - Chương 5: Bộ nhớ máy tính: KIẾN TRÚC MÁY TÍNHChương 5BỘ NHỚ MÁY TÍNH1Nội dung chương 55.1. Tổng quan về 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. Hệ thống nhớ trên máy tính cá nhân21. Các đặc trưng của hệ thống nhớ 2. Phân cấp hệ thống nhớ của máy tính5.1 Tổng quan về hệ thống nhớ 3▪ Vị trí: Bên trong CPU: tập thanh ghi Bộ nhớ trong: bộ nhớchính 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 nhớbán dẫn) Truy cập liên kết (cache)5.1 Tổng quan về hệ thống nhớ Các đặc trưng của hệ thống nhớ4▪ 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... Bạn đang xem trước 20 trang mẫu 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 KIẾN TRÚC MÁY TÍNHChương 5BỘ NHỚ MÁY TÍNH1Nội dung chương 55.1. Tổng quan về 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. Hệ thống nhớ trên máy tính cá nhân21. Các đặc trưng của hệ thống nhớ 2. Phân cấp hệ thống nhớ của máy tính5.1 Tổng quan về hệ thống nhớ 3▪ Vị trí: Bên trong CPU: tập thanh ghi Bộ nhớ trong: bộ nhớchính 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 nhớbán dẫn) Truy cập liên kết (cache)5.1 Tổng quan về hệ thống nhớ Các đặc trưng của hệ thống nhớ4▪ 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 chức5.1 Tổng quan về hệ thống nhớ Các đặc trưng của hệ thống nhớ55.1 Tổng quan về hệ thống nhớ Phân cấp hệ thống nhớ của MT6▪ 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. 5.1 Tổng quan về hệ thống nhớ Hệ thống nhớ của máy tính71. Phân loại 2. Mô hình cơ bản của chip nhớ 3. Thiết kế module nhớ bán dẫn5.2 Bộ nhớ bán dẫn 8▪ Gồm 2 loại chính: ROM và RAM ▪ ROM (Read Only Memory): bộ nhớ chỉ đọc ▪ Đặc điểm: Bộ nhớ chủ yếu dùng để đọc thông tin Bộ nhớ không khả biến Chứa các chương trình và dữ liệu cố định với hệ thống 5.2 Bộ nhớ bán dẫn Phân loại9▪ 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 5.2 Bộ nhớ bán dẫn ROM10▪ 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 5.2 Bộ nhớ bán dẫn RAM (Random Access Memory)11▪ 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 chính5.2 Bộ nhớ bán dẫn RAM (Random Access Memory)125.2 Bộ nhớ bán dẫn Mô hình cơ bản của chip nhớ135.2 Bộ nhớ bán dẫn Mô hình cơ bản của chip nhớ145.2 Bộ nhớ bán dẫn Hoạt động của chip nhớ155.2 Bộ nhớ bán dẫn Hoạt động của chip nhớ165.2 Bộ nhớ bán dẫn Thiết kế module nhớ bán dẫn▪ Nguyên tắc chung: Mỗi một chip nhớ có một dung lượng xác định (2n x m bit). Ta có thể nối ghép các chip nhớ với nhau để tạo ra một module nhớ có dung lượng lớn hơn. ▪ Có 2 bài toán thiết kế tăng dung lượng: Thiết kế tăng độ dài từ nhớ Thiết kế tăng số lượng từ nhớ175.2 Bộ nhớ bán dẫn Thiết kế tăng độ dài từ nhớ▪ Đề bài: Cho các chip nhớ SRAM có dung lượng 4K x 4 bit. Thiết kế module nhớ có dung lượng 4K x 8 bit ▪ Bài giải: Chip nhớ: 4K x 4 bit = 212 x 4 bit Mô hình của 1 chip nhớ: Cần sử dụng 2 chip nhớ 185.2 Bộ nhớ bán dẫn Thiết kế tăng độ dài từ nhớ195.2 Bộ nhớ bán dẫn Thiết kế tăng số lượng từ nhớ▪ Đề bài: Cho các chip nhớ SRAM có dung lượng 4K x 8 bit. Thiết kế module nhớ có dung lượng 8K x 8 bit ▪ Bài giải: Chip nhớ: 4K x 8 bit = 212 x 8 bit Mô hình của 1 chip nhớ: Cần sử dụng 2 chip nhớ và 1 bộ giải mã 1 → 2205.2 Bộ nhớ bán dẫn Thiết kế tăng số lượng từ nhớ215.2 Bộ nhớ bán dẫn Thiết kế tăng số lượng từ nhớ225.2 Bộ nhớ bán dẫn Bài tập▪ Bài 1: Cho các chip nhớ SRAM có dung lượng 4K x 8 bit Thiết kế module nhớ có dung lượng 16K x 8 bit ▪ Bài 2: Chỉ dùng các chip nhớ SRAM có dung lượng 16K x 8 bit và các bộ giải mã 2→ 4, hãy thiết kế module nhớ có dung lượng 256KB. ▪ Bài 3: Cho các chip nhớ SRAM có dung lượng 8K x 8 bit Thiết kế module nhớ có dung lượng 16K x 16 bit 235.2 Bộ nhớ bán dẫn Bài tập▪ Bài 4: Tăng số lượng từ gấp 8 lầnCho chip nhớ SRAM 4K x 8 bitThiết kế mô-đun nhớ 32K x 8 bit▪ Bài 5: Thiết kế kết hợp:Cho chip nhớ SRAM 4K x 4 bitThiết kế mô-đun nhớ 8K x 8 bit245.2 Bộ nhớ bán dẫn Bộ giải mã 2 → 4▪ IC 74LS139 ▪ Sơ đồ khối và bảng hoạt động:255.3 Bộ nhớ chính 1. Các đặc trưng của bộ nhớ chính 2. Tổ chức bộ nhớ đan xen265.3 Bộ nhớ chính 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 hành275.3 Bộ nhớ chính Các đặc trưng của bộ nhớ chính ▪ 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 nhau285.3 Bộ nhớ chính M = 8 bit▪ VD: Intel 8088 ▪ Bộ nhớ chính là 1 băng (bank) nhớ tuyến tính295.3 Bộ nhớ chính M = 16 bit▪ VD: Intel 8086 ÷ 80286 ▪ Bộ nhớ chính gồm 2 băng (bank) nhớ đan xen305.3 Bộ nhớ chính 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 xen315.4 Bộ nhớ ngoài 1. Đĩa từ 2. Đĩa quang 3. Flash disk 4. Các chuẩn nối ghép ổ đĩa 5. RAID325.4 Bộ nhớ ngoài 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 335.4 Bộ nhớ ngoài 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 nữa345.4 Bộ nhớ ngoài Đĩa mềm355.4 Bộ nhớ ngoài Đĩa cứng▪ Một hoặc nhiều đĩa ▪ Thông dụng ▪ Dung lượng tăng nhanh ▪ Tốc độ đọc/ghi nhanh ▪ Tương đối rẻ tiền365.4 Bộ nhớ ngoài Đĩa cứng375.4 Bộ nhớ ngoài Đĩa quang▪ Các loại chính: CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) CD-R (Recordable CD) CD-RW (Rewriteable CD) DVD (Digital Video Disk)385.4 Bộ nhớ ngoài 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,...)395.4 Bộ nhớ ngoài CD-ROM405.4 Bộ nhớ ngoài 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).415.4 Bộ nhớ ngoài 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.425.4 Bộ nhớ ngoài 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 loại435.4 Bộ nhớ ngoài 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 445.4 Bộ nhớ ngoài Flash disk455.4 Bộ nhớ ngoài 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 ở46 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 hơn8GB ▪ 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 465.4 Bộ nhớ ngoài Các chuẩn nối ghép ổ đĩa 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)475.4 Bộ nhớ ngoài Các chuẩn nối ghép ổ đĩa▪ Giao diện Serial ATA: Do một số cty lớn đưa ra vào năm1999 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.485.4 Bộ nhớ ngoài Các chuẩn nối ghép ổ đĩa▪ 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) 495.4 Bộ nhớ ngoài RAID▪ Redudant 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 ÷ 6505.5 Hệ thống nhớ trên máy tính cá nhân1. Bộ nhớ Cache 2. RAM 3. ROM BIOS 4. CMOS RAM 5. Video RAM 6. Các loại bộ nhớ ngoài515.5 Hệ thống nhớ trên MTCN Bộ nhớ Cache▪ Thường được chia thành nhiều mức: Cache L1: ▪ Cache lệnh ▪ Cache dữ liệu Cache L2: 128, 256, 512 KB, 1 MB ▪ Được tích hợp trên các chip vi xử lý525.5 Hệ thống nhớ trên MTCN RAM▪ Sử dụng DRAM, thường được coi là bộ nhớ chính. ▪ Các loại bộ nhớ RAM: FPM (Fast Page Mode) DRAM EDO (Extended Data Out) DRAM SDRAM (Synchronous DRAM) DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) RDRAM (Rambus DRAM) ▪ Các loại module nhớ RAM: Máy tính Desktop: ▪ SIMM (Single Inline Memory Module) ▪ DIMM (Dual Inline Memory Module) ▪ RIMM (Rambus Inline Memory Module) Máy tính Laptop: ▪ SODIMM (Small Outline Dual Inline Memory Module) ▪ MicroDIMM (Micro Dual Inline Memory Module)535.5 Hệ thống nhớ trên MTCN Các loại bộ nhớ RAM▪ FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM) Khi truy cập bộ nhớ: địa chỉ hàng không đổi, chỉ thay đổi địa chỉ cột. Chế độ truy cập burst mode (từ 486) cho phép sau khi thiết lập các địa chỉ hàng, cột cho 1 lần truy cập, CPU có thể truy cập thêm 3 địa chỉ tiếp mà không có trạng thái chờ. Chế độ burst mode của DRAM chuẩn được mô tả dưới dạng các thông số x-y-y-y. VD: FPM DRAM 60ns có thông số định thời của chế độ burst mode là 5-3-3-3. Với bus hệ thống 66MHz thì mất 5x15=75ns cho lần truy cập đầu và 3x15=45ns cho mỗi lần trong số 3 lần truy cập tiếp theo (nhanh hơn 5-5-5-5).545.5 Hệ thống nhớ trên MTCN Các loại bộ nhớ RAM▪ EDO DRAM (Extended Data Out DRAM) Sử dụng chủ yếu từ 1995 – 1997. Là dạng cải tiến của FPM DRAM: các bộ điều khiển dữ liệu ra không bị tắt khi bộ điều khiển bộ nhớ xóa địa chỉ cột cho chu kỳ tiếp theo => cho phép chu kỳ tiếp theo gối lên chu kỳ trước (tiết kiệm khoảng 10ns cho 1 chu kỳ). Giá thành ngang với FPM nhưng hiệu năng cao hơn. VD: burst mode của EDO là 5-2-2-2 (cần 11 chu kỳ cho 4 lần truyền) so với 5-3-3-3 của FPM (truyền 4 lần trong 14 chu kỳ).555.5 Hệ thống nhớ trên MTCN Các loại bộ nhớ RAM▪ SDRAM (Synchronous DRAM): Sử dụng từ 1997, chủ yếu cho các máy tính PII, PIII. Chạy đồng bộ với bus bộ nhớ (66, 100, 133 MHz). Thời gian xác định địa chỉ vẫn như cũ nhưng tổng thời gian nhanh hơn so với FPM và EDO DRAM. VD: SDRAM : 5-1-1-1 (cần 8 chu kỳ cho 4 lần truyền), nhanh hơn 11 và 14 chu kỳ của EDO và FPM. 565.5 Hệ thống nhớ trên MTCN Các loại bộ nhớ RAM▪ DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM): Xuất hiện từ năm 2000. Là dạng cải tiến của SDRAM, cho phép truyền dữ liệu 2 lần ở cả sườn dương và sườn âm của 1 chu kỳ. ▪ DDR2 SDRAM: Xuất hiện từ năm 2004. Là dạng cải tiến của DDR SDRAM: sử dụng cặp dây tín hiệu vi phân cho phép truyền nhanh và ít nhiễu hơn. Sử dụng điện áp thấp hơn DDR SDRAM (1.8V so với 2.5V). 575.5 Hệ thống nhớ trên MTCN Các loại module nhớ DDR SDRAM585.5 Hệ thống nhớ trên MTCN Các loại module nhớ DDR2 SDRAM595.5 Hệ thống nhớ trên MTCN Các loại bộ nhớ RAM▪ RDRAM (Rambus DRAM): Là loại RAM tốc độ cao, được sản xuất theo công nghệ của hãng Rambus. Xuất hiện chủ yếu từ 1999 đến 2002 (sau 2001 Intel không còn hỗ trợ công nghệ này). 605.5 Hệ thống nhớ trên MTCN Các loại module nhớ RDRAM615.5 Hệ thống nhớ trên MTCN Các loại module nhớ RAM▪ Các module RAM thế hệ cũ: DIP (Dual Inline Package) SIPP (Single Inline Pin Package) ▪ Máy tính Desktop: SIMM (Single Inline Memory Module) DIMM (Dual Inline Memory Module) RIMM (Rambus Inline Memory Module) ▪ Máy tính Laptop: SODIMM (Small Outline Dual Inline Memory Module) MicroDIMM (Micro Dual Inline Memory Module)625.5 Hệ thống nhớ trên MTCN DIP và SIPP▪ Thường là dạng đóng gói của các module nhớ FPM DRAM. ▪ Dùng trong các máy tính tương đương với hệ 80286 trở về trước.635.5 Hệ thống nhớ trên MTCN SIMM▪ Module nhớ đơn hàng chân, gồm 2 loại chính: SIMM 32 chân (8 bit dữ liệu + 1 bit parity) : FPM DRAM SIMM 72 chân (32 bit dữ liệu + 4 bit parity tùy chọn) : EDO DRAM645.5 Hệ thống nhớ trên MTCN DIMM▪ Module nhớ hai hàng chân, gồm 3 loại chính: DIMM 168 chân: SDRAM DIMM 184 chân: DDR SDRAM DIMM 240 chân: DDR2 SDRAM ▪ Độ rộng đường dữ liệu: 64 bit (non-ECC/parity) hoặc 72 bit (parity/ECC).655.5 Hệ thống nhớ trên MTCN DIMM665.5 Hệ thống nhớ trên MTCN RIMM▪ Module nhớ 2 hàng chân (184 chân), là dạng đóng gói của loại bộ nhớ RDRAM.675.5 Hệ thống nhớ trên MTCN SODIMM▪ Thường dùng trong các máy laptop, notebook, printer, router, ... ▪ Gồm 4 loại chính: SODIMM 72 chân, 32 bit dữ liệu, FPM/EDO SODIMM 144 chân, 64 bit dữ liệu, FPM/EDO SODIMM 144 chân, 64 bit dữ liệu, SDRAM SODIMM 200 chân, 64 bit dữ liệu, DDR/DDR2 SDRAM685.5 Hệ thống nhớ trên MTCN SODIMM695.5 Hệ thống nhớ trên MTCN MicroDIMM▪ Thường dùng trong các máy notebook cỡ nhỏ, PDA, palmtop, ... ▪ Gồm 2 loại chính: MicroDIMM 144 chân, 64 bit dữ liệu, SDRAM MicroDIMM 172 chân, 64 bit dữ liệu, DDR SDRAM705.5 Hệ thống nhớ trên MTCN MicroDIMM715.5 Hệ thống nhớ trên MTCN ROM BIOS▪ BIOS: Basic Input Output System. Chứa các chương trình: ▪ Chương trình POST (Power On Self Test): tự kiểm tra khi bật nguồn. Mọi lỗi thông báo ở đây đều là lỗi về phần cứng. ▪ Chương trình CMOS Setup: Cho phép người sử dụng có thể thiết lập các thông số cấu hình và thời gian của hệ thống. Các thông tin sau khi thiết lập sẽ được cất vào bộ nhớ CMOS RAM. ▪ Chương trình Bootstrap Loader: tìm và nạp Boot Record của đĩa khởi động vào một địa chỉ xác định ở trong RAM và trao quyền điều khiển cho đoạn mã đó. ▪ Các chương trình điều khiển vào-ra cơ bản: tập hợp các chương trình con phục vụ vào-ra.725.5 Hệ thống nhớ trên MTCN CMOS RAM▪ Là một vùng nhớ có dung lượng nhỏ, được chế tạo bằng công nghệ CMOS, có một nguồn pin nuôi riêng, dùng để chứa các thông tin cấu hình và thời gian của hệ thống. 735.5 Hệ thống nhớ trên MTCN Video RAM▪ Vùng nhớ có tốc độ nhanh, dung lượng lớn, dùng để quản lý các thông tin hiển thị trên màn hình.745.5 Hệ thống nhớ trên MTCN Các loại bộ nhớ ngoài▪ Đĩa mềm ▪ Ổ đĩa cứng ▪ Các loại đĩa quang ▪ Flash disk75 Các file đính kèm theo tài liệu này:
|
