Ktmt chuong 5

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
 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
 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 chipBộ 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

Phan Trung Kiên 11
Các kiểu ROM
 EEPROM (Electrically Erasable
PROM):
• Có thể ghi theo từng byte
• Xóa bằng điện
• Ghi lâu hơn đọc
 Flash memory (bộ nhớ cực nhanh)
• Ghi theo khối
• Xóa bằng điện

Phan Trung Kiên 12
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 13
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 14
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 15
Ví dụ về DRAM

Phan Trung Kiên 16
Tổ chức ô nhớ
 Ô nhớ là phần tử nhớ được 1 bit 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
Chän
§iÒu khiÓn
D÷ liÖu vµo Chän
§iÒu khiÓn
D÷ liÖu ra
¤ nhí ¤ nhí
a) Ghi b) §äc

Phan Trung Kiên 17
Tổ chức của chip nhớ
Chip nhớ
D0
D1
Dm - 1
A0
A1
An - 1
CS
RD WR
.
.
.
.
.
.
.
.

Phan Trung Kiên 18
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 lượng chip nhớ: 2n x m bit
 Các đường điều khiển:
• Tín hiệu chọn chip: CS (Chip Select)
• Tín hiệu điều khiển đọc: RD / OE
• Tín hiệu điều khiển ghi: WR / WE

Phan Trung Kiên 19
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 20
Ví dụ: chip 16Mb DRAM (4M x 4 bit)

Phan Trung Kiên 21
Các chip nhớ (nhìn bên ngoài)

Phan Trung Kiên 22
Thiết kế modul nhớ bán dẫn
 Dung lượng chip nhớ là 2n x m bit
 Cần thiết kế để tăng dung lượng:
• Tăng độ dài ngăn nhớ (tăng m)
• Tăng số lượng ngăn nhớ (tăng n)
• Kết hợp cả hai loại (tăng m và n)

Phan Trung Kiên 23
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 24
Hình vẽ (ví dụ 1)
A0  A12
8K x 4 bit
D0D3
CS
WE OE
A0  A12
A0  A12
8K x 4 bit
D0 D3
CS
WE OE
CS
WE
OE
D0  D3
D4  D7

Phan Trung Kiên 25
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 26
Tăng số lượng ngăn nhớ
 Ví dụ 2:
 Giải:
• Chip nhớ có:
12 đường địa chỉ (A0  A11), 4 đường dữ liệu (D0D3)

Phan Trung Kiên 27
A0  A11
D0  D3
CS
WE OE
A0  A11
D0  D3
CS
WE OE
11X1
1
0
0
1
0
1
0
0
Y0Y1AG
A0  A11
WE
OE
A Y0
G Y1
A12
D0  D3
CS

Phan Trung Kiên 28
Tăng số lượng ngăn nhớ
 Bài toán tăng số lượng tổng quát:
 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 29
Tăng số lượng và độ dài ngăn nhớ
 Ví dụ 3:
 Giải:
• Chip nhớ có:

Phan Trung Kiên 30
A0A12
D0D3
CS
WE OE
A0A12
D0D3
CS
WE OE
A0A12
D0D3
CS
WE OE
A0A12
D0D3
CS
WE OE
A Y0
G Y1
A0  A12
WE
OE
A13
CS
D0  D7
D0  D7

Phan Trung Kiên 31
Tăng số lượng và độ dài ngăn nhớ
 Bài toán tăng số lượng và độ dài tổng quát:
 Cần ghép nối modul nhớ: 2p+n x (q.m) bit
 Cần ghép nối q.2p chip thành 2p bộ, mỗi
bộ q chip và phải dùng bộ giải mã p: 2p (p
 2p)

Phan Trung Kiên 32
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

Phan Trung Kiên 33
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 34
Ví dụ: m = 8 bit
Bus hệ thống
Bank nhớĐịa chỉ
0
1
2
3
n
. . . . .

Phan Trung Kiên 35
m = 16 bit
Bus hệ thống
Bank 0 Bank 1Địa chỉ
. . . . .
0
2
4
6
2n
Địa chỉ
1
3
5
7
2n+1
. . . . .

Phan Trung Kiên 36
m = 32 bit
Bus hệ thống
Bank 0Địa chỉ
. . . . .
0
4
8
12
4n
Bank 1Địa chỉ
. . . . .
1
5
9
13
4n+1
Bank 2Địa chỉ
. . . . .
2
6
10
14
4n+2
Bank 3
. . . . .
3
7
11
15
4n+3
Địa chỉ

Phan Trung Kiên 37
Bộ nhớ cache
 Nguyên tắc chung
 Các kỹ thuật ánh xạ địa chỉ
 Các thuật toán thay thế
 Hoạt động của cache
 Bài tập

Phan Trung Kiên 38
Nguyên tắc chung
 Cache có tốc độ nhanh hơn bộ nhớ chính
 Cache được đặt giữa CPU và bộ nhớ
chính nhằm tăng tốc độ truy nhập bộ nhớ
của CPU
 Cache có thể được đặt trên chip CPU

Phan Trung Kiên 39
Các khái niệm
 Cache hit, cache miss:
• Cache hit (trúng cache): khi CPU truy nhập một từ
nhớ mà từ nhớ đó đang có trong cache.
• Cache miss (trượt cache): khi CPU truy nhập một từ
nhớ mà từ nhớ đó không có trong cache.
 Nguyên lý định vị tham số bộ nhớ:
• Định vị về thời gian: Một mục thông tin vừa được truy
nhập thì có xác suất lớn là ngay sau đó nó được truy
nhập lại.
• Định vị về không gian: Một mục thông tin vừa được
truy nhập thì có xác suất lớn là ngay sau đó các mục
lân cận sẽ được truy nhập.

Phan Trung Kiên 40
Các khái niệm
 Trao đổi thông tin giữa cache và BNC:
• BNC được chia thành các Block nhớ
• Cache được chia thành các Line nhớ
• Kích thước Line bằng kích thước Block
 Số lượng Line << Số lượng Block
 Mỗi Line trong cache được gắn thêm một
Tag để xác định Block nào (của BNC)
đang ở trong Line

Phan Trung Kiên 41
Hình vẽ minh họa
BXL
Tag D÷ liÖu
Bé nhí cache
Bé nhí chÝnh
L0
L1
Lm-2
Lm-1
B0
B1
B2
Bp-2
Bp-1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.

Phan Trung Kiên 42
Các kỹ thuật ánh xạ địa chỉ
 Ánh xạ trực tiếp (direct mapping)
 Ánh xạ liên kết hoàn toàn
(fully associative mapping)
 Ánh xạ liên kết tập hợp
(set associative mapping)

Phan Trung Kiên 43
Ánh xạ trực tiếp
 Mỗi Block của BNC chỉ được ánh xạ vào một
Line duy nhất:
i = j mod m
• i: số hiệu Line trong cache
• j: số hiệu Block trong BNC
• m: số lượng Line trong cache
 Cụ thể: B0  L0 Bm  L0 . . .
B1  L1 Bm+1  L1 . . .
. . . . . .
Bm-1  Lm-1 B2m-1  Lm-1 . . .

Phan Trung Kiên 44
 Như vậy:
L0 : B0, Bm, B2m, ..., Bnm
L1 : B1, Bm+1, B2m+1, ..., Bnm+1
. . . . . . .
Lm-1: Bm-1, B2m-1, B3m-1, ..., B(n+1)m-1

Phan Trung Kiên 45
 Khi đó, địa chỉ do CPU phát ra gồm 3 trường:
• Word: xác định số hiệu ngăn nhớ trong Block
 Block (Line) có 2w ngăn nhớ
• Line: xác định số hiệu Line trong cache
 Cache có 2r Line, cache chứa 2r + w ngăn nhớ
• Tag: xác định Block nào đang ở trong Line
 BNC chứa 2(s - r) + r + w = 2s + w ngăn nhớ
Tag Line Word
s - r bit w bitr bit

Phan Trung Kiên 46
Ví dụ 1
 Cho máy tính có dung lượng:
• BNC = 128 MB, cache = 256 KB, line = 32 byte,
• Độ dài ngăn nhớ = 1 byte.
Tìm dạng địa chỉ do BXL phát ra?
 Giải: Ta có:
• BNC = 128 MB = 27 * 220 byte = 227 byte
• Cache = 256 KB = 28 * 210 byte = 218 byte
• Line = 32 byte = 25 byte  w = 5
• Số lượng Line trong cache: 218/25 = 213  r = 13
• Số bit của phần Tag: 27 - 13 - 5 = 9, s - r = 9
5139

Phan Trung Kiên 47
Ví dụ 2
• Độ dài ngăn nhớ = 4 byte.
 Giải: Ta có:
• BNC = 256 MB = 228 byte = 228/22 = 226 ng/nhớ
• Cache = 64 KB = 216 byte = 216/22 = 214 ng/nhớ
• Line = 16 byte =24/22 = 22 ng/nhớ  w = 2
• Số lượng Line trong cache: 214/22 = 210  r = 10
• Số bit của phần Tag: 26 - 10 - 2 = 9, s - r = 14
21014

Phan Trung Kiên 48
Sơ đồ thực hiện

Phan Trung Kiên 49
Nhận xét
 Ưu điểm:
• Dễ thực hiện, vì một Block được ánh xạ
cố định vào một Line  không cần
thuật toán chọn Line.
• Thiết kế mạch đơn giản.
 Nhược điểm:
• Tỉ lệ cache hit thấp.

Phan Trung Kiên 50
ánh xạ liên kết hoàn toàn
 Mỗi Block trong BNC được ánh xạ vào một Line
bất kỳ trong Cache
 Khi đó, địa chỉ do BXL phát ra có dạng:
• Word: xác định ngăn nhớ trong Block
 Block có 2w ngăn nhớ
• Tag: xác định Block đang ở trong Line
 Số lượng Block: 2s
 Dung lượng BNC: 2s + w ngăn nhớ
Tag Word
s bit w bit

Phan Trung Kiên 51

Phan Trung Kiên 52
Nhận xét
 Ưu điểm:
• Tỉ lệ cache hit cao hơn ánh xạ trực tiếp
vì một Block được phép vào một Line
bất kỳ.
• Thiết kế mạch tương đối phức tạp, thể
hiện ở mạch so sánh.

Phan Trung Kiên 53
Ánh xạ liên kết tập hợp
 Cache được chia thành nhiều Set, mỗi
Set gồm nhiều Line liên tiếp
 Một Block của BNC chỉ được ánh xạ vào
một Set duy nhất trong cache, nhưng
được ánh xạ vào Line bất kỳ trong set đó:
i = j mod v
• i: số hiệu Set trong cache
• j: số hiệu Block trong BNC
• v: số lượng Set trong cache

Phan Trung Kiên 54
Ánh xạ liên kết tập hợp
 Khi đó, địa chỉ do BXL phát ra gồm:
• Word: xác định số hiệu ngăn nhớ trong Block
 Block (Line) có 2w ngăn nhớ
• Set: xác định số hiệu Set trong cache
 Cache có 2d Set
• Tag: xác định Block nào đang ở trong Line
 BNC chứa 2(s - d) + d + w = 2s + w ngăn nhớ
Tag Set Word
s - d bit w bitd bit

Phan Trung Kiên 55
Ví dụ 1
• Set = 8 Line, độ dài ngăn nhớ = 1 byte.
 Giải: Ta có:
• BNC = 512 MB = 229 byte; Cache = 128 KB = 217 byte
• Line = 25 byte  w = 5
• Dung lượng Set: 23 * 25 = 28 byte
 số lượng Set trong Cache: 217/28 = 29  d = 9
• Số bit của phần Tag: 29 - 9 - 5 = 15, s - d = 15
5915

Phan Trung Kiên 56
Ví dụ 2
• Set = 4 Line, độ dài ngăn nhớ = 4 byte.
 Giải: Ta có:
• BNC = 228 byte = 228/22 = 226 ng/nhớ
• Cache = 217 byte = 217/22 = 215 ng/nhớ
• Line = 26/22 = 24 ng/nhớ ? w = 4
• D/l Set: 22 * 24= 26  s/l Set: 215/26 = 29  d
= 9
• Số bit của phần Tag: 26 - 9 - 4 = 12, s - d =
12 5912

Phan Trung Kiên 57

Phan Trung Kiên 58
Nhận xét
 ưu điểm:
• Tỉ lệ cache hit cao vì một Block được
phép vào một Line bất kỳ trong Set, và
dễ so sánh.
• Đây là kỹ thuật ánh xạ tốt nhất trong 3
kỹ thuật.
• Thiết kế mạch phức tạp.

Phan Trung Kiên 59
Các thuật toán thay thế
 Kỹ thuật ánh xạ trực tiếp: Không thay
được
 Hai kỹ thuật ánh xạ liên kết: có 4 thuật
toán
• Random: thay ngẫu nhiên một Block cũ nào
đó
? Dễ thực hiện, nhanh nhất, tỉ lệ cache hit thấp.
• FIFO (First In - First Out): thay Block ở đầu
tiên trong số các Block đang có trong cache
? tỉ lệ cache hit không cao
• LFU (Least Frequently Used): thay Block
được dùng với tần suất ít nhất ? tỉ lệ cache
hit tương đối cao

Phan Trung Kiên 60
Hoạt động của cache
 Đọc:
• Nếu cache hit: đọc ngăn nhớ từ cache
• Nếu cache miss: thay Block ? cache hit
 Ghi:
• Nếu cache hit: có 2 phương pháp:
 Write through: ghi dữ liệu vào cả cache và cả
BNC
 không cần thiết, tốc độ chậm, mạch đơn giản.
 Write back: chỉ ghi vào cache, khi nào Block
(trong cache) được ghi bị thay đi  ghi vào BNC
 tốc độ nhanh, mạch phức tạp.
• Nếu cache miss: thay Block  cache hit

Phan Trung Kiên 61
Hoạt động của cache
BXL Cache BNC
a) Write Through
BXL Cache BNC
b) Write Back

Phan Trung Kiên 62
Ví dụ cache trên các bộ xử lý Intel
 80386: không có cache trên chip
 80486: • 8KB, kích thước Line: 16 byte
• ánh xạ liên kết tập hợp 4 đường
 Pentium: có hai cache L1 trên chip
• Cache lệnh: 8KB, cache dữ liệu: 8KB:
 Petium 4: cache L1 (2 loại) 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

Phan Trung Kiên 63
Bộ nhớ ngoài
 Đĩa từ
 RAID
 Đĩa quang
 Flash disk
 Băng từ

Phan Trung Kiên 64
Các đặc tính của đĩa từ
 Đầu từ cố định hay chuyển động
 Đĩa cố định hay thay đổi
 Một mặt hay hai mặt
 Một hay nhiều đĩa
 Cơ chế đầu từ
• Tiếp xúc (đĩa mềm)
• Không tiếp xúc: + Khe cố định
+ Khe thay đổi

Phan Trung Kiên 65
Mặt đĩa

Phan Trung Kiên 66
Khuôn dạng của một rãnh (track)
Gap1 ID Gap2 DataGap3Gap1 ID Gap2 DataGap3
Track
Sync
Byte
Head Sector CRC Sync
Byte
Data CRC
Byte 1 2 1 1 2 1 512 2
Sector 0 Sector 1
Byte 17 7 41 515 20 17 7 41 515 20

Phan Trung Kiên 67
Nhiều đĩa

Phan Trung Kiên 69
Tốc độ đĩa
 Thời gian truy nhập = t/g tìm kiếm + t/g trễ
 Tốc độ truyền
 Thời gian tìm kiếm
• Di chuyển đầu từ đến đúng rãnh
 Thời gian trễ
• Chờ đến khi dữ liệu nằm ngay dưới đầu từ

Phan Trung Kiên 70
Đĩa mềm
 8”, 5.25”, 3.5”
 Tốc độ chậm
 Thông dụng
 Dung lượng nhỏ
• Chỉ tới 1.44MB
(loại 2.88 MB không phổ dụng)
 Rẻ tiền
 Tương lai có thể không dùng nữa?

Phan Trung Kiên 71
Đĩa mềm
Ổ đĩa mềm

Phan Trung Kiên 72
Đĩa cứng
 Do IBM phát triển
 Một hoặc nhiều đĩa
 Thông dụng
 Dung lượng tăng rất nhanh
• 2003: 20 GB, 30 GB, 40 GB
• 2004: > 300 GB
 Tốc độ đọc/ghi nhanh
 Giá thành rẻ

Phan Trung Kiên 73
Đĩa cứng
Đĩa
Trục quay
Cần mang đầu từ
Cơ cấu chuyển động
đầu từ
Cáp dữ liệu
(SCSI hoặc EIDE)
Điện
Đầu từ

Phan Trung Kiên 74
RAID
 Redundant Array of Independent Disks
 Có 7 loại RAID (RAID 0  RAID 6)
 Không phân cấp RAID
 Tập hợp nhiều đĩa vật lý được HĐH coi
như một đĩa (logic) duy nhất
 Dữ liệu được phân bố trên nhiều đĩa vật lý
khác nhau
 Dung lượng RAID lên tới hàng nghìn GB
 Do dung lượng lớn  cần có một phần
đĩa dùng để lưu trữ thông tin an toàn

Phan Trung Kiên 75
RAID 0
 Không có phần dư thừa (thông tin an
toàn)
 Dữ liệu được chứa trong các strip
 Tăng tốc độ:
• Dữ liệu không chứa trên cùng một đĩa
• Các đĩa tìm kiếm theo cơ chế song song

Phan Trung Kiên 76
ánh xạ dữ liệu đối với RAID 0

Phan Trung Kiên 77
RAID 1
 Dùng kỹ thuật mirroring (n + n đĩa)
 Dữ liệu được chứa trong các strip, được nhân
thành 2 bản chứa trên 2 đĩa khác nhau
 Khi đọc: bất kỳ bản nào; Khi ghi: ghi vào cả hai
bản
 Khi bị lỗi: đọc từ bản kia và nhân bản lại
 Giá thành đắt

Phan Trung Kiên 78
RAID 2
 Dùng (n + m) đĩa: n đĩa dữ liệu, m đĩa mã Hamming
 Các strip rất bé: khoảng 1 hoặc 2 byte
 Việc sửa lỗi được tính dựa theo các bit tương
ứng trên các đĩa
 Nhiều đĩa chứa mã Hamming để sửa lỗi ở các
vị trí tương ứng
 Nhiều phần dư thừa: đắt; không phổ dụng

Phan Trung Kiên 79
RAID 3
 Tương tự RAID 2, nhưng phần thông tin an toàn chỉ
dùng 1 đĩa
 Chỉ dùng 1 bit parity cho tập các bit dữ liệu tương
ứng
 Dữ liệu bị lỗi được khôi phục lại nhờ phần dữ liệu
“còn sống” và thông tin parity:
1 + 3 + 8 + ? = 20  ? = 7
 Tốc độ truyền dữ liệu nhanh

Phan Trung Kiên 80
RAID 4
 Mỗi đĩa hoạt động độc lập
 Thích hợp với truyền dữ liệu tốc độ cao
 Strip lớn
 Bit parity được tính toán dựa vào các strip trên
mỗi đĩa
 Parity được lưu trữ trên đĩa parity theo từng khối

Phan Trung Kiên 81
RAID 5
 Tương tự RAID 4, nhưng parity được
phân bố đều trên các đĩa  tránh được
tắc nghẽn trên đĩa parity.
 Thường được dùng trong các server
mạng

Phan Trung Kiên 82
RAID 6
 Dùng (n + 2) đĩa
 Dùng 2 khối parity
 Hai khối parity được lưu trữ riêng biệt trên
các đĩa khác nhau

Phan Trung Kiên 83
Đĩa quang CD-ROM
 Dung lượng thông dụng: 650MB 
700MB
 Chất dẻo được phủ một lớp
polycarbonate, bên dưới tráng lớp có khả
năng phản xạ cao, thường là nhôm
 Dữ liệu được lưu trữ nhờ các hốc (pit) và
phần bằng (land)
 Đọc dữ liệu dựa vào sự phản xạ tia laser

Phan Trung Kiên 84
Hoạt động của đĩa CD
Nh·n ®Üa
TÇng b¶o vÖ (axit acrylic)
TÇng ph¶n x¹ (nh«m)
Líp polycarbonate (plastic)
§Üa CD-ROM, dung l−îng 682 MB
C¸c tiªu ®iÓm laser trªn c¸c hèc
polycarbonate ë phÝa tr−íc tÇng ph¶n x¹
Axit acrylic b¶o vÖ
Polycarbonate
Hèc
PhÇn
b»ng Nh«m
Göi/nhËn tia laser

Phan Trung Kiên 85
Vận tốc đĩa CD-ROM
 Đĩa nhạc có vận tốc đơn
• Kiểu đọc: vận tốc tuyến tính không đổi (CLV -
Constant Linier Velocity)
• 1,2 m/s
• Rãnh (xoáy ốc) dài khoảng 5,27 km
• Thời gian đọc cần 4391giây = 73,2 phút
• Tốc độ đọc cơ sở: 150Kb/s
 Các tốc độ khác là bội số, ví dụ: 48x, 52x,
...

Phan Trung Kiên 86
Khuôn dạng CD-ROM
 Mode 0: trường dữ liệu trống
 Mode 1: 2048 byte dữ liệu + sửa lỗi
 Mode 2: 2336 byte dữ liệu

Phan Trung Kiên 87
Các bộ nhớ quang khác
 CD-R (CD Recordable)
• WORM
• Tương thích với ổ đĩa CD-ROM
 CD-RW (CD ReWriteable)
• Có thể xóa được
• Không đắt
• Hầu hết tương thích với ổ đĩa CD-ROM
• Thay đổi pha
 Dùng vật liệu có hai hệ số phản xạ khác
nhau thuộc hai pha khác nhau

Phan Trung Kiên 88
Các bộ nhớ quang khác
 DVD
• Digital Video Disk: chỉ dùng trên ổ đĩa xem video
• Digital Versatile Disk: dùng trên ổ máy tính
• Ghi một hoặc hai mặt
• Nhiều lớp trên một mặt
• Dung lượng: 4,7 GB trên một lớp
Líp polycarbonate, mÆt 2
Líp polycarbonate, mÆt 1
TÇng b¸n ph¶n x¹, mÆt 2
TÇng b¸n ph¶n x¹, mÆt 1
TÇng polycarbonate, mÆt 2
TÇng polycarbonate, mÆt 1
TÇng ph¶n x¹ hoµn toµn, mÆt 2
TÇng ph¶n x¹ hoµn toµn, mÆt 1
C¸c tiªu ®iÓm trªn c¸c hèc cña
mét tÇng (cña mét mÆt). §Üa
ph¶i ®−îc lËt ®Ó ®äc mÆt kia
§Üa DVD, hai mÆt, hai tÇng, dung l−îng: 17 GB

Phan Trung Kiên 89
Flash disk
 Kết nối qua cổng USB
 Không phải dạng đĩa
 Bộ nhớ bán dẫn cực nhanh (flash memory)
 Dung lượng tăng nhanh
 Thuận tiện

Phan Trung Kiên 90
Băng từ
 Băng từ
• Truy nhập tuần tự
• Tốc độ chậm
• Giá thành rất rẻ
• Dùng để lưu trữ và backup
 Băng audio số (DAT)
• Được dùng với đầu từ quay (như đầu từ video)
• Dung lượng tương đối lớn
 4 GB không nén
 8 GB nén
• Dùng để backup PC, server mạng

Phan Trung Kiên 91
Hệ thống nhớ trên PC hiện nay
 Bộ nhớ cache: tích hợp trên chip vi xử lý
 Bộ nhớ chính: tồn tại dưới dạng các mô-
đun nhớ RAM
• SIMM – Single Inline Memory Module
30 chân: 8 đường dữ liệu
• DIMM - Dual Inline Memory Module
• RIMM – Rambus DRAM

Phan Trung Kiên 92
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:
• 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

Phan Trung Kiên 93
Kiến trúc máy tính
HẾT CHƯƠNG 5

Phan Trung Kiên 94
Câu hỏi
 Câu 1: Mô tả hoạt động của kỹ thuật
ánh xạ trực tiếp
ánh xạ liên kết hoàn toàn
ánh xạ liên kết tập hợp

Phan Trung Kiên 95
Bài tập
 Bài 1: Cho IC nhớ có dung lượng 8K x 8 bit.
Hãy thiết kế modul nhớ có dung lượng 8K x 32
bit.
bit.
bit.
 Bài 4: Cho IC nhớ có dung lượng 8K x 4 bit. Chỉ
dùng Bộ giải mã 2:4, hãy thiết kế modul nhớ có
dung lượng 16K x 4 bit.

Phan Trung Kiên 96
Bài tập
 Bài 5: Cho IC nhớ có dung lượng 4K x 8
bit. Chỉ dùng Bộ giải mã 3: 8, hãy thiết kế
modul nhớ có dung lượng 8K x 8 bit.
bit. Chỉ dung Bộ giải mã 3:8, hãy thiết kế
bit. Chỉ dùng Bộ giải mã 1:2, hãy thiết kế
modul nhớ có dung lượng 32K x 8bit.

Phan Trung Kiên 97
Bài tập

Ktmt chuong 5

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

La actualidad más candente (20)

Destacado

Destacado (20)

Similar a Ktmt chuong 5

Similar a Ktmt chuong 5 (20)

Ktmt chuong 5