Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương: Bộ nhớ

Môn học: Kiến trúc máy tính 
• Từ trái sang phải: 
 – Dung lượng tăng dần 
 – Tốc độ giảm dần 
 – Giá thành trên 1 bit giảm dần 
 Bộ nhớ trong 
 2 
3 
4 
• Mô hình phẳng (Flat Model) 
 – Bộ nhớ là 1 không gian địa chỉ liên tục, tuyến 
 tính (Linear Address Space) 
 – Đoạn mã lệnh, dữ liệu và ngăn xếp đều được 
 chứa trong không gian này. 
 – Không gian địa chỉ được xác định địa chỉ theo 
 byte: 0 236 – 1. 
 5 
• Mô hình phân đoạn (Segmented Model) 
 – Bộ nhớ được chia thành các không gian địa 
 chỉ độc lập nhau được gọi là các đoạn 
 (segment). 
 – Các đoạn mã lệnh, dữ liệu và ngăn xếp chứa 
 trong các đọan riêng biệt. 
 – Tăng tính tin cậy của chương trình và hệ 
 thống. 
 6 
• Mô hình chế độ địa chỉ thực 
 (Real – Address Mode Model) 
 – Sử dụng mô hình bộ nhớ của vi xử lý 8086 
 – Sử dụng cơ chế phân đoạn bộ nhớ, không 
 gian địa chỉ tuyến tính của các chương trình 
 ứng dụng và hệ điều hành gồm các đoạn 64 
 KB 
 – Không gian bộ nhớ tối đa là 1MB (220 byte). 
 7 
• CPU 8086 có 20 tín hiệu địa chỉ không 
 gian địa chỉ là 1 MB. 
• CPU 80286 có 24 tín hiệu 16 MB. 
• CPU 80386, 80486 và Pentium có 32 tín 
 hiệu 4 GB. 
• CPU Pentium Pro, Pentium II và Pentium 
 III có 36 tín hiệu 64 GB. 
 8 
• Bộ nhớ trong 
• Bộ nhớ ngoài 
 9 
• ROM 
• RAM 
 Cấu trúc vi mạch nhớ của bộ nhớ trong 
 10 
• ROM (Read Only Memory): 
 – PROM (Programmable ROM) 
 – EPROM (Erasable Programmable ROM) 
 – EAROM (Electrically Alterable ROM) 
 – EEPROM (Electrically EPROM) hay Flash ROM 
• RAM (Random Access Memory): 
 – SRAM (Static RAM) 
 – NV RAM (Non – Volatile RAM) 
 – RAM (Dynamic RAM) 
 11 
12 
• Một số bộ nhớ ngoài thông dụng: 
 – Băng từ (Magnetic tape) 
 – Đĩa từ (Magnetic disk) 
 – Đĩa quang (Optical disk) 
 – Flash disk 
 13 
14 
15 
16 
17 
• Digital Video Disk: chỉ 
 dùng trên ổ đĩa xem 
 video 
• Ghi 1 hoặc 2 mặt, mỗi 
 mặt có 1 (single layer) 
 hoặc 2 lớp (double 
 layer) 
• Thông dụng: 4.7 GB/lớp 
 18 
19 
20 
21 
• Mục đích sử dụng đĩa cứng: 
 – Lưu trữ dài hạn các tập tin. 
 – Thiết lập 1cấp bộ nhớ bên dưới bộ nhớ trong 
 để làm bộ nhớ ảo lúc chạy chương trình. 
 22 
Cấu trúc vật lý của đĩa cứng 23 
Cấu trúc chi tiết của đĩa cứng 24 
• Một đĩa cứng có nhiều platter (1-4) 
• Tốc độ quay: 3.600 – 15.000 vòng/phút 
• Đường kính: 1.3 – 8 inch 
• Mỗi mặt đĩa có 10.000 – 30.000 track 
• Mỗi track có 64 – 800 sector 
• Một sector có dung lượng 512 bytes 
 25 
Sơ đồ một platter 
 26 
Mật độ ghi dữ liệu trên đĩa cứng 
 27 
• MBR (Master Boot Record) nằm ở vị trí đầu 
 tiên trên đĩa cứng (Head 0, Cylinder 0, Sector 
 1): 
 – Master Boot Code 
 – Master Partition Table 
 28 
• Master Boot Code thực hiện các chức năng: 
 – Quét bảng partition để tìm Active Partition 
 – Tìm Sector khởi động của Active Partition 
 – Tải Boot Sector của Active Partition vào bộ nhớ. 
 – Chuyển quyền điều khiển cho đọan mã khởi động 
 trong Boot Record. 
 29 
• Partition Table: là cấu trúc dữ liệu 64 byte 
 dùng để xác định loại và vị trí của các 
 Partition trên đĩa cứng, gồm tối đa 4 entry, 
 mỗi entry gồm 16 byte và bắt đầu ở các offset 
 được xác định từ vị trí bắt đầu của Sector như 
 sau: 
 – Partition 1 0x01BE (446) 
 – Partition 2 0x01CE (462) 
 – Partition 3 0x01DE (478) 
 – Partition 4 0x01EE (494) 
 30 
• Bước 1: BIOS nạp đoạn mã trong MBR và chuyển 
 quyền điều khiển cho nó. 
• Bước 2: Đoạn mã trong MBR sẽ kiểm tra Master 
 Partition Table xem liệu có Extended DOS Partition 
 và có một partition có thể khởi động được trong 
 bảng partition không. 
• Bước 3: Nếu MBR tìm ra 1 Partition mở rộng trên 
 đĩa, nó sẽ nạp bảng partition mở rộng này để tìm ra 
 Volume logic đầu tiên trong Partition mở rộng và tìm 
 tiếp xem bảng Partition mở rộng này có trỏ tiếp đến 
 một bảng Partition mở rộng khác hay không 
 31 
• Bước 4: Sau khi nạp thông tin về các Partition 
 mở rộng (nếu có), đoạn mã khởi tạo sẽ tìm 
 Partition có thể khởi động được (ACTIVE). 
• Bước 5: Nếu tìm thấy 1 primary partition, quá 
 trình khởi động sẽ tiếp tục bằng cách đọc 
 Volume Boot Sector. 
• Bước 6: Volume Boot Sector được tải lên bộ 
 nhớ và nắm quyền điều khiển hệ thống. 
• Bước 7: Đoạn mã khởi động trong Boot Sector 
 sẽ kiểm tra cấu trúc của đĩa, nếu có vấn đề thì 
 hệ thống sẽ báo lỗi. 
 32 
• Bước 8: Đoạn mã sẽ tìm kiếm trên thư mục gốc 
 trên đĩa khởi động để tìm ra các file hệ thống của 
 hệ điều hành như “IO.SYS”, “MSDOS.SYS” và 
 “COMMAND.COM” trong DOS. 
• Bước 9: Nếu không tìm thấy các file hệ thống thì 
 chương trình khởi động sẽ báo lỗi 
• Bước 10: Nếu tìm thấy các file hệ thống, chương 
 trình khởi động sẽ tải nó vào bộ nhớ và chuyển 
 quyền điều khiển cho nó và nạp file 
 COMMAND.COM, CONFIG.SYS và AUTOEXEC.BAT. 
 33