Bài giảng Hệ thống máy tính - Chương 2: Kiến trúc bộ nhớ - Nguyễn Kim Khánh

Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Hệ thống máy tính  
Nội dung học phần  
„ Chương 1. Giới thiệu chung  
„ Chương 2. Kiến trúc bộ nhớ  
„ Chương 3. Kiến trúc vào-ra  
„ Chương 4. Kiến trúc bộ xử lý  
„ Chương 5. Kiến trúc máy tính tiên tiến  
Chương 2  
KIẾN TRÚC BỘ NHỚ  
Nguyễn Kim Khánh  
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội  
8 September 2009  
1
8 September 2009  
2
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Nội dung  
2.1. Tổng quan về hệ thống nhớ  
1. Các đặc trưng của hệ thống nhớ  
„ Vị trí  
2.1. Tổng quan về hệ thống nhớ  
2.2. Bộ nhớ bán dẫn  
2.3. Bộ nhớ chính  
„
Bên trong CPU:  
„
tập thanh ghi  
„
Bộ nhớ trong:  
2.4. Bộ nhớ cache  
„
bộ nhớ chính  
„
bộ nhớ cache  
2.5. Bộ nhớ ảo  
„
Bộ nhớ ngoài: các thiết bị nhớ  
2.6. Hệ thống lưu trữ RAID  
„ Dung lượng  
„
Độ dài từ nhớ (tính bằng bit)  
„
Số lượng từ nhớ  
8 September 2009  
3
8 September 2009  
4
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
1
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Các đặc trưng của hệ thống nhớ (tiếp)  
„ Đơn vị truyền  
Các đặc trưng của hệ thống nhớ (tiếp)  
„ Hiệu năng (performance)  
„
Từ nhớ  
„
„
„
Thời gian truy nhập  
Chu kỳ nhớ  
„
Khối nhớ  
Tốc độ truyền  
„ Phương pháp truy nhập  
„ Kiểu vật lý  
„
„
„
„
Truy nhập tuần tự (băng từ)  
Truy nhập trực tiếp (các loại đĩa)  
Truy nhập ngẫu nhiên (bộ nhớ bán dẫn)  
Truy nhập liên kết (cache)  
„
„
„
Bộ nhớ bán dẫn  
Bộ nhớ từ  
Bộ nhớ quang  
8 September 2009  
5
8 September 2009  
6
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Các đặc trưng của hệ thống nhớ (tiếp)  
„ Các đặc tính vật lý  
2. Phân cấp hệ thống nhớ  
„
Khả biến / Không khả biến  
(volatile / nonvolatile)  
„
Xoá được / không xoá được  
„ Tổ chức  
8 September 2009  
7
8 September 2009  
8
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
2
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Ví dụ hệ thống nhớ thông dụng  
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  
Từ trái sang phải:  
„
„
„
dung lượng tăng dần  
tốc độ giảm dần  
giá thành/1bit giảm dần  
8 September 2009  
9
8 September 2009  
10  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
2.2. Bộ nhớ bán dẫn  
ROM (Read Only Memory)  
1. Phân loại  
Kiểu bộ nhớ  
„ Bộ nhớ không khả biến  
Tiêu  
chuẩn  
Khả năng xoá Cơ chế ghi  
Tính  
khả biến  
„ Lưu trữ các thông tin sau:  
Read Only Memory  
(ROM)  
Mặt nạ  
„
„
„
„
Thư viện các chương trình con  
Bộ nhớ  
chỉ đọc  
Không xoá  
được  
Programmable ROM  
(PROM)  
Các chương trình điều khiển hệ thống (BIOS)  
Các bảng chức năng  
Erasable PROM  
(EPROM)  
bằng tia cực tím,  
cả chip  
Không  
khả biến  
Bộ nhớ  
hầu như  
chỉ đọc  
Vi chương trình  
Bằng điện  
Electrically Erasable  
PROM (EEPROM)  
bằng điện,  
mức từng byte  
Flash memory  
bằng điện,  
từng khối  
Bộ nhớ  
đọc-ghi  
Random Access  
Memory (RAM)  
8 September 2009  
bằng điện,  
Bằng điện  
Khả biến  
mức từng byte  
11  
8 September 2009  
12  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
3
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Các kiểu ROM  
Các kiểu ROM (tiếp)  
„ ROM mặt nạ:  
„
thông tin được ghi khi sản xuất  
rất đắt  
„ EEPROM (Electrically Erasable PROM)  
„
„
Có thể ghi theo từng byte  
Xóa bằng điện  
„
„ PROM (Programmable ROM)  
„
Cần thiết bị chuyên dụng để ghi bằng chương  
trình Æ chỉ ghi được một lần  
„ Flash memory (Bộ nhớ cực nhanh)  
„
Ghi theo khối  
Xóa bằng điện  
„ EPROM (Erasable PROM)  
„
„
Cần thiết bị chuyên dụng để ghi bằng chương  
trình Æ ghi được nhiều lần  
„
Trước khi ghi lại, xóa bằng tia cực tím  
8 September 2009  
13  
8 September 2009  
14  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
RAM (Random Access Memory)  
SRAM (Static) – RAM tĩnh  
„ Bộ nhớ đọc-ghi (Read/Write Memory)  
„ Khả biến  
„ Các bit được lưu trữ bằng các Flip-Flop  
Æ thông tin ổn định  
„ Lưu trữ thông tin tạm thời  
„ Cấu trúc phức tạp  
„ Có hai loại: SRAM và DRAM  
„ Dung lượng chip nhỏ  
„ Tốc độ nhanh  
(Static and Dynamic)  
„ Đắt tiền  
„ Dùng làm bộ nhớ cache  
8 September 2009  
15  
8 September 2009  
16  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
4
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
DRAM (Dynamic) – RAM động  
Một số DRAM tiên tiến  
„ Enhanced DRAM  
„ Cache DRAM  
„ Các bit được lưu trữ trên tụ điện  
Æ cần phải có mạch làm tươi  
„ Cấu trúc đơn giản  
„ Synchronous DRAM (SDRAM): làm việc  
được đồng bộ bởi xung clock  
„ Dung lượng lớn  
„ DDR-SDRAM (Double Data Rate SDRAM)  
„ Tốc độ chậm hơn  
„ Rẻ tiền hơn  
„ Dùng làm bộ nhớ chính  
8 September 2009  
17  
8 September 2009  
18  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
2. Tổ chức của chip nhớ  
Các tín hiệu của chip nhớ  
ƒ Sơ đồ cơ bản của chip nhớ  
„ Các đường địa chỉ: An-1 ÷ A0 Æ có 2n từ nhớ  
„ Các đường dữ liệu: Dm-1 ÷ D0 Æ độ dài từ  
nhớ = 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 OE (Output Enable)  
Tín hiệu điều khiển ghi WE (Write Enable)  
(Các tín hiệu điều khiển thường tích cực với mức 0)  
8 September 2009  
19  
8 September 2009  
20  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
5
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Tổ chức của DRAM  
Chip nhớ  
„ Dùng n đường địa chỉ dồn kênh Æ 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  
8 September 2009  
21  
8 September 2009  
22  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
3. Thiết kế mô-đun nhớ bán dẫn  
Tăng độ dài từ nhớ  
VD1:  
„ Dung lượng chip nhớ 2n  
„ Cần thiết kế để tăng dung lượng:  
x
m bit  
„ Cho chip nhớ SRAM 4K x 4 bit  
„ Thiết kế mô-đun nhớ 4K x 8 bit  
Giải:  
„
„
„
Thiết kế tăng độ dài từ nhớ  
Thiết kế tăng số lượng từ nhớ  
Thiết kế kết hợp  
„ Dung lượng chip nhớ = 212 x 4 bit  
„ chip nhớ có:  
„
„
12 chân địa chỉ  
4 chân dữ liệu  
„ mô-đun nhớ cần có:  
„
12 chân địa chỉ  
8 chân dữ liệu  
„
8 September 2009  
23  
8 September 2009  
24  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
6
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Ví dụ tăng độ dài từ nhớ  
Bài toán tăng độ dài từ nhớ tổng quát  
„ Cho chip nhớ 2n x mbit  
„ Thiết kế mô-đun nhớ 2n x (k.m) bit  
„ Dùng k chip nhớ  
8 September 2009  
25  
8 September 2009  
26  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Tăng số lượng từ nhớ  
Tăng số lượng từ nhớ  
VD2:  
„ Cho chip nhớ SRAM 4K x 8 bit  
„ Thiết kế mô-đun nhớ 8K x 8 bit  
Giải:  
„ Dung lượng chip nhớ = 212 x 8 bit  
„ chip nhớ có:  
„
„
12 chân địa chỉ  
8 chân dữ liệu  
G
0
0
1
A
0
1
x
Y0 Y1  
„ Dung lượng mô-đun nhớ = 213 x 8 bit  
0
1
1
1
0
1
„
13 chân địa chỉ  
„
8 chân dữ liệu  
8 September 2009  
27  
8 September 2009  
28  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
7
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Bài tập  
Bộ giải mã 2Æ4  
1. Tăng số lượng từ gấp 4 lần:  
„
Cho chip nhớ SRAM 4K x 8 bit  
Thiết kế mô-đun nhớ 16K x 8 bit  
G
0
0
0
0
1
B
0
0
1
1
x
A
0
1
0
1
x
Y0 Y1 Y2 Y3  
„
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
2. Tăng số lượng từ gấp 8 lần:  
„
Cho chip nhớ SRAM 4K x 8 bit  
Thiết kế mô-đun nhớ 32K x 8 bit  
„
3. Thiết kế kết hợp:  
„
Cho chip nhớ SRAM 4K x 4 bit  
Thiết kế mô-đun nhớ 8K x 8 bit  
„
8 September 2009  
29  
8 September 2009  
30  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
2.3. Bộ nhớ chính  
2. Tổ chức bộ nhớ đan xen (interleaved memory)  
1. Các đặc trưng cơ bản  
„ Độ rộng của bus dữ liệu để trao đổi với  
bộ nhớ: m = 8, 16, 32, 64,128 ... bit  
„ Chứa các chương trình đang thực hiện và các  
dữ liệu đang được sử dụng  
„ Tồn tại trên mọi hệ thống máy tính  
„ Các ngăn nhớ được tổ chức theo byte  
Æ tổ chức bộ nhớ vật lý khác nhau  
„ Bao gồm các ngăn nhớ được đánh địa chỉ trực  
tiếp bởi CPU  
„ Dung lượng của bộ nhớ chính nhỏ hơn không  
gian địa chỉ bộ nhớ mà CPU quản lý.  
„ Việc quản lý logic bộ nhớ chính tuỳ thuộc vào  
hệ điều hành  
8 September 2009  
31  
8 September 2009  
32  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
8
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
m=8bit Æ một băng nhớ tuyến tính  
m = 16bit Æ hai băng nhớ đan xen  
8 September 2009  
33  
8 September 2009  
34  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
m = 32bit Æ bốn băng nhớ đan xen  
m = 64bit Æ tám băng nhớ đan xen  
8 September 2009  
35  
8 September 2009  
36  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
9
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
2.4. Bộ nhớ đệm nhanh (cache memory)  
Ví dụ về thao tác của cache  
1. Nguyên tắc chung của cache  
„ CPU yêu cầu nội dung của ngăn nhớ  
„ CPU kiểm tra trên cache với dữ liệu này  
„
Cache có tốc độ nhanh hơn bộ nhớ chính  
„
Cache được đặt giữa CPU và bộ nhớ chính nhằm  
tăng tốc độ CPU truy cập bộ nhớ  
„ Nếu có, CPU nhận dữ liệu từ cache  
„
Cache có thể được đặt trên chip CPU  
(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  
8 September 2009  
37  
8 September 2009  
38  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Cấu trúc chung của cache / bộ nhớ chính  
Cấu trúc chung của cache / bộ nhớ chính (tiếp)  
„ 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  
8 September 2009  
39  
8 September 2009  
40  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
10  
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
2. Các phương pháp ánh xạ  
Cấu trúc chung của cache / bộ nhớ chính (tiếp)  
„ Một số Block của bộ nhớ chính được  
nạp vào các Line của cache.  
(Chính là các phương pháp tổ chức bộ  
nhớ 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:  
„ Ánh xạ trực tiếp  
(Direct mapping)  
„ Ánh xạ liên kết toàn phần  
(Fully associative mapping)  
„ Ánh xạ liên kết tập hợp  
(Set associative mapping)  
„
Từ nhớ đó có trong cache (cache hit)  
„
Từ nhớ đó không có trong cache (cache  
miss).  
8 September 2009  
41  
8 September 2009  
42  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Ánh xạ trực tiếp  
Minh hoạ ánh xạ trực tiếp  
„ Mỗi Block của bộ nhớ chính chỉ có thể được nạp  
vào một Line của cache:  
„
„
„
„
„
„
„
B0 Æ L0  
B1 Æ L1  
....  
B
m-1 Æ Lm-1  
Bm Æ L0  
m+1 Æ L1  
....  
B
„ Tổng quát  
„
Bj chỉ có thể nạp vào L j mod m  
m là số Line của cache.  
„
8 September 2009  
43  
8 September 2009  
44  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
11  
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Đặc điểm của ánh xạ trực tiếp  
Ánh xạ liên kết toàn phần  
„ Mỗi một địa chỉ N bit của bộ nhớ chính gồm  
ba trường:  
„ Mỗi Block có thể nạp vào bất kỳ Line  
nào của cache.  
„ Địa chỉ của bộ nhớ chính bao gồm hai  
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)  
„
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  
„ Bộ so sánh đơn giản  
„ Xác suất cache hit thấp  
8 September 2009  
45  
8 September 2009  
46  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Minh hoạ ánh xạ liên kết toàn phần  
Đặc điểm của ánh xạ liên kết toàn phần  
„ So sánh đồng thời với tất cả các Tag Æ  
mất nhiều thời gian  
„ Xác suất cache hit cao.  
„ Bộ so sánh phức tạp.  
8 September 2009  
47  
8 September 2009  
48  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
12  
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Ánh xạ liên kết tập hợp  
Minh hoạ ánh xạ liên kết tập hợp  
„ Cache đươc chia thành các Tập (Set)  
„ Mỗi một Set chứa một số Line  
„ Ví dụ:  
„
4 Line/Set Æ 4-way associative mapping  
„ Ánh xạ theo nguyên tắc sau:  
„
B0 Æ S0  
B1 Æ S1  
„
„
„
B2 Æ S2  
.......  
8 September 2009  
49  
8 September 2009  
50  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Đặc điểm của ánh xạ liên kết tập hợp  
„ Kích thước Block = 2W Word  
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.  
„ 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  
„ 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  
8 September 2009  
51  
8 September 2009  
52  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
13  
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Với ánh xạ trực tiếp  
Với ánh xạ liên kết toàn phần  
„ Bộ nhớ chính = 4GB = 232 byte Æ N = 32 bit  
„ Cache = 256 KB = 218 byte.  
„ Line = 32 byte = 25 byte Æ W = 5 bit  
„ Bộ nhớ chính = 4GB = 232 byte Æ N = 32 bit  
„ Line = 32 byte = 25 byte Æ W = 5 bit  
„ Số Line trong cache = 218/ 25 = 213 Line  
„ Số bit của trường Tag sẽ là: T = 32 - 5 = 27 bit  
Æ L = 13 bit  
„ T = 32 - (13 + 5) = 14 bit  
8 September 2009  
53  
8 September 2009  
54  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Với ánh xạ liên kết tập hợp 4 đường  
Bài tập  
„ Bộ nhớ chính = 4GB = 232 byte Æ N = 32 bit  
„ Line = 32 byte = 25 byte Æ W = 5 bit  
„ Số Line trong cache = 218/ 25 = 213 Line  
„ Một Set có 4 Line = 22 Line  
Giả thiết rằng máy tính có 128KB cache tổ  
chức theo kiểu ánh xạ liên kết tập hợp 4-line.  
Cache có tất cả là 1024 Set từ S0 đến  
S1023. Địa chỉ bộ nhớ chính là 32-bit và đánh  
địa chỉ cho từng byte.  
Æ số Set trong cache = 213/ 22 = 211 Set Æ  
a) Tính số bit cho các trường địa chỉ khi truy  
nhập cache ?  
S = 11 bit  
„ Số bit của trường Tag sẽ là: T = 32 - (11 + 5)  
b) Xác định byte nhớ có địa chỉ 003D02AF(16)  
được ánh xạ vào Set nào của cache ?  
= 16 bit  
8 September 2009  
55  
8 September 2009  
56  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
14  
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
3. Thuật giải thay thế (1): Ánh xạ trực tiếp  
Thuật giải thay thế (2): Ánh xạ liên kết  
„ Được thực hiện bằng phần cứng (nhanh)  
„ Random: Thay thế ngẫu nhiên  
„ Không phải lựa chọn  
„ Mỗi Block chỉ ánh xạ vào một Line xác  
định  
„ FIFO (First In First Out): Thay thế Block nào  
nằm lâu nhất ở trong Set đó  
„ Thay thế Block ở Line 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  
8 September 2009  
57  
8 September 2009  
58  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
4. Phương pháp ghi dữ liệu khi cache hit  
„ Ghi xuyên qua (Write-through):  
2.5. Bộ nhớ ảo (Virtual Memory)  
„ Khái niệm bộ nhớ ảo: gồm bộ nhớ chính và  
bộ nhớ ngoài mà được CPU coi như là một  
bộ nhớ duy nhất (bộ nhớ chính).  
„
ghi cả cache và cả bộ nhớ chính  
tốc độ chậm  
„ Các kỹ thuật thực hiện bộ nhớ ảo:  
„
„
Kỹ thuật phân trang (thông dụng): Chia không  
gian địa chỉ bộ nhớ thành các trang nhớ có kích  
thước bằng nhau và nằm liền kề nhau  
„ Ghi trả sau (Write-back):  
„
„
„
chỉ ghi ra cache  
tốc độ nhanh  
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.  
khi Block trong cache bị thay thế cần phải  
ghi trả cả Block về bộ nhớ chính  
8 September 2009  
59  
8 September 2009  
60  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
15  
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Phân trang  
Cấp phát các khung trang  
„ Phân chia bộ nhớ thành các phần có kích  
thước bằng nhau gọi là các khung trang  
„ Chia chương trình (tiến trình) thành các trang  
„ Cấp phát số hiệu khung trang yêu cầu cho  
tiến trình  
„ HĐH duy trì danh sách các khung trang nhớ  
trống  
„ Tiến trình không yêu cầu các khung trang liên  
tiếp  
„ Sử dụng bảng trang để quản lý  
8 September 2009  
61  
8 September 200
62  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Địa chỉ logic và địa chỉ vật lý của phân trang  
Nguyên tắc làm việc của bộ nhớ ảo phân trang  
„ Phân trang theo yêu cầu  
„
Không yêu cầu tất cả các trang của tiến trình nằm  
trong bộ nhớ  
„
Chỉ nạp vào bộ nhớ những trang được yêu cầu  
„ Lỗi trang  
„
„
„
Trang được yêu cầu không có trong bộ nhớ  
HĐH cần hoán đổi trang yêu cầu vào  
Có thể cần hoán đổi một trang nào đó ra để lấy  
chỗ  
„
Cần chọn trang để đưa ra  
8 September 2009  
63  
8 September 2009  
64  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
16  
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Thất bại  
Lợi ích  
„ Không cần toàn bộ tiến trình nằm trong  
bộ nhớ để chạy  
„ Quá nhiều tiến trình trong bộ nhớ quá nhỏ  
„ HĐH tiêu tốn toàn bộ thời gian cho việc hoán  
đổi  
„ Có thể hoán đổi trang được yêu cầu  
„ Có ít hoặc không có công việc nào được thực  
hiện  
„ Như vậy có thể chạy những tiến trình  
lớn hơn tổng bộ nhớ sẵn dùng  
„ Đĩa luôn luôn sáng  
„ Giải pháp:  
„ Bộ nhớ chính được gọi là bộ nhớ thực  
„ Người dùng cảm giác bộ nhớ lớn hơn  
bộ nhớ thực  
„
„
„
Thuật toán thay trang  
Giảm bớt số tiến trình đang chạy  
Thêm bộ nhớ  
8 September 2009  
65  
8 September 2009  
66  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Cấu trúc bảng trang  
Translation Lookaside Buffer  
„ Mỗi tham chiếu bộ nhớ ảo gây ra hai  
truy cập bộ nhớ vật lý  
„
Tìm điểm vào của bảng trang  
Tìm dữ liệu  
„
„ Sử dụng cache đặc biệt cho bảng trang  
„
TLB  
8 September 2009  
67  
8 September 2009  
68  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
17  
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
Hoạt động của TLB  
Hoạt động của TLB và Cache  
8 September 2009  
69  
8 September
70  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
2.6. Hệ thống lưu trữ - RAID  
Đặc điểm của RAID  
„ Tập các đĩa cứng vật lý được OS coi như  
một ổ logic duy nhất Æ dung lượng lớn  
„ Redundant Array of Inexpensive Disks  
„ Redundant Array of Independent Disks  
„ Hệ thống nhớ dung lượng lớn  
„ Dữ liệu được lưu trữ phân tán trên các ổ  
đĩa vật lý Æ truy cập song song (nhanh)  
„ Có thể sử dụng dung lượng dư thừa để  
lưu trữ các thông tin kiểm tra chẵn lẻ, cho  
phép khôi phục lại thông tin trong trường  
hợp đĩa bị hỏng Æ an toàn thông tin  
„ 7 loại phổ biến (RAID 0 – 6)  
8 September 2009  
71  
8 September 2009  
72  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
18  
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
RAID 0, 1, 2  
RAID 3 & 4  
8 September 2009  
73  
8 September 2009  
74  
NKK-HUT  
NKK-HUT  
RAID 5 & 6  
Ánh xạ dữ liệu của RAID 0  
8 September 2009  
75  
8 September 2009  
76  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
19  
Bài giảng Hệ thống máy tính  
NKK-HUT  
Hết chương 2  
8 September 2009  
77  
Nguyễn Kim Khánh - ĐHBKHN  
20  
pdf 20 trang yennguyen 20860 Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Hệ thống máy tính - Chương 2: Kiến trúc bộ nhớ - Nguyễn Kim Khánh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_he_thong_may_tinh_chuong_2_kien_truc_bo_nho_nguyen.pdf