Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer architecture) - Chương IV: Thanh ghi & bộ nhớ

Nội dung text: Bài giảng Kiến trúc máy tính (Computer architecture) - Chương IV: Thanh ghi & bộ nhớ

1. Chương IV: THANH GHI & B NH 1. B nh • Bit • ða ch b nh • Th t byte • Mó sa li •B nh th cp •Băng t • ðĩa t • ðĩa mm • ðĩa quang 2. Linh kin cơ bn ca h thng b nh • Cht • Flip-flop và thanh ghi •T chc b nh • Thuc tớnh ca b nh Trưng ðHSP TPHCM 1
2. 1. B NH •B nh (memory) là thành phn lưu tr chương trỡnh và d liu trong mỏy tớnh. • Bit – ðơn v cơ bn ca b nh là s nh phõn, gi là bit. • ða ch b nh -B nh gm mt s ụ (hoc v trớ), mi ụ (cell) cú th cha mt mu thụng tin. Mi ụ gn mt con s gi là ủa ch (address), qua ủú chương trỡnh cú th tham chiu nú. •Tt c cỏc ụ trong b nh ủu cha cựng s bit. • Cỏc ụ k cn cú ủa ch liờn tip nhau. • ễ là ủơn v cú th lp ủa ch nh nht -> chun húa ụ 8 bit, gi là byte. Byte nhúm li thành t (word) – hu ht cỏc lnh ủưc thc hin trờn t. Trưng ðHSP TPHCM 2
3. • Th t byte (a) B nh ủu ln, (b) B nh ủu nh Trưng ðHSP TPHCM 3
4. Mó Hamming • Mó sa li –B nh ủụi khi b li do xung ủt ủin ỏp hoc mt s nguyờn nhõn khỏc. ð khc phc, hu ht cỏc b nh ủu ỏp dng mó dũ li hoc mó sa li. Mt s bit s ủưc thờm vào tng t nh theo cỏch ủc bit. Lỳc ủc t trong b nh, cỏc bit b sung này ủưc kim tra xem cú phỏt sinh li hay khụng. • ðơn v n (n=m+r) bit gm m bit d liu và r bit kim tra ủưc gi là t mó (code- word) n bit. •S v trớ bit khỏc nhau ca hai t mó ủưc gi là khong cỏch Hamming. Trưng ðHSP TPHCM 4
5. Mó Hamming • Khi ủc b nh ủưc t mó bt hp l, mỏy tớnh nhn bit ủó phỏt sinh li nh. Căn c vào thut toỏn dựng ủ tớnh toỏn bit kim tra, cú th lp danh sỏch ủy ủ cỏc t mó hp l, và t danh sỏch này s tỡm ra t mó cú khong Hamming ti thiu so vi t mó bt hp l. • Thuc tớnh dũ li và sa li ca mó tựy thuc vào khong cỏch Hamming. • ð dũ d li bit cn mó vi khong cỏch d+1 • ð sa d li bit, cn mó vi khong cỏch 2d+1 Trưng ðHSP TPHCM 5
6. • Vớ d: • Mó dũ li: Bit chn l (parity bit) • Mó sa li: Xem mó ch cú 4 t mó hp l: 0000000000, 0000011111, 1111100000, 1111111111 Mó trờn cú khong cỏch 5 -> sa ủưc li 2 bit • (m+r+1) ≤ 2r Trưng ðHSP TPHCM 6
7. Mó Hamming • Vớ d: Mó Hamming (11,7) cho s 7 bit 0110101, ta thờm vào 4 bit chn l v trớ 1, 2, 4 ,8 (20,21,22,23) Trưng ðHSP TPHCM 7
8. Mó Haming • Mó Hamming (11,7) cho s 7 bit d liu 0110101, thành 10001100101, gi s khi truyn sai bit cui cựng thành 10001100100 Trưng ðHSP TPHCM 8
9. • Thut toỏn Hamming ủ to mó sa li: thờm r bit chn l vào t m bit. Bit ủưc ủỏnh s t 1, vi bit 1 là bit bờn gúc trỏi (th t cao). Tt c cỏc bit cú v trớ là lũy tha 2 ủu là bit chn l, cũn li dựng cho d liu. Bit b bt kỳ ủưc kim tra bi cỏc bit chn l: b1, b2, b4 , bi,sao cho b= b1+ b2+ +bj. Kim tra tt c cỏc bit chn l, nu tt c ủu ủỳng tc là khụng cú li, hoc cng ht tt c cỏc v trớ bit chn l sai, kt qu s là v trớ ca bit sai. • Vi d: Trưng ðHSP TPHCM 9
10. • ðĩĩĩa t Trưng ðHSP TPHCM 10
11. • ðĩĩĩa mm • ðĩĩĩa quang Trưng ðHSP TPHCM 11
12. 2. LINH KIN CƠ BN CA H THNG B NH • Cht Trưng ðHSP TPHCM 12
13. Trưng ðHSP TPHCM 13
14. • Flip-Flop và thanh ghi • Flip-Flop Trưng ðHSP TPHCM 14
15. • Thanh ghi I0 D Q A0 Clock CLK CLR Thanh ghi là mt nhúm cỏc mch lt (mi mch lưu 1 bit d liu) và cỏc cng tỏc dng I1 D Q A1 CLK ủn chuyn tip ca nú CLR I2 D Q A2 CLK CLR I3 D Q A3 Thanh ghi np song song CLK - Thanh ghi 4 bit CLR Clear Trưng ðHSP TPHCM 15
16. Thanh ghi dch 4 bit • Thanh ghi cú kh năng dch thụng tin nh phõn theo mt hoc c 2 hưng ủưc gi là thanh ghi dch Serial input Serial D Q D Q D Q D Q output CLK CLK CLK CLK Clock • Serial input – cho d liu ủi vào • Serial ouput – cho d liu ra • Clock – sung ủng h ủ ủiu khin cỏc thao tỏc dch Trưng ðHSP TPHCM 16
17. - IC Flip-Flop và thanh ghi 8 bit Trưng ðHSP TPHCM 17
18. - T chc b nh Trưng ðHSP TPHCM 18
19. A typical CPU and main memory interface Trưng ðHSP TPHCM 19
20. - Thuc tớnh b nh Thụng s chớnh ca cỏc loi b nh Trưng ðHSP TPHCM 20
21. Cache memory •S kt hp lưng nh b nh nhanh và lưng ln b nh chm nhm ủt tc ủ ca b nh nhanh và dung lưng ca b nh ln giỏ thành phi chăng ủó cho ra ủi b nh CACHE – b nh nh nhanh • Trong Cache lưu tr cỏc t thưng xuyờn ủưc s dng •Nu CPU cn 1 t nào ủú thỡ trưc ht nú tỡm trong cache, nu khụng cú mi tỡm b nh chớnh Trưng ðHSP TPHCM 2121
22. B nh chớnh ðm bo lưu tr chớnh trong mỏy tớnh - CPU cn ủc ủưc d liu t b nh và ghi ủưc d liu vào b nh - ða s mỏy tớnh cú: bus ủa ch, bus d liu và bus ủiu khin - MAR – thanh ghi ủi ch b nh, ủiu khin bus ủa ch - MBR – thanh ghi ủm b nh, ủiu khin bus d liu Trưng ðHSP TPHCM 22
23. Mt s thut ng và k thut • RAM (Random Access Memory) • SRAM (Static RAM) và DRAM (Dynamic RAM) • FPM-DRAM (Fast Page Mode DRAM) • EDO-DRAM (Extended Data Out DRAM) • BDEO-DRAM (Burst Extended Data Out DRAM) • SDRAM (Synchronous DRAM) • DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) • DRDRAM (Direct Rambus DRAM) • SLDRAM (Synchronous-Link DRAM) • VRAM (Video RAM) • SGRAM (Synchronous Graphic RAM) • PC66, PC100, PC133, PC1600, PC2100, PC2400 Trưng ðHSP TPHCM 23
24. ROM (Read Only Memory) Cỏc loi ROM • PROM (Programmable ROM) • EPROM (Erasable Programmable ROM) • EEPROM (Electronic Erasable Programmable ROM) Trưng ðHSP TPHCM 24
25. Cõu hi ụn tp Cho chui bớt cn truyn 1010111. Hóy xỏc ủnh cỏc bit cn thờm vào khi tin hành mó húa theo thut toỏn Haming? Khi nhn ủưc chui bớt 101010101 thỡ cú xy ra li trong quỏ trỡnh truyn hay khụng? • Cho tớn hiu D: 11110000, CK:00001111 và Q(0)=1. Hóy v tớn hiu ra Q khi dựng ln lưt cỏc mch FlipFlop. Trưng ðHSP TPHCM 25