Tìm hiểu về bộ nhớ máy tính #1: Các khái niệm thường gặp
Nguồn bài viết: Tìm hiểu về bộ nhớ máy tính #1: Các khái niệm thường gặp
Sức mạnh của các thiết bị tính toán nói chung và máy tính cá nhân nói riêng đã phát triển vô cùng nhanh chóng trong vài thập kỷ qua, khi các CPU và GPU phổ biến hiện nay đã có tốc độ tính toán lên đến hàng tỷ USD. tính toán trên giây.
Tuy nhiên, những cải tiến về kích thước bóng bán dẫn và xung nhịp chip vẫn chỉ là một nửa câu chuyện, khi kiến trúc máy tính hiện đại đòi hỏi vai trò ngày càng tăng của một thành phần quan trọng khác: bộ điều khiển bộ nhớ. tâm trí !
Thật vậy, cũng giống như các nhà máy sản xuất bột mì yêu cầu đầu vào là ngũ cốc, thì một máy tính cũng có dạng dữ liệu đầu vào riêng của nó.
Cho dù máy xay của bạn có công suất lớn đến đâu, nếu nguồn cung cấp ngũ cốc của bạn chậm với số lượng hạn chế, bạn không thể mong đợi sản xuất được số lượng lớn bột.
Bộ nhớ, là nơi lưu trữ dữ liệu, xử lý cả đầu vào và đầu ra trong máy tính, vì vậy nó cũng trở thành yếu tố quan trọng quyết định tốc độ của các thiết bị tính toán.
Trong loạt bài viết ngắn về bộ nhớ máy tính này, tôi sẽ lần lượt trình bày và phân loại chức năng, đặc tính kỹ thuật của các loại bộ nhớ.
Không chỉ hiểu thêm về cơ chế hoạt động của máy tính mà còn giúp bạn có khả năng phân tích, lựa chọn các thành phần bộ nhớ và các thành phần liên quan khi xây dựng hệ thống máy tính cho riêng mình.
Trong bài viết đầu tiên này, mình sẽ trình bày tổng quan về các thông số của bộ nhớ trên máy tính hiện đại, với khái niệm máy tính ở đây bao gồm các thiết bị di động như Tablet, smartphone … vì nó rất rõ ràng, chúng ta không còn nhìn thấy vạch phân biệt. các loại thiết bị này từ PC truyền thống!
#Đầu tiên. Dung lượng bộ nhớ máy tính
Nền tảng của công nghệ xử lý và lưu trữ số là toán học nhị phân, với mỗi chữ số (bit) chỉ có một trong hai trạng thái. 0 và 1 tương ứng gần/ ngắt của các linh kiện điện tử.
Bằng cách kết hợp nhiều bit theo các quy ước đã có từ trước, có thể biểu diễn tất cả các ký tự và chữ số của các hệ thống viết và cơ số khác.
Điều quan trọng nhất là hệ thống nhị phân đủ đơn giản để thiết kế xử lý trên bảng mạch điện tử, điều mà các hệ thống cơ sở phức tạp khác không làm được.
Dung lượng bộ nhớ là dung lượng của một thiết bị nhớ để lưu trữ nhiều hơn hoặc ít hơn, được đo bằng bit.
Trong thực tế, dữ liệu được lưu trữ trên máy tính là bội số rất lớn của bit, chẳng hạn như một ký tự điển hình được mã hóa theo bảng mã hóa. ASCII yêu cầu 8 bit. Do đó, cần các đơn vị lớn hơn để thể hiện ít phức tạp hơn:
- 1 Nibble = 4 bit
- 1 từ = 8 bit = 1 Byte (1B)
- 1 Double Word = 16 bit
- 1TB = 1024GB = 1024 ^ 2MB = 1024 ^ 3KB = 1024 ^ 4B = 8 * 1024 ^ 4b
- Ổ cứng HDD phổ biến hiện nay cũng có dung lượng từ vài trăm GB đến vài TB
Ở đây chúng tôi có một khái niệm mới đó là Bytemột đơn vị thường bị nhầm lẫn với bit cả về biểu tượng và cách sử dụng.
Như đã nói ở trên, hầu hết các máy tính ngày nay đều sử dụng bảng mã ASCII để mã hóa dữ liệu, với mỗi 8bit để mã hóa một ký tự. Do đó, đơn vị Byte với 1Byte = 8bit đã được đặt ra để thuận tiện hơn trong việc biểu diễn.
Các ký hiệu của các bit sử dụng chữ cái b chữ thường trong khi với Byte người ta sử dụng ký tự viết hoa B. Vì vậy, lần tới khi bạn bắt gặp biểu tượng Kb đẹp Mbđừng nhầm lẫn, nhưng hãy cảnh giác để chia cho 8 trước khi nhận được các đơn vị quen thuộc là Kilobyte (KB) / Megabyte (MB).
# 2. Tốc độ làm mới (Refresh Rate)
Đây là thông số kỹ thuật cho các loại bộ nhớ tụ điện phổ biến nhất như DRAM ngày nay:
Sau một khoảng thời gian nhất định, các tụ điện cần được sạc lại để bù lại lượng điện tích bị mất do rò rỉ, đảm bảo độ chính xác và độ tin cậy của dữ liệu.
Số lần tải lại tụ điện mỗi giây là Tốc độ làm mới của bộ nhớ DRAM, có thể lên đến hàng nghìn lần mỗi giây.
Tuy nhiên, tốc độ bộ nhớ không bị ảnh hưởng nhiều bởi thông số này mà bởi xung nhịp bộ nhớ như hình bên dưới.
# 3. Đồng hồ (đồng hồ BUS)
Không giống như con người, các thành phần máy tính chia việc thực hiện từng lệnh thành những khoảng thời gian rất nhỏ hoàn toàn bằng nhau.
Do đó, cần có một bộ đếm thời gian để điều khiển việc thực hiện tuần tự các lệnh và quá trình chuyển đổi sang lệnh tiếp theo.
Ví dụ, CPU có tốc độ xung nhịp 2000mhz, có nghĩa là bộ đếm của nó sẽ đếm tỷ chu kỳ xung nhịp mỗi giây. Nếu trung bình mỗi lệnh được xử lý mất 2 chu kỳ xung nhịp, thì cứ sau mỗi giây CPU sẽ xử lý 2 tỷ / 2 = 1 tỷ lệnh!
Suy cho cùng thì bộ nhớ cũng chỉ là nơi cung cấp dữ liệu để CPU xử lý. Do đó, để có thể giao tiếp với CPU, bộ nhớ cũng cần có bộ đếm thời gian riêng để biết khi nào đưa dữ liệu vào / nhập dữ liệu từ bus (BUS) kết nối với CPU.
Thông số về số lần giao tiếp với dòng bộ nhớ là đồng hồ BUS của nó, thường từ vài trăm mhz đến vài ghz.
Ngày nay, trên các bộ nhớ DDR (Double Data Rate) tiêu chuẩn, mỗi chu kỳ giao tiếp có thể truyền hai lần dữ liệu, do đó các nhà sản xuất ghi đồng hồ bộ nhớ gấp đôi số thực.
Ví dụ, bộ nhớ ram DDR4-2400mhz thực tế chỉ có xung nhịp 1200mhz!
#4. Chiều rộng xe buýt
Như đã nói ở trên, BUS là các đường dây điện liên kết và truyền tải dữ liệu giữa các thành phần trong máy tính, điển hình là liên kết CPU-RAM.
Dễ dàng nhận thấy rằng số lượng dây này càng lớn thì lượng dữ liệu có thể truyền qua mỗi lần càng lớn và con số đó chính là thông số chiều rộng BUS của bộ nhớ.
Giả sử từ RAM DDR có 64 đường dữ liệu kết nối với CPU thì ở xung nhịp bất kỳ, trên mỗi đường này sẽ có một trong hai trạng thái nguồn. (Đầu tiên) và không có điện(2) tương ứng với 1 bit dữ liệu.
Do đó, với 64 đường truyền thì tại mỗi thời điểm sẽ có 64 bit = 8 byte dữ liệu được truyền đi.
# 5. Băng thông bộ nhớ
Chắc chắn băng thông là một khái niệm đã quá quen thuộc với những ai đã từng sử dụng các thiết bị điện tử.
Băng thông là thông số đặc trưng cho tốc độ của mọi thứ từ đường truyền Internet gia đình bạn đến khả năng truyền tải của băng tần WiFi… đối với bộ nhớ, băng thông là lượng dữ liệu được đọc / ghi trong một giây tính bằng đơn vị Byte.
Công thức để tính băng thông bộ nhớ sẽ là:
Băng thông = chiều rộng dòng*tốc độ đồng hồ/số 8
Quay trở lại ví dụ về RAM DDR tiêu chuẩn, với độ rộng BUS 64 bit và tốc độ xung nhịp 2400mhz của bộ RAM DDR4, chúng tôi tính được băng thông bộ nhớ là 2400mhz * 64/8 = 19200MB / s (19,2 Gigabyte ở trên). một giây), con số khá ấn tượng phải không nào ^^
# 6. Độ trễ – độ trễ truy cập
Hiện tại là rất nhanh! Chắc chắn, tác dụng của dòng điện trên thực tế ngang với tác dụng của ánh sáng, thứ nhanh nhất trong vũ trụ.
Chính vì vậy mà người ta vẫn ví von “nhanh như điện”. Máy tính với phần lớn các thành phần hoạt động dựa trên tác dụng của dòng điện hóa ra không nhanh như chúng ta nghĩ, đặc biệt là với bộ nhớ!
Thật vậy, trong suốt lịch sử của máy tính, bộ nhớ luôn dẫn đầu về tốc độ và phần lớn thời gian bị tụt hậu so với CPU.
Nguyên nhân chính là do các thành phần cấu tạo nên bộ nhớ và cơ chế truy xuất bộ nhớ của máy tính. Trong khi các thành phần bộ nhớ như tụ điện cần khoảng 10 ^ -8s để thay đổi trạng thái, CPU sẽ phải đợi để nhận dữ liệu phản hồi từ bộ nhớ.
Mặt khác, do cấu trúc nhiều lớp phức tạp của bộ nhớ và cơ chế truy cập giữa các lớp hiệu quả thấp nên thời gian chờ của CPU từ khi gửi tín hiệu Yêu cầu dữ liệu đến khi được trả lời sẽ lâu hơn. . Ngoài số tầng bộ nhớ cần đi qua, hai con số trên là yếu tố chính tạo nên độ trễ truy xuất của CPU.
# 7. Phần kết
Tóm lại, tôi sẽ không đi sâu giải thích các yếu tố trên trong bài viết này mà sẽ để dành các bài viết chi tiết về từng loại bộ nhớ trong các phần sau.
Hy vọng bài viết đã giúp bạn có thêm nhiều thông tin hữu ích, hãy tiếp tục theo dõi Series trên blogchiasekienthuc.com nhé!
CTV: Vũ Hữu Thắng – Blogchiasekienthuc.com
Ghi chú: Bài viết này có hữu ích cho bạn không? Đừng quên đánh giá bài viết, thích và chia sẻ nó với bạn bè và gia đình của bạn!
Bản quyền thuộc: tinthuthuat.com
from tinthuthuat.com https://ift.tt/qeXAp6I
via tinthuthuat.com
Nhận xét
Đăng nhận xét