Báo cáo chuyên đề tự chọn: Tìm hiểu về RAM | Trường đại học Lao động - Xã hội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LAO ĐỘNG – XÃ HỘI
CHUYÊN NGHÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO
CHUYÊN ĐỀ TỰ CHỌN Đề tài
: TÌM HIỂU VỀ RAM Họ và tên : Lớp tín chỉ : D17CN01 Mã sinh viên : 1117092657 Số báo danh : TÌM HIỂU VỀ RAM
Hướng dẫn bởi: Giảng viên Nguyễn Hoài Phương
Được soạn bởi: Sinh viên Trịnh Lương Nhân
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
............................................................................................................................................. Mục lục: Trang
Nhận xét của giáo viên:...................................................2
Lời mở đầu:.....................................................................4
CHƯƠNG 1: Tổng quan về RAM..................................................5
1,1: Ram là gi?...............................................................................
1,2: Chức năng hoạt động của RAM.....................................................
1,3: Phân loại RAM.....................................................................................
1,3,1: Phân loại theo cấu tạo........................................................
1,3,2: Phân loại theo laptop....................................................
1,4: Cấu tạo của RAM...........................................................................
1,4,1: Bo mạch là gì..................................................................
1,4,2: Vi xử lí là gì.......................................................................
1,4,3: Ngân hàng bộ nhớ.......................................................
1,4,4: Chip SPD........................................................................
1,4,5: Bộ đếm.......................................................................
1,5: Mục đích sử dụng RAM.........................................
CHƯƠNG2: Nhiệm vụ của RAM................................................
CHƯƠNG 3: Cách thức truy cập của RAM.....................................
1,6. Cấu tạo một chip nhớ......................................................
1,7. Cách thức truy cập chip nhớ.............................................
CHƯƠNG 4: Cấu trúc hoạt động của DRAM...........................................
KẾT LUẬN........................................................................................... Lời mở đầu
Máy tính được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực giáo dục, công
nghệ, thông tin truyền thông, kinh doanh, y tế và nghiên cứu khoa học.
Để thực hiện các thao tác này và các nhiệm vụ của người sử dụng, máy
tính cần được trang bị một hệ điều hành và các chương trình phần mềm.
Hệ điều hành là một chương trình chạy trên máy tính, dùng để điều
hành, quản lý các thiết bị phần cứng và các tài nguyên phần mềm trên
máy tính. Đóng vai trò trung gian trong việc giao tiếp giữa người sử
dụng và phần cứng máy tính, cung cấp một môi trường cho phép người
sử dụng phát triển và thực hiện các ứng dụng của họ một cách dễ dàng.
Hệ điều hành còn cung cấp môi trường cho các chương trình thực thi.
Nội tại, các hệ điều hành rất khác biệt nhau về kiến trúc, chúng được tổ
chức cùng với các dòng khác nhau. Trong hệ điều hành có một loại thiết
bị lưu trữ đó là RAM (Random Access Memory) là một loại bộ nhớ
chính của máy tính được truy cập ngẫu nhiên vì nó có đặc tính: thời gian
thực hiện thao tác đọc hoặc ghi đối với mỗi ô nhớ là như nhau, cho dù
đang ở bất kỳ vị trí nào trong bộ nhớ. Mỗi ô nhớ của RAM đều có một
địa chỉ. bộ nhớ có thể đọc/ghi. Và RAM được chia làm 2 phần là Storage và Program
Storage: Là phần lưu trữ tất cả các chương trình phần mềm
được cài vào máy. Bạn có thể hình dung Storage như là ổ cứng
của máy tính với các chức năng gần như tương tự
Program: Là một phần bộ nhớ dành để tải và lưu tạm các
chương trình. Các chương trình này sẽ bị xoá nếu bạn soft
reset và khi Windows khởi động, program sẽ lại tiếp tục đảm
nhận chức năng của mình
Chương 1: Tổng quan về RAM 1,1.Khái niệm RAM:
-RAM (Random Access Memory) được định nghĩa một cách ngắn gọn là một bộ
nhớ tạm của máy tính giúp lưu trữ thông tin hiện hành để CPU có thể truy xuất và
xử lý. RAM không thể lưu trữ được dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn cho nó. Nếu
như máy tính bị mất nguồn, tắt máy thì dữ liệu trên Ram sẽ bị xóa sạch.
Dữ liệu trên RAM được lưu trên từng ô nhớ và mỗi ô nhớ đều có địa chỉ khác nhau
và tốc độ đọc và ghi dữ liệu trên từng ô nhớ là bằng nhau. Nếu RAM càng lớn thì
lượng công việc nó giải quyết được càng nhiều, chính vì vậy bộ nhớ RAM lớn có tốc xử lý cao hơn.
Một máy tính mà có bộ nhớ RAM lớn thì có thể xử lý nhiều công việc khác nhau
mà không gây nên tình trạng bị giật lag. Hiện nay có nhiều loại RAM có cấu tạo và dung lượng khác nhau.
1,2.Chức năng hoạt động của RAM:
- RAM được dùng để điều khiển, truy cập và sử dụng thông tin dữ liệu trong
máy tính, di động. Theo đó, dữ liệu được chuyển từ CPU sang RAM để ghi
nhớ tạm thời. Đồng thời khi bạn ngưng ứng dụng hoặc tắt máy thì bộ nhớ
trên RAM sẽ được trả lại.
- RAM được chia thành hai loại chính theo chức năng sử dụng, bao gồm: SRAM và DRAM.
SRAM còn được biết đến là Static được dịch là RAM tĩnh. Người
dùng thường sử dụng để lưu trữ dữ liệu khởi động. Bởi thông tin lưu
trữ không bị mất đi khi bạn khởi động máy.
Ngược lại với SRAM, DRAM được dùng để lưu trữ dữ liệu trong thời
gian ngắn. Khi người dùng tắt ứng dụng, tắt hoặc khởi động lại thì bộ
nhớ ban đầu sẽ được trả về. 1,3. Phân loại RAM
1,3,1. Phân loại theo cấu tạo
RAM tĩnh: Còn gọi là SRAM (Static Random Access Memory) sản xuất
theo công nghệ điện hóa phát quang ECL. SRAM là nơi lưu trữ dữ liệu để
khởi động laptop, SRAM là bộ nhớ nhanh và không bị mất nội dung sau khi
được nạp. Có nghĩa là SRAM là một nơi lưu trữ các tập tin của CMOS dùng
cho việc khởi động máy.
RAM động: Còn gọi là DRAM (Dynamic Random Access Memory) khác
với RAM tĩnh thì những dữ liệu của DRAM sẽ bị mất sau và phải nạp lại dữ
liệu theo chu kỳ. Vì việc ghi nhớ dữ liệu dựa vào việc duy trì điện tích nạp
vào tụ điện và như vậy việc đọc một bit nhớ làm nội dung bit này bị hủy.
Đây cũng là điều mà giải thích vì sao mỗi khi tắt nguồn máy tính là bộ nhớ
RAM bị xóa sạch. Vậy mỗi lần đọc và ghi thì bộ nhớ này phải viết lại nội dung ở ô nhớ đó.
1,3,2. Phân loại theo Laptop
- Có nhiều thế hệ RAM phổ biến trên laptop, chúng được thiết kế dành cho
laptop và phân loại như sau: SDR
SDR là chuẩn RAM đầu tiên xuất hiện trên những chiếc máy tính khoảng vào
những năm cuối thế kỷ 20. Nhược điểm của loại RAM này là tốc độ truy xuất khá
chậm, và dung lượng bộ nhớ tích hợp nhỏ. Chuẩn RAM SDR ngày nay không còn
được sử dụng nữa và được thay bởi các chuẩn RAM mới có tốc độ truy xuất tối ưu
và dung lượng bộ nhớ ram lớn hơn. DDR
Chuẩn RAM DDR (Double Date Rate SDRAM) ra đời vào khoảng năm 2000 để
thay thế cho SDR RAM và khắc phục những nhược điểm của loại ram này. Cụ thể
là DDR có tốc độ truy xuất dữ liệu gấp đôi SDR. Bên cạnh đó bộ nhớ cũng lớn hơn
rất nhiều. Sự ra đời của RAM này chính là nền tảng của các loại RAM khác ra đời.
Hiện nay chuẩn RAM này đã không sử dụng, chúng chỉ phổ biến từ năm 2000 đến 2004 mà thôi. DDR2
DDR2 là phiên bản nâng cấp của DDR, nên DDR2 có khả năng xử lý và dung
lượng bộ nhớ tích hợp cao hơn nhiều. Ngoài ra DDR2 còn giúp tiết kiệm một
lượng điện năng tiêu thụ đáng kể. Có nghĩa là mọi nhược điểm của DDR đều được
DDR2 khắc phục. Loại RAM này xuất hiện thay thế vào những năm 2003-2009. DDR3
DDR3 xuất hiện vào năm 2010, mặc dù chuẩn RAM này đã được nghiên cứu từ
năm 2007. Đây là chuẩn RAM nâng cấp và cải thiện từ DDR2 và đã cho tốc độ
truy xuất nhanh hơn, dung lượng bộ nhớ lớn hơn, tiết kiệm năng lượng hơn 30% so
với chuẩn DDR2 trước đây. Điều này đã làm cho DDR3 trở nên phổ biến và sử
dụng rộng rãi cho đến nay. DDR3L
Sau khi Intel và Kingston hợp tác với nhau và cho ra chuẩn RAM DDR3L. Đây là
chuẩn RAM sử dụng ít năng lượng hơn nên rất tiết kiệm điện năng. Chúng thường
xuất hiện trên các dòng máy tính cao cấp để giúp thời lượng Pin được kéo dài bởi
chúng dùng điện thế vào khoảng 1,35V, còn đối với RAM thông thường thì phải có điện thế 1.5V. DDR4
Vào năm 2015 thì chuẩn RAM DDR4 xuất hiện. Đây là chuẩn RAM mạnh mẽ nhất
cho đến nay. Với xung nhịp hơn hơn nên cho tốc độ xử lý vượt trội. Dung lượng
RAM có thể tích hợp lên đến 512GB. DDR4 hỗ trợ các chuẩn bao gồm 1600MHz,
1866MHz, 2133 MHz, 2400 MHz, 2666 MHz, 3200 MHz và cuối cùng là 4266 MHz.
1,4.Cấu tạo của RAM
- Cấu tạo của RAM gồm 5 bộ phận chính là: Bo mạch, vi xử lý, ngân hàng bộ
nhớ, chip SPD và bộ đếm. Chi tiết như sau: 1,4,1. Bo mạch
- Đây là bảng mạch bao gồm tất cả các thành phần của RAM, chúng kết nối
giữa các thành phần bộ nhớ và máy tính thông qua một mạch bán dẫn silicon. 1,4,2. Vi xử lý
- Không giống như DRAM thông thường (không đồng bộ), các hoạt động bộ
nhớ của SDRAM được đồng bộ hóa với vi xử lí nhằm đơn giản hóa giao
diện điều khiển và loại bỏ việc tạo tín hiệu không cần thiết.
1,4,3. Ngân hàng bộ nhớ
- Như đã thông tin khi định nghĩa RAM là gì, sản phẩm bao gồm ngân hàng
bộ nhớ có thành phần các mô-đun lưu trữ dữ liệu. Trong SDRAM, luôn có
hai hoặc nhiều ngân hàng bộ nhớ, cho phép một trong số đó có truy cập vào những ngân hàng khác. 1,4,4. Chip SPD
- SDRAM có chip SPD (serial presence detect) trên bo mạch chứa thông tin
về loại bộ nhớ, kích thước, tốc độ và thời gian truy cập. Con chip này cho
phép máy tính truy cập thông tin này khi khởi động. 1,4,5. Bộ đếm
- Bộ đếm trên chip theo dõi các địa chỉ cột để cho phép truy cập cụm tốc độ
cao. Nó sử dụng hai loại cụm tuần tự và xen kẽ.
1,5. Mục đích sử dụng RAM
- Máy tính sử dụng RAM để lưu trữ mã chương trình và dữ liệu trong suốt quá
trình thực thi. Đặc trưng tiêu biểu của RAM là có thể truy cập vào những vị
trí khác nhau trong bộ nhớ và hoàn tất trong khoảng thời gian tương tự,
ngược lại với một số kỹ thuật khác, đòi hỏi cần phải có một khoảng thời gian trì hoãn nhất định.
Chương 2: Nhiệm vụ của RAM.
RAM là nơi hệ điều hành, ứng dụng lưu trữ data để CPU có thể nhanh chóng
truy xuất. Tăng dung lượng RAM đồng nghĩa với việc giảm số lần CPU phải
lấy dữ liệu từ Hard Disk, một quá trình mất nhiều thời gian hơn đọc trực tiếp từ RAM
Thời gian truy xuất RAM được tính = ns trong khi đó thời gian truy xuất HD được tính = milis
Máy tính cá nhân cần 1 lượng RAM nhất định cho mỗi ứng dụng,càng
nhiều ứng dụng bạn mở, dung lượng RAM cần dùng càng nhiều. Vậy điều gì
sẽ xảy ra khi RAM đầy. Rất may là hệ điều hành của chúng ta được thiết kể
để xử lí trường hơpnj này. Khi RAM gần đầy hệ điều hành sẽ lấy bớt 1 phần
dữ liệu từ RAM và ghi vào ổ cứng, thường là phần ít được dùng nhất. Phần
HD dùng để ghi dữ liệu tạm thời này được gọi là PAGE FILE hay SWAP
FILE dịch sang tiếng việt có nghĩa là “Tập tin tráo đổi”.RAM của chúng ta
vì thế sẽ không bao giờ bị đầy nhưng cái giá phải trả sẽ là việc hệ thống hoạt
động ì ạch vì CPU phải lấy quá nhiều dữ liệu từ ổ cứng.
Một câu hỏi được đặt ra là vì sao máy tính của chúng ta không phải là một
cỗ máy chỉ có RAM thay luôn cho chức năng của ổ cứng vì RAM
Chương 3: Cách thức truy cập của RAM
1,6. Cấu tạo của một chip nhớ:
RAS ( Row Address Strobe ) Là tín hiệu để xác định địa chỉ nhớ theo hàng.
KHOA CNTT - KIẾN TRÚC MÁY TÍNH – RAM
CAS ( Column Address Strobe) là tín hiệu để xác định địa chỉ nhớ theo cột
Address Bus là đường truyền tín hiệu RAS và Cas.
Data Bus là đường truyền dữ liệu giữa Memory Controler và chip nhớ.
Khi cần truy xuất đến 1 địa chỉ nhớ bất kì Memory Controler sẽ gửi các tín
hiệu RAS và CAS tương xứng đến Chip nhớ tương ứng với dữ liệu cần lấy
1,7: Cách thức truy cập chip nhớ
Tín hiệu RAS sẽ được Mem Control truyền theo Address bus
Khi RoW Addr Latch nhận được tín hiệu RAS.
Nó sẽ chuyển tín hiệu này sang Row Address Decoder ( Bộ phận giải mã địa
chỉ nhớ theo hàng) để giải mã địa chỉ Row cần được truy xuất
Row này sẽ được kích hoạt
Sau đó tín hiệu CAS sẽ được gửi đến Column Address Latch và tương tự
Column cần được truy xuất được kích hoạt
ặc định là Write Enable Deactived dữ liệu sẽ được đọc theo Data Bus đi về Memory Controler
Chương 4: Cấu trúc hoạt động của DRAM
Cấu trúc hoạt động của DRAM Cấu trúc bên trong của DRAM có thể hình
dung như một mảng ô nhớ bit đơn, được minh họa như hình. Ở đây, 16384 ô
nhớ được sắp xếp thành ma trận 128 x128. Mỗi ô nhớ chiếm một vị trí riêng
biệt trong hàng và cột thuộc phạm vi ma trận
Có 14 đầu địa chỉ để chọn 1 trong 16384 ô nhớ (214 = 16384); những bit địa
chỉ thấp từ A0 đến A6 chọn hàng, còn những bit địa chỉ cao từ A7 đến A13
chọn cột. Mỗi địa chỉ 14 bit chọn ô nhớ riêng biệt để đọc ra hay ghi vào KẾT LUẬN:
RAM là nơi mà máy tính lưu trữ thông tin tạm thời để sau đó chuyển vào
CPU xử lý. RAM càng nhiều thì số lần CPU cần xử lý dữ liệu từ ổ cứng
càng ít đi, và hiệu suất toàn bộ hệ thống sẽ cao hơn. RAM là loại bộ nhớ
không thể thay đổi nên dữ liệu lưu trong nó sẽ biến mất khi bạn tắt máy tính.
Ngày nay, RAM đã nâng cao và sản xuất nhiều ở một hãng như: Samsung và
một số nhà sản xuất khác như Hynix Semiconductor cũng đã bắt tay vào sản
xuất chip nhớ DDR3. Hynix cho biết hãng sẽ bắt đầu đưa DDR3 vào sản
xuất thương mại trong quý III năm nay sau khi đã nhận được đầy đủ chứng thực từ phía Intel.
Từ đó cho ta thấy RAM là một phần quan trong trọng cấu tạo hệ diều hành của máy tính