Hệ thống nhớ của máy tính bao gồm những gì ?

Sự khác biệt cơ bản nhất là giữa các linh kiện trong Hệ thống nhớ máy tính là giữa bộ nhớ chính – thường được gọi là bộ nhớ hệ thống – và bộ nhớ thứ cấp, thường được gọi là lưu trữ.

Bộ nhớ máy tính là một thuật ngữ chung cho tất cả các loại công nghệ lưu trữ dữ liệu khác nhau mà máy tính có thể sử dụng, bao gồm RAM, ROM và bộ nhớ flash.

Một số loại bộ nhớ máy tính được thiết kế với tốc độ rất nhanh, có nghĩa là bộ xử lý trung tâm (CPU) có thể truy cập dữ liệu được lưu trữ ở đó rất nhanh. Các loại khác được thiết kế với chi phí rất thấp, do đó, lượng lớn dữ liệu có thể được lưu trữ ở đó một cách kinh tế.

Một cách khác mà bộ nhớ máy tính có thể thay đổi là một số loại không biến động , có nghĩa là chúng có thể lưu trữ dữ liệu trên cơ sở lâu dài ngay cả khi không có nguồn điện. Và một số loại dễ bay hơi , thường nhanh hơn, nhưng sẽ mất tất cả dữ liệu được lưu trữ trên chúng ngay khi tắt nguồn.

Một hệ thống máy tính được xây dựng bằng cách sử dụng kết hợp các loại bộ nhớ máy tính này và cấu hình chính xác có thể được tối ưu hóa để tạo ra tốc độ xử lý dữ liệu tối đa hoặc chi phí tối thiểu hoặc một số thỏa hiệp giữa hai loại.

Hệ thống nhớ của máy tính bao gồm những gì ?

Mặc dù tồn tại nhiều loại bộ nhớ trong máy tính, sự khác biệt cơ bản nhất là giữa bộ nhớ chính, thường được gọi là bộ nhớ hệ thống và bộ nhớ thứ cấp, thường được gọi là lưu trữ.

Sự khác biệt chính giữa bộ nhớ chính và bộ nhớ phụ là tốc độ truy cập.

  • Bộ nhớ chính bao gồm ROM và RAM, và được đặt gần CPU trên bo mạch chủ máy tính, cho phép CPU đọc dữ liệu từ bộ nhớ chính rất nhanh. Nó được sử dụng để lưu trữ dữ liệu mà CPU cần ngay lập tức để không phải chờ đợi nó được gửi.
  • Ngược lại, bộ nhớ thứ cấp thường nằm trong một thiết bị lưu trữ riêng biệt, chẳng hạn như ổ đĩa cứng hoặc ổ cứng thể rắn (SSD), được kết nối với hệ thống máy tính trực tiếp hoặc qua mạng. Chi phí cho mỗi gigabyte của bộ nhớ thứ cấp thấp hơn nhiều, nhưng tốc độ đọc và ghi chậm hơn đáng kể.

Trong nhiều giai đoạn phát triển của máy tính, một loạt các loại bộ nhớ máy tính đã được triển khai, mỗi loại có điểm mạnh và điểm yếu riêng.

Các loại bộ nhớ chính: RAM và ROM 

Có hai loại bộ nhớ chính:

  1. RAM, hoặc bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên
  2. ROM, hoặc bộ nhớ chỉ đọc

Chúng ta hãy nhìn sâu vào cả hai loại bộ nhớ.

1) Bộ nhớ máy tính RAM

RAM từ viết tắt xuất phát từ thực tế là dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên có thể được truy cập – như tên cho thấy – theo bất kỳ thứ tự ngẫu nhiên nào. Hoặc, nói cách khác, bất kỳ bit dữ liệu ngẫu nhiên nào cũng có thể được truy cập nhanh như bất kỳ bit nào khác.

Điều quan trọng nhất để hiểu về RAM là bộ nhớ RAM rất nhanh, nó có thể được ghi cũng như đọc, nó rất dễ bay hơi (vì vậy tất cả dữ liệu được lưu trữ trong bộ nhớ RAM bị mất khi mất điện) và cuối cùng, nó là rất đắt so với tất cả các loại bộ nhớ thứ cấp về chi phí cho mỗi gigabyte. Chính vì chi phí RAM tương đối cao so với các loại bộ nhớ thứ cấp mà hầu hết các hệ thống máy tính đều sử dụng cả bộ nhớ chính và bộ nhớ phụ.

Dữ liệu cần thiết cho quá trình xử lý sắp xảy ra sẽ được chuyển đến RAM, nơi nó có thể được truy cập và sửa đổi rất nhanh, để CPU không bị chờ đợi. Khi dữ liệu không còn cần thiết, nó được chuyển sang bộ nhớ thứ cấp chậm hơn nhưng rẻ hơn và không gian RAM được giải phóng được lấp đầy với đoạn dữ liệu tiếp theo sắp được sử dụng.

Các loại RAM

  • DRAM : DRAM là viết tắt của Dynamic RAM và đây là loại RAM phổ biến nhất được sử dụng trong máy tính. Loại cũ nhất được gọi là DRAM tốc độ dữ liệu đơn (SDR), nhưng các máy tính mới hơn sử dụng DRAM tốc độ dữ liệu kép (DDR) nhanh hơn. DDR có nhiều phiên bản bao gồm DDR2, DDR3 và DDR4, cung cấp hiệu năng tốt hơn và tiết kiệm năng lượng hơn DDR. Tuy nhiên, các phiên bản khác nhau không tương thích, do đó không thể trộn DDR2 với DDR3 DRAM trong hệ thống máy tính. DRAM bao gồm một bóng bán dẫn và một tụ điện trong mỗi tế bào.
  • SRAM : SRAM là viết tắt của RAM tĩnh, và nó là một loại RAM đặc biệt nhanh hơn DRAM, nhưng đắt hơn và bulker, có sáu bóng bán dẫn trong mỗi ô. Vì những lý do đó, SRAM thường chỉ được sử dụng làm bộ đệm dữ liệu trong chính CPU hoặc làm RAM trong các hệ thống máy chủ rất cao cấp. Bộ đệm SRAM nhỏ của dữ liệu cần thiết nhất có thể dẫn đến cải thiện tốc độ đáng kể trong hệ thống

Sự khác biệt chính giữa DRAM và SRAM là SRAM nhanh hơn DRAM – có thể nhanh hơn hai đến ba lần – nhưng đắt hơn và cồng kềnh hơn. SRAM thường có sẵn tính bằng megabyte, trong khi DRAM được mua theo gigabyte.

DRAM sử dụng nhiều năng lượng hơn SRAM vì nó liên tục cần được làm mới để duy trì tính toàn vẹn dữ liệu, trong khi SRAM – mặc dù không ổn định – không cần làm mới liên tục khi được cấp nguồn.

2) Bộ nhớ máy tính ROM

ROM là viết tắt của bộ nhớ chỉ đọc và tên bắt nguồn từ thực tế là trong khi dữ liệu có thể được đọc từ loại bộ nhớ máy tính này, dữ liệu thường không thể được ghi vào nó. Đây là một loại bộ nhớ máy tính rất nhanh thường được cài đặt gần CPU trên bo mạch chủ.

ROM là một loại bộ nhớ không bay hơi, có nghĩa là dữ liệu được lưu trong ROM vẫn tồn tại trong bộ nhớ ngay cả khi không nhận được nguồn điện – ví dụ như khi máy tính bị tắt. Theo nghĩa đó, nó tương tự như bộ nhớ thứ cấp, được sử dụng để lưu trữ lâu dài.

Khi máy tính được bật, CPU có thể bắt đầu đọc thông tin được lưu trữ trong ROM mà không cần trình điều khiển hoặc phần mềm phức tạp khác để giúp nó giao tiếp. ROM thường chứa “mã bootstrap”, đây là bộ hướng dẫn cơ bản mà máy tính cần thực hiện để nhận biết hệ điều hành được lưu trữ trong bộ nhớ thứ cấp và tải các phần của hệ điều hành vào bộ nhớ chính để có thể khởi động và sẵn sàng để sử dụng.

ROM cũng được sử dụng trong các thiết bị điện tử đơn giản hơn để lưu trữ phần sụn chạy ngay khi thiết bị được bật.

Các loại ROM

ROM có sẵn trong một số loại khác nhau, bao gồm cả PROM, EPROM và EEPROM.

  • PROM là viết tắt của Bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình và nó khác với ROM thật ở chỗ ROM được lập trình (tức là có dữ liệu được ghi vào nó) trong quá trình sản xuất, PROM được sản xuất ở trạng thái trống và sau đó được lập trình sau một lập trình viên hoặc ổ ghi.
  • EPROM là viết tắt của Bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình xóa được, và như tên cho thấy, dữ liệu được lưu trữ trong EPROM có thể bị xóa và EPROM được lập trình lại. Xóa EPROM liên quan đến việc loại bỏ nó khỏi máy tính và phơi nó ra ánh sáng cực tím trước khi đốt lại nó.
  • EEPROM là viết tắt của Bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình có thể xóa bằng điện, và điểm khác biệt giữa EPROM và EEPROM là hệ thống máy tính có thể bị xóa và ghi vào hệ thống máy tính mà nó được cài đặt. Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp, quá trình ghi bị chậm, do đó, thông thường chỉ được thực hiện để cập nhật mã chương trình như phần sụn hoặc mã BIOS trên cơ sở thỉnh thoảng

Một cách khó hiểu, bộ nhớ flash NAND (như được tìm thấy trong thẻ nhớ USB và ổ đĩa trạng thái rắn) là một loại EEPROM, nhưng flash NAND được coi là bộ nhớ thứ cấp.

Các loại bộ nhớ thứ cấp

Bộ nhớ thứ cấp bao gồm nhiều phương tiện lưu trữ khác nhau có thể được gắn trực tiếp vào hệ thống máy tính. Bao gồm các:

  • Ổ đĩa cứng HDD
  • Ổ đĩa trạng thái rắn (SSD)
  • Ổ đĩa quang (CD hoặc DVD)
  • Ổ đĩa băng

Bộ nhớ thứ cấp cũng bao gồm:

  • Mảng lưu trữ bao gồm mảng flash 3D NAND được kết nối qua mạng vùng lưu trữ ( SAN )
  • Các thiết bị lưu trữ có thể được kết nối qua mạng thông thường (được gọi là lưu trữ gắn liền với mạng hoặc NAS )

Có thể cho rằng lưu trữ đám mây cũng có thể được gọi là bộ nhớ thứ cấp.

Sự khác biệt giữa RAM và ROM

ROM:

  • Không bay hơi
  • Đọc nhanh
  • Thường được sử dụng với số lượng nhỏ
  • Không thể được viết để nhanh chóng
  • Được sử dụng để lưu trữ hướng dẫn khởi động hoặc chương trình cơ sở
  • Tương đối đắt cho mỗi megabyte được lưu trữ so với RAM

RAM:

  • Bay hơi
  • Nhanh chóng để đọc và viết
  • Được sử dụng làm bộ nhớ hệ thống để lưu trữ dữ liệu (bao gồm mã chương trình) mà CPU cần xử lý sắp xảy ra
  • Tương đối rẻ trên mỗi megabyte được lưu trữ so với ROM, nhưng tương đối đắt so với bộ nhớ thứ cấp

Công nghệ gì giữa bộ nhớ chính và phụ?

Trong năm ngoái, một phương tiện bộ nhớ mới có tên 3D XPoint đã được phát triển với các đặc điểm nằm giữa bộ nhớ chính và bộ nhớ phụ.

3D XPoint đắt hơn nhưng nhanh hơn bộ nhớ thứ cấp và chi phí thấp hơn nhưng chậm hơn RAM. Nó cũng là một loại bộ nhớ không bay hơi.

Những đặc điểm này có nghĩa là nó có thể được sử dụng thay thế cho RAM trong các hệ thống cần bộ nhớ hệ thống quá lớn, quá tốn kém để xây dựng bằng RAM (như hệ thống lưu trữ cơ sở dữ liệu trong bộ nhớ). Sự đánh đổi là các hệ thống như vậy không được hưởng hiệu suất đầy đủ khi sử dụng RAM.

Do 3D XPoint không biến động, nên các hệ thống sử dụng 3D XPoint cho bộ nhớ hệ thống có thể hoạt động trở lại sau khi mất điện hoặc gián đoạn khác rất nhanh, mà không cần phải đọc lại tất cả dữ liệu vào bộ nhớ hệ thống từ bộ nhớ phụ.  

Cảm ơn đã đọc bài, hãy chia sẻ bài viết này cho bạn bè của bạn
Cảm ơn bạn đã dành thời gian đọc, Chúng tôi sẽ rất vui khi biết suy nghĩ cảm nhận của bạn

Leave a reply

Nhanh như Chớp