RAM, ROM và các loại bộ nhớ
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| RAM/ræm/ | b bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên |
| ROM/rɒm/ | b bộ nhớ chỉ đọc |
| volatile/ˈvɒlətaɪl/ | dễ mất dữ liệu |
| non-volatile/nɒn ˈvɒlətaɪl/ | Không mất dữ liệu |
| firmware/ˈfɜːmweə/ | cứng phần mềm |
| bootstrap/ˈbuːtstræp/ | Chương trình khởi động |
| SRAM/ˈesræm/ | RAM tĩnh |
| DRAM/ˈdiːræm/ | RAM động |
| flip-flop/flɪp flɒp/ | flip-flop |
| capacitor/kəˈpæsɪtə/ | capacitor |
| refreshed/rɪˈfreʃt/ | refreshed |
| cache/kæʃ/ | cache |
| PROM/prɒm/ | PROM |
| EPROM/ˈiːprɒm/ | EPROM |
| EEPROM/ˌiːiːˈprɒm/ | EEPROM |
Bộ nhớ dệt bằng tay
- Máy tính dẫn đường Apollo bay lên Mặt Trăng giữ chương trình của nó trong bộ nhớ dây thừng từ tính: các sợi dây được luồn thủ công qua hoặc quanh những vòng từ tính nhỏ li ti, một lần luồn cho bit 1, lần khác cho bit 0.
- Sau khi dệt xong, không gì có thể thay đổi được. Đây là bộ nhớ chỉ đọc ở dạng thuần túy nhất, và điều đó có nghĩa là phần mềm bay phải hoàn thiện vài tháng trước khi phóng.
- Dữ liệu hoạt động của nó sống trong một bộ nhớ riêng biệt có thể xóa được, và bộ nhớ này mất hết mọi thứ khi mất điện.
- Mọi máy tính kể từ đó đều có hai loại bộ nhớ chính tương tự. Bài học này nói về việc phân biệt chúng và lựa chọn giữa hai loại.
RAM và ROM
- RAM (Random Access Memory - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) là dễ mất: nội dung của nó bị mất khi tắt nguồn. Nó chứa hệ điều hành, các chương trình đang chạy và dữ liệu của chúng, và liên tục được đọc và ghi.
- ROM (Read-Only Memory - Bộ nhớ chỉ đọc) là bền vững: nó giữ nguyên nội dung mà không cần nguồn điện. Nó được ghi một lần, và trong sử dụng bình thường thì chỉ được đọc.
- ROM chứa firmware và bootstrap khởi động máy tính, hoặc toàn bộ chương trình của hệ thống nhúng. RAM lớn và thường có thể mở rộng; ROM nhỏ và cố định.
RAM dễ mất và đọc/ghi; ROM bền vững và chỉ đọc
Phòng thí nghiệm thiết bị và lưu trữ
Phân loại các ví dụ về máy tính dựa trên công việc chúng thực hiện trong hệ thống.
悲惨 statement nào là đúng?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
RAM mất nội dung khi không có nguồn (mất điện); ROM giữ chúng (không mất điện).
ROM thường chứa:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ROM là bộ nhớ không mất điện và chỉ ghi một lần, vì vậy nó lưu trữ firmware khởi động. Các chương trình đang chạy sống trong RAM.
Ví dụ minh họa: hai câu hỏi yêu thích
- Giải thích tại sao máy tính có nhiều RAM hơn sẽ hoạt động tốt hơn. Nó có thể chứa nhiều chương trình và dữ liệu hơn trong bộ nhớ cùng lúc, nên ít phải hoán đổi giữa bộ nhớ và ổ đĩa, do đó chạy nhanh hơn.
- Nêu mục đích sử dụng ROM trong PC và máy giặt. Trong PC, mã khởi động kiểm tra phần cứng và tải hệ điều hành. Trong máy giặt, toàn bộ chương trình điều khiển, vốn không bao giờ thay đổi.
- Cả hai câu trả lời đều nêu cái gì được lưu trữ và tại sao nó phải ở đó.
Một máy tính có nhiều RAM hơn sẽ lưu trữ nhiều chương trình và dữ liệu cùng lúc, vì vậy nó swap ít hơn giữa bộ nhớ và ____, do đó chạy nhanh hơn.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Khi RAM đầy, hệ điều hành di chuyển các trang dữ liệu ra bộ nhớ thứ cấp và đưa chúng trở lại; mỗi thao tác swap chậm hơn hàng nghìn lần so với việc truy cập bộ nhớ.
Quy trình khởi động
- Bật nguồn. Bộ xử lý đọc các lệnh đầu tiên từ ROM, vì RAM vẫn còn trống.
- Firmware kiểm tra phần cứng, sau đó tải hệ điều hành từ bộ nhớ phụ vào RAM.
- Từ đó trở đi, bộ xử lý làm việc từ RAM. ROM khởi động hệ thống; RAM chứa công việc đang diễn ra.
Một mô-đun RAM: nhanh, dễ mất và trống cho đến khi firmware lấp đầy nó
Sắp xếp trình tự khởi động theo đúng thứ tự.
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
ROM là bộ nhớ không mất điện nên firmware có sẵn ngay khi bật nguồn; sau đó nó tải OS vào RAM tạm thời (mất điện).
SRAM và DRAM
- SRAM (Static RAM - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh) lưu mỗi bit trong một flip-flop gồm nhiều transistor. Nó nhanh và tiêu thụ ít năng lượng khi rảnh, nhưng đắt tiền và chứa ít bit hơn trên mỗi chip.
- DRAM (Dynamic RAM - Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động) lưu mỗi bit dưới dạng điện tích trên một tụ điện siêu nhỏ duy nhất với một transistor. Nó rẻ hơn và mật độ cao hơn, nhưng chậm hơn, và điện tích bị rò rỉ, nên mỗi ô nhớ phải được làm mới hàng nghìn lần mỗi giây.
- Vì vậy SRAM được dùng cho cache nhỏ, nhanh của bộ xử lý, và DRAM cho bộ nhớ chính lớn.
SRAM rất nhanh nhưng đắt tiền, do đó chủ yếu được dùng cho:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
SRAM (flip-flops) nhanh nhưng mật độ thấp, lý tưởng cho bộ nhớ đệm nhỏ và tốc độ cao. DRAM được dùng cho bộ nhớ chính lớn.
DRAM phải được làm mới (ghi lại) hàng nghìn lần mỗi giây để duy trì dữ liệu của nó.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
DRAM lưu mỗi bit dưới dạng điện tích trên tụ điện, vốn bị rò rỉ — vì vậy nó luôn cần được làm mới. SRAM không cần điều này.
Nối mỗi loại bộ nhớ với đặc điểm chính của nó.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Sự phân chia RAM/ROM dựa trên tính mất điện; sự phân chia SRAM/DRAM dựa trên tốc độ so với mật độ.
Ví dụ minh họa: tại sao bộ nhớ này lại nằm ở đây?
- Giải thích tại sao một hệ thống nhúng sử dụng DRAM làm bộ nhớ chính. Nó cần dung lượng bộ nhớ lớn với chi phí thấp trong không gian nhỏ, và yêu cầu tốc độ của nó ở mức độ vừa phải, nên DRAM rẻ hơn và có mật độ cao hơn là lựa chọn phù hợp.
- Giải thích tại sao bộ nhớ đệm (cache) của bộ xử lý lại là SRAM. Bộ nhớ đệm có kích thước nhỏ và phải nhanh nhất có thể, và SRAM không cần chu trình làm mới để làm chậm nó, do đó chi phí cao hơn mỗi bit là đáng trả.
- Một câu trả lời lập luận dựa trên chi phí và mật độ, câu còn lại dựa trên tốc độ. Hãy nói yếu tố nào quan trọng đối với thiết bị trong câu hỏi.
Tại sao một hệ thống nhúng sử dụng DRAM thay vì SRAM cho bộ nhớ chính? Chọn tất cả các đáp án áp dụng.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Chi phí và mật độ là ưu điểm của DRAM. Nó chậm hơn và的确 cần làm mới; thiết bị chấp nhận cả hai vì yêu cầu tốc độ của nó khá thấp.
PROM, EPROM và EEPROM
- PROM (Read-Only Memory Có Thể Lập Trình) được ghi một lần bởi người dùng bằng bộ lập trình, thông qua việc thiêu đốt cầu chì. Nó không thể xóa dữ liệu.
- EPROM (Read-Only Memory Có Thể Xóa Dữ Liệu Và Lập Trình Lại) được xóa bằng ánh sáng cực tím mạnh qua cửa sổ thạch anh, toàn bộ chip cùng lúc, và phải tháo khỏi mạch điện để thực hiện việc này.
- EEPROM (Read-Only Memory Có Thể Xóa Dữ Liệu Điện Tử Và Lập Trình Lại) được xóa và ghi lại bằng điện, từng byte một, trong khi vẫn nằm trong mạch. Bộ nhớ Flash là một biến thể được tối ưu hóa cho việc xóa toàn bộ khối nhanh chóng.
EEPROM khác với EPROM ở chỗ nó có thể:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
EEPROM bị xóa bằng điện từng byte một tại chỗ; EPROM cần ánh sáng UV để xóa toàn bộ chip; PROM chỉ ghi được một lần.
Ví dụ minh họa: "đưa ra hai điểm khác biệt"
- Nêu hai sự khác biệt giữa EPROM và EEPROM. Mỗi sự khác biệt được nêu rõ cho cả hai loại.
- EPROM được xóa bằng ánh sáng cực tím, trong khi EEPROM được xóa bằng tín hiệu điện tử.
- EPROM xóa toàn bộ chip cùng lúc và phải tháo khỏi mạch, trong khi EEPROM xóa từng byte một và vẫn giữ nguyên vị trí.
- Một sự khác biệt chỉ được nêu cho một phía thì chỉ được tính là một nửa điểm đáp án.
Nối mỗi loại ROM với cách thức xóa hoặc ghi lại.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Tên gọi đã nói lên tất cả: Có thể lập trình, Có thể xóa và lập trình lại, Có thể xóa bằng điện và lập trình lại.
Chọn bộ nhớ cho công việc cụ thể
- Bộ nhớ đệm (cache) của bộ xử lý: SRAM, vì nó phải nhanh nhất và có thể có kích thước nhỏ.
- Bộ nhớ chính của máy tính cá nhân, điện thoại hoặc hệ thống nhúng: DRAM, vì nó cần có dung lượng lớn và giá rẻ.
- Firmware có thể cần cập nhật tại hiện trường: EEPROM hoặc flash, để có thể cài đặt bản sửa lỗi mà không cần mở thiết bị.
- Firmware không bao giờ thay đổi, được sản xuất hàng triệu: mask ROM hoặc PROM, rẻ nhất và an toàn nhất.
Firmware của router có thể cần bản cập nhật bảo mật sau khi bán ra thị trường. Loại bộ nhớ nào nên chứa nó?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Nó phải tồn tại mà không có nguồn, nên không phải RAM, và nó phải có thể ghi lại tại chỗ, nên không phải PROM. EEPROM hoặc flash có thể được lập trình lại bằng điện mà không cần mở thiết bị.
Điểm số dễ mất
- Câu "ROM không thể ghi" chỉ đúng với mask ROM. PROM được ghi một lần; EPROM và EEPROM có thể ghi lại, theo các cách đã nêu ở trên.
- Việc làm mới (refresh) thuộc về DRAM duy nhất. SRAM giữ bit trong flip-flop và không cần làm mới.
- SRAM và DRAM là các loại RAM; PROM, EPROM và EEPROM là các loại ROM. Đừng trộn lẫn hai danh sách này.
- "Mất dữ liệu khi mất nguồn" (Volatile) liên quan đến nguồn điện, không phải tốc độ. Hãy nói "mất nội dung khi nguồn điện bị ngắt".
SRAM phải được làm mới hàng nghìn lần mỗi giây để giữ nội dung của nó.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Làm mới là yêu cầu của DRAM, vì điện tích của tụ điện bị rò rỉ. Một flip-flop giữ trạng thái của nó miễn là nguồn vẫn còn.
Bạn đã nắm vững
- RAM mất dữ liệu khi mất nguồn, đọc/ghi, chứa chương trình đang chạy; ROM không mất dữ liệu khi mất nguồn, chỉ đọc, chứa firmware; ROM khởi động hệ thống, RAM thực thi công việc
- SRAM dùng flip-flops, nhanh, không cần làm mới → cache; DRAM dùng tụ điện, mật độ cao hơn và rẻ hơn, cần làm mới → bộ nhớ chính
- PROM được ghi một lần; EPROM xóa bằng tia UV, toàn bộ chip, ngoài mạch; EEPROM xóa bằng điện, từng byte, trong mạch (flash = xóa khối)
- câu trả lời về "sự khác biệt" phải nêu cả hai phía; câu trả lời về "tại sao chọn bộ nhớ này" phải lập luận dựa trên tốc độ hoặc dựa trên chi phí và mật độ