Tầm quan trọng của bộ nhớ chính – main memory của máy tính

Bộ nhớ chính - primary memory là một phân đoạn của bộ nhớ máy tính mà bộ xử lý có thể truy cập trực tiếp. Trong hệ thống phân cấp bộ nhớ, bộ nhớ chính có thời gian truy cập ít hơn bộ nhớ phụ và lớn hơn bộ nhớ đệm. Nói chung, primary memory có dung lượng lưu trữ nhỏ hơn bộ nhớ phụ và lớn hơn bộ nhớ đệm.

• Nguyên tắc cơ bản của bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên từ tính (MRAM)
• Cài đặt RAM trong PC: hướng dẫn từng bước
• RAM và VRAM khác nhau như thế nào?
• Tại sao khởi động lại điện thoại khắc phục (hầu hết) sự cố?
• Cách kiểm tra dung lượng RAM tối đa của máy tính

Bộ nhớ chính (primary memory) là một phân đoạn của bộ nhớ máy tính mà bộ xử lý có thể truy cập trực tiếp. Trong hệ thống phân cấp bộ nhớ, bộ nhớ chính có thời gian truy cập ít hơn bộ nhớ phụ và lớn hơn bộ nhớ đệm. Nói chung, bộ nhớ chính có dung lượng lưu trữ nhỏ hơn bộ nhớ phụ và lớn hơn bộ nhớ đệm.

Sự cần thiết của main memory

Để nâng cao hiệu quả của hệ thống, bộ nhớ được tổ chức theo phương án mà hệ thống có thể sẵn sàng hoạt động trong thời gian ngắn nhất. Theo quy tắc này, tất cả các chương trình, tệp và dữ liệu được lưu trữ trong bộ lưu trữ thứ cấp lớn hơn và do đó có thời gian truy cập lớn hơn.

Bộ nhớ thứ cấp không thể được truy cập trực tiếp bởi CPU hoặc bộ xử lý.

Theo thứ tự, để thực thi bất kỳ tác vụ nào, hệ điều hành sẽ tải tác vụ đó trong main memory nhỏ hơn và có thể được truy cập trực tiếp bởi CPU. Vì main memory chỉ tải lên những tác vụ đó, nên CPU có thể truy cập một cách hiệu quả và điều này tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.

Tổ chức bộ nhớ này theo cách từng bước được gọi là Hệ thống phân cấp bộ nhớ.

Phân loại main memory

Main memory có thể được phân loại thành hai phần:

Bộ nhớ chỉ đọc (ROM)

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM)

Bộ nhớ chỉ đọc

Bất kỳ dữ liệu nào không cần thay đổi đều được lưu trữ trong ROM. ROM bao gồm những chương trình chạy khi khởi động hệ thống (được gọi là chương trình bootstrap khởi tạo HĐH) cùng với dữ liệu như thuật toán mà HĐH yêu cầu. Mọi thứ được lưu trữ trong ROM không thể thay đổi hoặc thay đổi.

Các loại ROM:

ROM có thể được phân loại thành 4 loại dựa trên hành vi của chúng:

• MROM: ROM có mặt nạ là ROM được cài đặt sẵn và được lập trình sẵn. Bất kỳ nội dung nào đã được viết ra đều không thể thay đổi được.
• PROM: ROM có thể lập trình có thể được sửa đổi một lần bởi người dùng. Người dùng mua một PROM trống và viết nội dung mong muốn nhưng nội dung một khi đã viết thì không thể thay đổi được.
• EPROM: Nội dung ROM có thể xóa và có thể lập trình có thể được thay đổi bằng cách xóa nội dung ban đầu có thể được thực hiện bằng cách cho EPROM tiếp xúc với bức xạ UV. Việc tiếp xúc với ánh sáng cực tím này sẽ làm tiêu hao điện tích trên ROM và nội dung có thể được viết lại trên đó.
• EEPROM: Nội dung ROM có thể lập trình và có thể xóa bằng điện. Tuy nhiên, có thể xóa từng byte một thay vì xóa tất cả trong một lần. Do đó, lập trình lại EEPROM là một quá trình chậm.

Bộ nhớ truy cập tạm thời

Bất kỳ quy trình nào trong hệ thống cần được thực thi đều được tải vào RAM và được CPU xử lý theo Hướng dẫn trong chương trình. Giống như khi chúng ta nhấn vào các ứng dụng như trình duyệt, đầu tiên mã trình duyệt sẽ được Hệ điều hành tải vào RAM sau đó CPU sẽ thực thi và mở trình duyệt lên.

Các loại RAM:

RAM có thể được phân loại thành SRAM (RAM tĩnh) và DRAM (RAM động) dựa trên hành vi của chúng:

• DRAM: RAM động hoặc DRAM cần làm mới định kỳ sau vài mili giây để giữ lại dữ liệu. DRAM được tạo thành từ các tụ điện và bóng bán dẫn và sự rò rỉ điện tích từ các tụ điện và DRAM cần được sạc định kỳ. DRAM được sử dụng rộng rãi trong PC gia đình và máy chủ vì nó rẻ hơn SRAM.
• SRAM: RAM tĩnh hoặc SRAM sẽ lưu giữ dữ liệu miễn là nguồn điện được cung cấp cho hệ thống. SRAM sử dụng các mạch tuần tự giống như một flip-flop để lưu trữ và do đó không cần phải làm mới định kỳ. SRAM đắt tiền và do đó chỉ được sử dụng khi tốc độ là ưu tiên hàng đầu.

Main memory có thể tự xoá?

Nội dung của main memory có thể biến mất hoặc không biến mất khi mất điện tùy thuộc vào việc nó được lưu trữ trong RAM hay ROM.

Nội dung của ROM về bản chất là cố định, chúng được lưu trữ ngay cả khi mất điện.

Nội dung của RAM có tính chất không ổn định, nó sẽ mất đi khi mất điện.

Khi bộ nhớ cache ra đời?

Dữ liệu trong main memory có thể được truy cập nhanh hơn bộ nhớ phụ nhưng thời gian truy cập của bộ nhớ chính thường là vài micro giây, trong khi CPU có khả năng thực hiện các thao tác tính bằng nano giây. Do thời gian trễ giữa truy cập dữ liệu và hoạt động của hiệu suất dữ liệu của hệ thống giảm do CPU không được sử dụng đúng cách, nó có thể không hoạt động trong một thời gian. Để giảm thiểu khoảng cách thời gian này, một đoạn bộ nhớ mới được ra mắt là bộ nhớ đệm (cache).

Quỳnh Anh (dịch và tổng hợp từ ecomputernotes.com; geeksforgeeks.org)

Link bài gốc: 

https://ecomputernotes.com/fundamental/input-output-and-memory/primary-memory

https://www.geeksforgeeks.org/primary-memory/

Tin liên quan:

• Sai lầm khiến bạn dễ nản khi học lập trình và cách vượt qua
• FUNiX mở rộng hợp tác tại Nhật, thêm cơ hội việc làm cho học viên
• Xây dựng văn hóa học tập: Biến suy thoái thành cơ hội
• Chuyện nữ sinh học trực tuyến để tốt nghiệp đại học sớm
• 5 cách tìm việc IT khôn ngoan cho người ít kinh nghiệm
• Nhân sự nghỉ việc từ công ty lớn khó khăn thích nghi với startup
• Những lưu ý quan trọng dành cho bạn khi chuyển ngành học
• Tại sao CNTT là lĩnh vực nghề nghiệp hấp dẫn hiện nay
• Các yếu tố quan trọng quyết định thành công trong sự nghiệp IT