Bài này đề cập đến bộ nhớ máy tính; về bộ nhớ sinh học, xem bài trí nhớ; về thiết bị nhớ cầm tay, xem bài thẻ nhớ.
Bộ nhớ máy tính [tiếng Anh: Computer data storage], thường được gọi là ổ nhớ [storage] hoặc bộ nhớ [memory], là một thiết bị công nghệ bao gồm các phần tử máy tính và lưu trữ dữ liệu, được dùng để duy trì dữ liệu số. Nó là một linh kiện cơ bản có chức năng cốt lõi của các máy tính.
Bộ nhớ máy tính bao gồm các bộ nhớ điện tĩnh [non-volatile memory] để lưu trữ được dữ liệu của máy tính một cách lâu dài [khi kết thúc một phiên làm việc của máy tính thì dữ liệu không bị mất đi], hoặc bộ nhớ điện động [volatile memory] để lưu dữ liệu tạm thời trong quá trình làm việc của máy tính [khi kết thúc một phiên làm việc của máy tính thì bộ nhớ này bị mất hết dữ liệu].
Các thiết bị lưu trữ dữ liệu cho bộ nhớ lâu dài bao gồm: Đĩa cứng, Đĩa mềm, Đĩa quang, Băng từ, ROM, các loại bút nhớ...
Các thiết bị lưu trữ dữ liệu tạm thời trong quá trình làm việc: RAM máy tính, Cache...
Hầu hết các bộ nhớ nêu trên thuộc loại bộ nhớ có thể truy cập dữ liệu ngẫu nhiên, riêng băng từ là loại bộ nhớ truy cập tuần tự.
Bộ nhớ máy tính có thể chia thành hai dạng: Bộ nhớ trong [main memory] và bộ nhớ ngoài [external storage].
Mục lục
- 1 Chức năng
- 2 Phân cấp lưu trữ
- 2.1 Bộ nhớ trong
- 2.2 Bộ nhớ ngoài
- 3 Cách thức lưu trữ
- 4 Tham khảo
Nếu không có một số lượng đáng kể bộ nhớ, một máy tính sẽ chỉ có thể thực hiện các hoạt động cố định và ngay lập tức xuất kết quả. Nó sẽ phải được cấu hình lại để thay đổi hành vi của nó. Điều này được chấp nhận cho các thiết bị như máy tính bỏ túi, bộ xử lý tín hiệu số và các thiết bị chuyên dụng khác. Máy tính Von Neumann khác biệt ở chỗ có một bộ nhớ trong đó chúng lưu trữ các lệnh vận hành và dữ liệu của chúng[1]:20. Các máy tính von Neumann linh hoạt hơn ở chỗ chúng không cần phải cấu hình lại phần cứng của chúng cho mỗi chương trình mới, nhưng có thể được lập trình lại đơn giản với lệnh trong bộ nhớ mới; chúng cũng có xu hướng đơn giản hơn để thiết kế, trong đó một bộ xử lý tương đối đơn giản có thể giữ trạng thái giữa các tính toán liên tiếp để xây dựng các kết quả thủ tục phức tạp. Hầu hết các máy tính hiện đại đều là máy von Neumann.
Bộ nhớ trongSửa đổi
Bộ nhớ trong được hiểu là các loại bộ nhớ nằm nội bộ bên trong thùng máy. Còn có tên gọi khác là bộ nhớ chính [Main Memory]
- Bộ nhớ đệm nhanh [cache memory]:
- Tốc độ truy xuất nhanh;
- Thường nằm trong CPU, một số cache cũ có thể nằm ngoài CPU: như các cache trên đế cắm kiểu slot 1, hoặc cache dạng thanh, có thể tháo rời giống như các thanh RAM ngày nay;
- Bao gồm Cache L1 và Cache L2, Cache L3 [L3 chỉ có ở một số CPU] có tốc độ truy xuất gần bằng tốc độ truyền dữ liệu trong CPU;
- Bộ nhớ chính [Main Memory]:
- Bộ nhớ RAM [Random Access Memory], hay Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên: Tốc độ truy cập nhanh, lưu trữ dữ liệu tạm thời, dữ liệu sẽ bị mất đi khi bị cắt nguồn điện;
- Bộ nhớ ROM [Read Only Memory], hay Bộ nhớ chỉ đọc: Lưu trữ các chương trình mà khi mất nguồn điện cung cấp sẽ không bị [xóa] mất. Ngày nay còn có công nghệ FlashROM tức bộ nhớ ROM không những chỉ đọc mà còn có thể ghi lại được, nhờ có công nghệ này BIOS được cải tiến thành FlashBIOS.
- Bộ nhớ ảo [Virtual Memory];
Bộ nhớ ngoàiSửa đổi
Bộ nhớ ngoài được hiểu là bộ nhớ máy tính gắn bên ngoài, có thể dùng để mang đi lại được giữa các máy tính.
Bao gồm:
- Bộ nhớ từ: đĩa cứng, Đĩa mềm,...
- Bộ nhớ quang: CD, DVD,...
- Bộ nhớ bán dẫn: flash disk, thẻ nhớ...
- Các loại bộ nhớ dựa trên công nghệ Flash ROM: Kết hợp với chuẩn giao tiếp máy tính USB [Universal Serial Bus] tạo ra các bộ nhớ máy tính di động thuận tiện và đa năng như: Các thiết bị giao tiếp USB lưu trữ dữ liệu, thiết bị giao tiếp USB chơi nhạc số, chơi video số; khóa bảo mật qua giao tiếp USB; thẻ nhớ... Dung lượng thiết bị lưu trữ Flash ROM đã lên tới 32GB [Samsung,Intel công bố năm 2005], trong tương lai, có thể Flash ROM sẽ dần thay thế các ổ đĩa cứng, các loại đĩa CD, DVD...
- Cách phân biệt trong và ngoài như trên chỉ mang tính tương đối. Ví dụ các loại ổ cứng, ổ đĩa CD có thể gắn ngoài [qua giao tiếp USB, DATA]tốc độ truy cập nhanh. Ổ đĩa mềm có thể đặt vào máy, lấy ra khỏi máy dễ dàng. dung lượng nhỏ tốc độ quay chậm, tốc độ truy cập chậm. Đĩa CD và USB là những thiết bị nhớ có dung lượng tương đối cao đến hàng trăm MB hoặc vài GB.
Bài chi tiết: Lưu trữ dữ liệu
| Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Lưu trữ dữ liệu máy tính. |
- ^ Patterson, David A.; Hennessy, John L. [2005]. Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface [ấn bản 3]. Amsterdam: Morgan Kaufmann Publishers. ISBN1-55860-604-1. OCLC56213091.
Dữ liệu cũng là một khái niệm rất trừu tượng, là thông tin đã được đưa vào máy tính.
1. Khái niệm thông tin và dữ liệu
- Thông tin là một khái niệm rất trừu tượng. Thông tin được hiểu như là sự thông báo, trao đổi, giải thích về một đối tượng nào đó và thường được thể hiện dưới dạng các tín hiệu như chữ số, chữ viết, âm thanh, dòng điện... Chẳng hạn thông tin về kết quả học tập của học sinh được giáo viên chủ nhiệm ghi trong sổ liên lạc giúp cho các bậc phụ huynh biết về tình hình học tập của con em mình.
Nói một cách tổng quát, thông tin là sự hiểu biết của con người về một thực thể nào đó, có thể thu thập, lưu trữ, xử lí được.
- Dữ liệu cũng là một khái niệm rất trừu tượng, là thông tin đã được đưa vào máy tính. Dữ liệu sau khi tập hợp lại và xử lí sẽ cho ta thông tin. Hay nói cách khác, dữ liệu là thông tin đã được mã hoá trong máy tính. Chẳng hạn, con số điểm thi là một dữ liệu hoặc con số về nhiệt độ trong ngày là một dữ liệu, hình ảnh về con người, phong cảnh cũng là những dữ liệu,...
2. Đơn vị đo thông tin
Đơn vị cơ bản đo thông tin là bit [Binary digit]. Bit là dung lượng nhỏ nhất tại mỗi thời điểm có thể ghi được hoặc là kí hiệu 0 hoặc là kí hiệu 1. Hai kí hiệu này dùng để biểu diễn thông tin trong máy tính.
Ngoài đơn vị bit nói trên, đơn vị đo thông tin thường dùng là byte và 1 byte bằng 8 bit. Ta có các đơn vị đo thông tin như sau:
|
1 byte |
= 8 bit. |
|
|
1 kilôbai [kB] |
= 1024 byte |
= 210 byte. |
|
1 mêgabai [MB] |
= 1024 kB |
= 210kB. |
|
1 gigabai [GB] |
= 1024 MB |
= 210MB. |
|
1 têrabai [TB] |
= 1024 GB |
= 210GB. |
|
1 pêtabai [PB] |
= 1024 TB |
= 210TB. |
3. Các dạng thông tin
Chúng ta, có thể phân loại thông tin thành hai loại: số [số nguyên, số thực...] và phi số [văn bản, âm thanh, hình ảnh...]
4. Mã hoá thông tin trong máy tính
Muốn máy tính xử lí được, thông tin phải được biến đổi thành một dãy bit. Cách biến đổi như vậy được gọi là mã hoá thông tin.
Để mã hoá thông tin dạng văn bản người ta dùng bộ mã ASCII sử dụng tám bit để mã hoá kí tự. Trong bộ mã ASCII, các kí tự được đánh số từ 0 đến 255 và các kí hiệu này được gọi là mã ASCII thập phân của kí tự.
Người ta đã xây dựng bộ mã Unicode sử dụng 16 bit để mã hoá vì bộ mã ASCII chỉ mã hoá được 256 kí tự, chưa đủ để mã hoá đồng thời các bảng chữ cái của các ngôn ngữ trên thế giới. Bộ mã Unicode có thể mã hoá được 65536 kí tự khác nhau. Nó cho phép thể hiện trong máy tính văn bản của hầu hết các ngôn ngữ trên thế giới bằng một bộ mã. Đây là bộ mã chung để thể hiện các văn bản hành chính.
Thông tin tuy có nhiều dạng khác nhau nhưng đều được lưu trữ và xử lí trong máy tính chỉ ở một dạng chung đó là mã nhị phân.
5. Biểu diễn thông tin trong máy tính
a] Biểu diễn thông tin loại số
• Hệ đếm: Hệ đếm được hiểu như tập các kí hiệu và qui tắc sử dụng tập kí hiệu đó để biểu diễn và xác định giá trị các số. Có hệ đếm phụ thuộc vị trí và hệ đếm không phụ thuộc vị trí.
Hệ đếm La Mã là hệ đếm không phụ thuộc vị trí, đó là các chữ cái: I=1; V=5; X=10; L=50; C=100; D=500; M=1000; Hệ này thường ít dùng, chỉ dùng để đánh số chương, mục, đánh số thứ tự...
Các hệ đếm thường dùng là các hệ đếm phụ thuộc vị trí. Bất kì một số tự nhiên b nào lớn hơn 1 đều có thể chọn làm cơ số cho một hệ đếm. Trong các hệ đếm này, số lượng các kí hiệu được sử dụng bằng cơ số của hệ đếm đó. Các kí hiệu được dùng cho hệ đếm đó có các giá trị tương ứng: 0, 1,..., b-1.
i] Hệ thập phân [hệ cơ số 10] sử dụng tập kí hiệu gồm 10 chữ số: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Giá trị của mỗi chữ số phụ thuộc vào vị trí của nó trong biểu diễn.
ii] Các hệ đếm thường dùng trong Tin học
- Hệ nhị phân [hệ cợ số 2] chỉ dùng 2 kí hiệu là chữ số 0 và chữ số 1.
Ví dụ: 1012 = Ix22 + 0x21 + 1x2°= 510.
- Hệ cơ số mười sáu [Hệ Hexa], sử dụng các kí hiệu: 0, 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, trong đó A, B, C, D, E, F có giá trị tương ứng là 10, 11, 12, 13, 14, 15 trong hệ thập phân.
iii] Biểu diễn số nguyên
Một byte biểu diễn được số nguyên trong phạm vi -127 đến 127.
iv] Biểu diễn số thực
Dùng dấu chấm[.] để ngăn cách giữa phần nguyên và phần thập phân. Mọi số thực đều có thể biểu diễn dưới dạng ±M X 10+K [dạng dấu phẩy động].
b] Biểu diễn thông tin loại phi số
• Biểu diễn văn bản: Dùng một dãy bit để biểu diễn một kí tự [mã ASCII của kí tự đó]
• Các dạng khác: xử lí âm thanh, hình ảnh... thành dãy các bit
• Nguyên lí mã hoá nhị phân
Thông tin có nhiều dạng khác nhau như số, văn bản, hình ảnh, âm thanh... Khi dựa vào máy tính, chúng đều biến đổi thành dạng chung - dãy bit. Dãy bit là mã nhị phân của thông tin mà nó biểu diễn.
Loigiaihay.com