FE Master 2026

DAY 5🇯🇵 メモリ階層

Bộ nhớ (Memory)

Quảng cáo • Advertisement

📢 Sponsor Ad

Google AdSense

🎯 Mục tiêu bài học

Sau bài này, bạn sẽ hiểu tháp bộ nhớ, sự khác nhau giữa RAM/ROM/Cache, và cách tính thời gian truy cập — kiến thức bắt buộc trong thi FE.

1. Tháp bộ nhớ (Memory Hierarchy)

🏠 Ví dụ: Hệ thống lưu trữ giống như phòng làm việc

Register = Tay bạn: rất nhanh, nhưng chỉ cầm được ít đồ.

Cache = Mặt bàn: gần tay, để đồ hay dùng.

RAM = Tủ sách trong phòng: nhiều hơn, nhưng phải đứng dậy lấy.

Ổ cứng (SSD/HDD) = Kho hàng: rất nhiều, nhưng phải đi xa mới lấy được.

Tầng	Loại	Tốc độ	Dung lượng	Giá/GB
1 🔥	Register (CPU)	~0.5ns	Vài byte	Cực đắt
2 ⚡	Cache L1/L2/L3	~1-20ns	KB → MB	Rất đắt
3 💨	RAM (Bộ nhớ chính)	~50-100ns	GB	Trung bình
4 🐌	SSD	~0.1ms	TB	Rẻ
5 🐢	HDD	~5-10ms	TB	Rất rẻ

2. RAM vs ROM — Phân biệt rõ ràng

Đặc điểm	RAM	ROM
Tên đầy đủ	Random Access Memory	Read Only Memory
Đọc/Ghi	Đọc + Ghi	Chỉ đọc (ghi 1 lần)
Tắt điện	❌ Mất dữ liệu (Volatile)	✅ Giữ dữ liệu (Non-volatile)
Dùng cho	Chương trình đang chạy	BIOS, Firmware
Tốc độ	Nhanh	Chậm hơn RAM

⚠️ DRAM vs SRAM (Hay ra thi!)

DRAM (Dynamic): Cần nạp lại (refresh) liên tục → dùng làm RAM chính. Rẻ, dung lượng lớn.

SRAM (Static): Không cần refresh → dùng làm Cache. Đắt, nhanh gấp 5-10 lần DRAM.

3. Cache — Tại sao máy tính nhanh?

Cache là bộ nhớ đệm giữa CPU và RAM. CPU luôn tìm dữ liệu trong cache trước:

Cache Hit ✅: Tìm thấy → xử lý ngay (nhanh).
Cache Miss ❌: Không tìm thấy → phải đọc từ RAM (chậm hơn 50-100 lần).

Hit Rate = Cache Hit / Tổng truy cập × 100%

💡 Công thức tính thời gian truy cập trung bình — BẮT BUỘC NHỚ!

T = h × Tc + (1 - h) × Tm

Trong đó: h = Hit Rate, Tc = thời gian cache, Tm = thời gian RAM

Ví dụ 1: h = 90%, Tc = 10ns, Tm = 100ns → T = 0.9×10 + 0.1×100 = 19ns

Ví dụ 2: h = 95%, Tc = 5ns, Tm = 50ns → T = 0.95×5 + 0.05×50 = 7.25ns

4. Bộ nhớ ảo (Virtual Memory)

Khi RAM đầy, OS dùng một phần ổ cứng làm "RAM giả" (Swap/Page File). Quá trình này gọi là Paging.

Page: Đơn vị chia nhỏ bộ nhớ ảo (thường 4KB)
Page Fault: CPU cần page không có trong RAM → phải đọc từ ổ cứng (rất chậm!)
Thrashing: Page Fault xảy ra liên tục → máy tính treo/lag

📝 Tóm tắt nhanh

Tháp bộ nhớ: Register > Cache > RAM > SSD > HDD (nhanh → chậm)
RAM = volatile, ROM = non-volatile
SRAM → Cache (nhanh, đắt) | DRAM → RAM (chậm hơn, rẻ)
Công thức cache: T = h × Tc + (1-h) × Tm

🎯 Câu hỏi ôn thi FE #1

Hỏi: Cache L1 có hit rate 80%, thời gian cache = 5ns, RAM = 50ns. Thời gian trung bình?

Giải: T = 0.8 × 5 + 0.2 × 50 = 4 + 10 = 14ns

🎯 Câu hỏi ôn thi FE #2

Hỏi: Loại RAM nào cần được nạp lại (refresh) liên tục?

Đáp: DRAM (Dynamic RAM). SRAM không cần refresh.

🎯 Câu hỏi ôn thi FE #3

Hỏi: Khi CPU cần dữ liệu nhưng trang (page) không có trong RAM, hiện tượng gì xảy ra?

Đáp: Page Fault — OS phải đọc page từ ổ cứng vào RAM, gây chậm đáng kể.