信息安全系统设计基础第七周学习总结

《深入理解计算机系统》第六章

6.1存储技术

1.随机访问存储器：

（1）静态RAM（SRAM）： 静态比动态的更快，静态用来作为高速缓存存储器，既可以在Cpu芯片上，也可以在线下

（2）动态RAM（DRAM）：主要用来作为主存以及图形系统的帧缓冲区。

（3）传统的DRAM:DRAM的芯片中的单元被分成d个超单元，每个超单元都由w个DRAM单元组成。一个d*w的DRAM总共存储了dw位的信息。超单元被组织成一个r行c列的长方形阵列，这里rc = d。信息通过引脚的外部连接器流入和流出芯片。

（4）存储器模块：DRAM芯片包装在存储器模块中，它是插到主版的扩展槽上的。

（5）增强的DRAM:快页模式DRAM;扩展数据输出DRAM;同步DRAM;双倍数据数率同步DRAM;Rambus Dram；视频Dram

（6）非易失性存储器ROM：即使在关电后，也仍然保存着它们的信息。

  a.PROM：只能被编程一次。
  b.可擦可写编程ROM（EPROM）：被擦除和重写的次数可以达到10^3次
  c.电子可擦除PROM（EEPROM）：能够被编程的次数可以达到10^3次。
  d.闪存：基于EEPROM。基于此的磁盘驱动器称为固态硬盘 存储在ROM设备中的程序通常称为固件；当一个计算机系统通电之后，它会运行存储在ROM中的固件 

（7）访问主存的步骤：

  a.总线事务；
  b.读事务从主存传送数据到CPU；
  c.写事务从CPU传送数据到主存。

2.磁盘存储

（1）磁盘构造

  a.磁盘是保存大量数据的存储设备；但读取速度慢
  b.每个表面是由一组称为磁道的同心圆组成，每个磁道被划为一个扇区，每个扇区包含等量的数据位。扇区之间由一些间隙分隔开来，这些间隙不存储数据位，间隙存储用来标示扇区的格式化位。
  c.磁盘是由一个或多个叠放在一起的盘片组成，它们被封装在一个密封的包装里，通常称为磁盘驱动器/磁盘

（2）磁盘容量的决定因素：记录密度，磁道密度，面密度

（3）磁盘操作：对扇区的访问时间有三个组成部分：

  a.寻道时间：移动传动臂的时间；
  b.旋转时间；
  c.传送时间：一个扇区的传送时间依赖于旋转速度和每条磁道的扇区的数量。

6.2局部性

1.局部性原理：一个编写良好的计算机程序常常具有良好的局部性。他们倾向于引用邻近于其他最近引用过的数据项的数据项，或者最近引用过的数据项本身。这种倾向性被称为局部性原理。

2.局部性不同形式:时间局部性和空间局部性

(1)时间局部性：如果被访问过的存储器地址在较短时间内被再次访问，则程序具有良好的时间局部性。在一定的时间内，重复访问同一个地址的次数越多，时间局部性越好。换句话说，对同一个地址的两次访问间隔时间越短，时间局部性越好。

(2)空间局部性：如果程序访问某个存储器地址后，又在较短时间内访问临近的存储器地址，则程序具有良好的空间局部性。两次访问的地址越接近，空间局部性越好。

6.3存储器层次结构

1.中心思想：存储器层次结构的中心思想是：对于每个k，位于k层的更快更小的存储设备作为位于（k+1）层的更大更慢的存储设备的缓存。

2.本质：每一层存储设备都是较低一层的缓存。

3.缓存命中：当程序需要第(k+1)层的数据对象d的时候，首先会在第k层找d；如果d刚好缓存在第k层，那么就叫做缓存命中；反之，不命中

6.4高速缓存存储器

高速缓存确定一个请求是否命中，然后抽取出被请求的字的过程：

  a.组选择：从w的地址中抽取组索引
  b.行匹配：对于直接映射高速缓存，行匹配是容易而且快的
  c.字匹配：块偏移提供的是这个字的第一个字节是从哪里开始的

参考资料

《深入理解计算机系统（第二版）》