2018-2019-1 20165228 《信息安全系统设计基础》第五周学习总结
教材学习内容总结
第六章
随机访问存储器
随机访问存储器分为：
- 静态RAM（SRAM）：每个位存储在一个双稳态（bitable）存储器单元里，每个单元是用一个六晶体管电路来实现的。
动态RAM（DRAM）：每个位存储为对一个电容的充电
特点：由于SRAM的双稳态特性，只要有电，它就会永远地保持它的值，即使有干扰，如电子噪音，来扰乱电压，当干扰消除，电路也能恢复到稳定值。
应用：高速缓存存储器，即可以在CPU芯片上，也可以在片下。
传统DRAM芯片中的单元被分成d个超单元，每个超单元由w个DRAM单元组成，即一个d*w的DRAM总共存储了dw位信息。超单元被租出乘一个r行c列的长方形矩阵
非易失性存储器（ROM）
- 电子可擦除PROM
- 可擦可编程ROM
闪存
磁盘存储
- 磁盘构造：
由盘片构成，每个盘片有两面或者称为表面，表面覆盖着磁性记录材料。盘片中央有一个可以旋转的主轴，使得盘片以固定的旋转速率旋转，通常是5400~15000转每分钟（RPM）
磁盘容量： 一个磁盘上可以记录的最大位数称为它的最大容量/容量。
磁盘容量的决定因素：
- 记录密度：磁道一英寸的段可以放入的位数。
- 磁道密度：从盘片中心出发半径上一英寸的段内可以有的磁道数。
- 面密度：记录密度与磁道密度的乘积。
磁盘容量计算公式：
磁盘以扇区大小的块来读写数据，对扇区的访问时间主要有三部分：寻道时间、旋转时间和传送时间。
逻辑磁盘块
- 磁盘结构抽象成B个扇区所组成的逻辑序列，编号位0-（B-1），在磁盘中，有一个小的硬件/固件设备，称为磁盘控制器。
磁盘控制器：磁盘中一个小的硬件、固件设备，维护着逻辑块号和实际物理磁盘扇区之间的映射关系
固态磁盘
固态硬盘是一种基于闪存的存储技术。
优点：由半导体构成，没有移动的部件；随机访问时间比旋转磁盘要快、能耗低、结实。
缺点：易磨损、更贵。局部性
- 局部性原理：引用最近引用过的数据项。这种局部性原理对硬件和软件系统的设计和性能都有极大的影响。
- 两种不同形式：空间局部性、时间局部性。
量化评价一个程序中局部性的简单原则： - 重复引用同一个变量的程序有良好的时间局部性
- 对于具有步长为k的引用模式的程序，步长越小，空间局部性越好
对于取指令来说，循环有好的时间和空间局部性。循环体越小，循环迭代的次数越多，局部性越好
存储器层次结构
一般而言，高层往底层走，存储设备变的更慢、更便宜、更大。
中心思想和本质：j每一层存储设备都是下一层的缓存，即更小更快的存储设备作为更大更慢的存储设备的缓存。
高速缓存存储器
高速缓存是一个高速缓存组的数组，高速缓存的结构将m个地址划分成了t个标记位，s个组索引位和b个块偏移位。
结构：
m：每个存储器地址有m位，形成M=2^m个不同的地址
S：这个数组中有S=2^s个高速缓存组
E：每个组包含E个高速缓存行
B：每个行是由一个B=2^b字节的数据块组成的
教材学习中的问题和解决过程
- 问题1：块和行的区别是什么？
- 解决方法：行是高速缓存中存储块以及其它信息的容器，块是高速缓存存储器和下一层存储器传输的基本单位。因为一行总是存储一个块，术语“行”和“块”总是互换使用