第七周博客

第六章 存储器层次结构

   存储器系统：一个具有不同容量或成本和访问时间的存储设备的层级结构

 

6.1 存储技术

早期计算机只有几千字节的随机访问存储器，最早的IBM PC 甚至没有硬盘

6.11

随机访问存储器 ： 静态（SRAM）:用来作为高速缓存存储器，可在CPU芯片上，也可以在片下

                      动态（DRAM）：用来作为主存以及图形系统的帧缓冲区

静态RAM ：SRAM将每个位存储在一个双稳态的存储单元里

由于SRAM存储器单元的双稳态性，只要有电，它就会永远保持它的值。

 

动态RAM ： DRAM将每个位存储为对一个电容的充电

DRAM存储器单元对干扰非常敏感，当电容电压被扰乱后，它就永远不会恢复了

 

传统的DRAM ： DRAM芯片中的单原被分成d个超单元，每个超单元都由w个DARM单元组成 ，一个d*w的DRAM总共存储了dw位信息。

每个DRAM芯片被连接到某个称为存储控制器的电路，这个电路可以一次传送w位到每个DRAM芯片或一次从每个DRAM芯片中传出w位。

 

存储器模块

DRAM芯片包装在存储器模块中，它是插到主板的扩展槽上的

      常见包装： 168个引脚的双列直插存储器模块（以64位传送）

                 72个引脚的单列直插存储器模块（以32位传送）

增强的DRAM ： 快页模式

                扩展数据输出DRAM

                同步DRAM

                双倍数据速率同步DRAM

                视频RAM

 

非易失性存储器： 若断电，DRAM和SRAM会丢失他们的信息，从这个意义上说，它们是易失的，虽然ROM中有的类型既可以读也可以写，但是他们整体上都称为只读存储器。

PROM(可编程ROM)只能被编程一次

 

闪存：一类非易失性存储器，基于EEPROM

访问主存： 数据流量通过称为总线的共享电子电路在处理器和DRAM主存之间来来回回。

主线：一组并行的导线，能携带地址，数据和控制信息

 

磁盘存储： 磁盘是广为应用的保存大量数据的存储设备，存储数据的数量级可以达到几百几千兆字节，而基于RAM的存储器只能有几百或几千兆字节。

 

    构造： 由盘片构成的，盘片表面覆盖磁性记录材料，中央有可选装的主轴。

 

磁盘容量由以下技术因素决定：

                             记录密度

                             磁道密度

                             面密度

磁盘操作： 寻道时间

           旋转时间

           传送时间

逻辑磁盘块

连接到1/0设备： 通用串行总线

                 圆形卡

                 主机总线适配器

 

6.13 固态硬盘 （SSD）

     ：是一种基于闪存的存储技术

       一个SSD包由一个或多个闪存芯片和闪存翻译层组成，SSD包插到I/0总线上标准硬盘插槽中，行为就和其他硬盘一样，处理来自CPU的读写逻辑磁盘块的请求。

6.2 局部性

     ： 一个编写良好的计算机程序常常具有良好的局部性

        时间局部性

        空间局部性

：对数据引用的局部性

  取指令的局部性

6.3 存储器层次结构 ： 存储技术

                      计算机软件

                      硬件和软件的这些基本属性的互相补充称为：存储器层次结构

缓存：使用高速缓存的过程

      数据总是以块的大小为传送单元

缓存命中

缓存不命中

缓存管理

 

 6.4 高速缓存存储器

 早期的计算机存储器曾次结构只有三层：CPU寄存器 DRAM主存储器和磁盘存储

通用的高速缓存存储器结构

直接映射高速缓存 ：每个组只有一行的高速缓存  

                   直接映射高速缓存中的组选择

                   直接映射高速缓存中的行匹配

                   直接映射高速缓存中的字选择

                   直接映射高速缓存中不命中时的行替换

                   运行中的直接映射高速缓存

                                           读地址0的字

                                           读地址1的字

                                           读地址13的字

                                           读地址8的字

         直接映射高速缓存中的冲突不命中

 

6.4.3 组相联高速缓存

     组组联高速缓存中的组选择

     组组联高速缓存中的行匹配和字选择

       组组联高速缓存中不命中的行替换

6.4.4 全相联高速缓存

     全相联高速缓存的组选择

     全相联高速缓存中的航匹配和字选择

6.4.7 高速缓存性能的参数影响

                           高速缓存大小的影响

                           块大小的影响

                           相联度的影响

                           写策略的影响                         

 

参考了书本