2018-2019-1 20165320 《信息安全系统设计基础》第五周学习总结
教材知识点总结
存储技术
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随机访问存储技术
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静态的（SRAM）：SRAM将每个位存储在一个双稳态的存储器单元中
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动态的（DRAM）：DRAM将每个位存储为对一个电容的充电
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特性比较：
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访问主存结构：
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传统的DRAM：DRAM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位信息。超单元被组织成一个r行c列的长方形矩阵。
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增强的DRAM
1、 快页模式DRAM
2、扩展输出数据DRAM
3、同步DRAM
4、双倍数据速率同步DRAM
5、 视频RAM
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非易失性存储器
1、 电子可擦出PROM
2、可擦可编程ROM
3、闪存
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磁盘存储
- 磁盘
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构造：旋转速率、数据位、间隙、柱面、磁道、扇区
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磁盘容量的决定因素：记录密度、磁道密度、面密度
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公式：
- 固态硬盘的结构与特点
对程序数据引用的局部性
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局部性原理：包括时间局部性与空间局部性
- 步长：随着步长的增加，空间局部性下降。
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取指令的局部性
- 循环体具有良好的局部性。
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评价原则：
- 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，局部性越好
存储器层次结构
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缓存：使用高速缓存的过程
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存储器层次结构的中心思想：k层的更小更快的存储设备，作为k+1层的更大更慢的存储设备的缓存。
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缓存命中与不命中
- 不命中分类：冷缓存、冲突不命中、容量不命中
高速缓存存储器
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直接映射高速缓存
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定义：每个组只有一行的高速缓存。
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步骤：组选择 -> 行匹配 -> 字抽取
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组相联高速缓存
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定义：每个组都保存有多余一个的高速缓存行
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步骤：组选择 -> 行匹配和字选择 -> 缓存中不命中时的行替换
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全相联高速缓存
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定义：每个组都包含所有高速缓存行
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步骤：组选择 -> 行匹配和字选择
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有关写的问题
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直写：立即将w的高速缓存块写回到紧接着的低一层中。
- 优缺点：简单/每次写都会引起总线流量
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写回：只有当替换算法要驱逐更新过的块时，才写到紧接着的低一层中。
- 优缺点：符合局部性原理，显著的减少总线流量/增加了复杂性，必须为每个高速缓存行维护一个额外的修改位
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处理写不命中
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写分配 -- 通常写回对应
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非写分配 -- 通常直写对应
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一个真实高速缓存层次结构的解剖
高速缓存参数的性能影响
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高速缓存大小的影响：较大的高速缓存可能提高命中率，但也可能增加命中时间。
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块大小的影响： 较大的块能利用程序间隙中的空间局部性，帮助提高命中率。
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相联度的影响： 降低出现不命中出现抖动的可能性。
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写策略的影响：用于更新存储器
编写高速缓存友好的代码
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让程序把时间花在少量的核心函数上，这些函数通常把时间花在少量循环上。
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尽量减小每个循环内部的缓存不命中数量。
