408---CO三轮复习---存储系统
记录一下之前不被我重视的知识点
重难点总结
1、存储器的分类 ⭐⭐⭐
2、主存储器 ⭐⭐⭐⭐
3、外部存储器 ⭐⭐
4、高速缓冲存储器 ⭐⭐⭐⭐⭐
5、虚拟存储器 ⭐⭐⭐⭐⭐
存储器的分类
考点
存储器的类型、求存储速度、主存带宽
按存取方式分
-
随机存储器(RAM).
-
只读存储器(ROM).
-
串行访问存储器. 对存储单元进行读/写操作时，需按其物理位置的先后顺序寻址
- 顺序存取存储器: 磁带
- 直接存取存储器: 磁盘、光盘(CD-ROM)
顺序存取存储器的内容只能按某种顺序存取，存取时间的长短与信息在存储体上的物理位置有关，其特点是存取速度慢。
直接存取存储器既不像RAM那样随机地访问任何一个存储单元，又不像顺序存取存储器那样完全按顺序存取，而是介于两者之间。存取信息时通常先寻找整个存储器中的某个小区域（如磁盘上的磁道），再在小区域内顺序查找。
-
相联存储器(CAM).
即可以按内容访问，又可以按内容索引，比如快表
性能指标
- 存储容量 = 存储字数 * 字长
- 单位成本 : 每位价格＝总成本 / 总容量
- 存储速度 : 数据传输率＝数据的宽度 / 存取周期
- 主存带宽： 每秒从主存进出信息的最大数量
- 存取周期: 存储器进行一次完整的读写操作所需的全部时间，即连续两次独立访问存储操作之间所需的最小时间间隔
主存储器
考点
- SRAM与DRAM的区别
- DRAM的刷新
- DRAM行地址、列地址复用
- ROM的类型
- 多模块交叉编址
- 字、位拓展
- 磁盘存储器的物理结构、性能指标、磁盘阵列
- 固态硬盘
- Cache的工作原理、Cache与主存的映射方式、Cache替换算法、Cache写策略
- 虚拟存储器
随机存储器SRAM与DRAM
SRAM: static RAM , 静态RAM
DRAM : Dynamic RAM ,动态RAM
SRAM的存储元是双稳态触发器，即六晶体管MOS，用于Cache，非破坏性读出
DRAM的存储元是只使用一个晶体管，依靠电容
DRAM的刷新：
DRAM电容上的电荷一般只能维持1~2s,因此即使电源不断电，信息也会自动消失。为此，每隔一定时间必须刷新，通常取2ms,称为刷新周期
- 集中刷新: 在一个刷新周期内刷新所有行
- 分散刷新: 把对每行的刷新分散到各个工作周期中
- 异步刷新: 将刷新周期除以行数，得到两次刷新臊作之间的时间间隔t,利用逻辑电路每隔时间t产生一次刷新请求。
需要注意的是，动态RAM的刷新单位是行，刷新时不需要片选，整个存储器内所有芯片同时被刷新
SRAM与DRAM的各自特点
只读存储器 ROM
- 掩模式只读存储器 MROM Masked ROM
- 在生产的过程中被写入，任何人都无法修改
- 一次性可编程只读存储器 PROM Programmable Read-Only Memory
- 允许用户写入一次，之后无法修改
- 可编程、可擦除只读存储器 EPROM Erasable Programmable Read-Only Memory
- 多次可读可写
- 但写时间长且写的次数有限
- Flash存储器
- 在EPROM 与 EEPROM的基础上发展的，可读可写
- 重写的速度快
- 固态硬盘 SSD
- 由Flash组成，读写速度快，功耗低
- 贵
多模块存储器
单体多字存储器
存储器只有一个存储体，每个存储单元存储m个字，一次存取读m个字
多体并行存储器---高位交叉编址
本质上只是多模块串行，性能无提升
多体并行存储器---低位交叉编址
低位交叉编址可以用于实现流水线，大大提高存取速度
外部存储器
磁盘阵列
1、条带化
数据分条是一种对逻辑上连续的数据（例如文件）进行分段的技术，以便连续的段存储在不同的物理存储设备上，RAID0就是使用的条带化
2、RAID3
将数据按照RAID0的形式，分成多份同时写入多块磁盘，但是还会另外再留出一块磁盘用于写「奇偶校验码」。例如总共有N块磁盘，那么就会让其中额度N-1块用来并发的写数据，第N块磁盘用记录校验码数据。一旦某一块磁盘坏掉了，就可以利用其它的N-1块磁盘去恢复数据。
3、RAID5
上接RAID3
但是由于第N块磁盘是校验码磁盘，因此有任何数据的写入都会要去更新这块磁盘，导致这块磁盘的读写是最频繁的，也就非常的容易损坏。
RAID5的方式可以说是对RAID3进行了改进。
RAID5模式中，不再需要用单独的磁盘写校验码了。它把校验码信息分布到各个磁盘上。例如，总共有N块磁盘，那么会将要写入的数据分成N份，并发的写入到N块磁盘中，同时还将数据的校验码信息也写入到这N块磁盘中（数据与对应的校验码信息必须得分开存储在不同的磁盘上）。一旦某一块磁盘损坏了，就可以用剩下的数据和对应的奇偶校验码信息去恢复损坏的数据。
4、
- Independent redundant disk array: 独立冗余磁盘阵列
- RAID0把数据块交替存放在不同物理磁盘中，运行几个磁盘交叉读写，扩大了容量与数据存储速率
- RAID1使用两个磁盘同时读写、互为备份，相当于两个磁盘当作一个用，容量少一半
- RAID磁盘整理都增加了数据冗余(除了RAID0)
- 总之，RAID的作用就是通过使用多个磁盘来提高传输率、数据吞吐量、安全性、容错能力
固态硬盘
这部分内容主要在操作系统上讲，这里只是浅记一下
SSD与与U盘都是基于闪存的技术，没有啥区别
闪存以页为单位，一页相当于一个扇区，一块相当于一个磁道
闪存翻译层实现了地址变化: 逻辑地址=>物理地址
随机写很慢，写操作试图修改包含已有数据的页P,那么这个块中所有含有用数据的页都必须被复制到一个新(擦除过的)块中，然后才能进行对页P的写操作。
高速缓冲寄存器
Cache工作原理
掌握的太好了，略
Cache的写策略与置换算法
需要注意的是回写法需要引入脏位
LRU算法需要引入置换算法位
虚拟存储器
略...
错题汇总
错题3.1
13.
答案选A
第三个，CPU与主存之间也是可以直接交换信息的，比如cache未命中的情况
错题3.6
06.
总感觉怪怪的...
