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

1. 随机存储器(RAM).

2. 只读存储器(ROM).

3. 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

   1. 顺序存取存储器: 磁带
   2. 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。

4. 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

1. 存储容量 = 存储字数 * 字长
2. 单位成本 : 每位价格＝总成本 / 总容量
3. 存储速度 : 数据传输率＝数据的宽度 / 存取周期
4. 主存带宽： 每秒从主存进出信息的最大数量
5. 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

1. SRAM与DRAM的区别
2. DRAM的刷新
3. DRAM行地址、列地址复用
4. ROM的类型
5. 多模块交叉编址
6. 字、位拓展
7. 磁盘存储器的物理结构、性能指标、磁盘阵列
8. 固态硬盘
9. Cache的工作原理、Cache与主存的映射方式、Cache替换算法、Cache写策略
10. 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

1. 集中刷新: 在一个刷新周期内刷新所有行
2. 分散刷新: 把对每行的刷新分散到各个工作周期中
3. 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

1. 掩模式只读存储器 MROM Masked ROM
   1. 在生产的过程中被写入，任何人都无法修改
2. 一次性可编程只读存储器 PROM Programmable Read-Only Memory
   1. 允许用户写入一次，之后无法修改
3. 可编程、可擦除只读存储器 EPROM Erasable Programmable Read-Only Memory
   1. 多次可读可写
   2. 但写时间长且写的次数有限
4. Flash存储器
   1. 在EPROM 与 EEPROM的基础上发展的，可读可写
   2. 重写的速度快
5. 固态硬盘 SSD
   1. 由Flash组成，读写速度快，功耗低
   2. 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、

1. Independent redundant disk array: 独立冗余磁盘阵列
2. 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
3. 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
4. RAID磁盘整理都增加了数据冗余(除了RAID0)
5. 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...