2017-2018-1 学号20155311 《信息安全系统设计基础》第9周学习总结

了解常见的存储技术：

RAM、ROM的区别：

• ROM和RAM指的都是半导体存储器，ROM是Read Only Memory的缩写，RAM是Random Access Memory的缩写。

• ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据，而RAM通常都是在掉电之后就丢失数据，典型的RAM就是计算机的内存。

  RAM有两大类：

1. 一种称为静态RAM（StaticRAM/SRAM），SRAM速度非常快，是目前读写最快的存储设备了，但是它也非常昂贵，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一级缓冲，二级缓冲。
2. 另一种称为动态RAM（Dynamic RAM/DRAM），DRAM保留数据的时间很短，速度也比SRAM慢，不过它还是比任何的ROM都要快，但从价格上来说DRAM相比SRAM要便宜很多，计算机内存就是DRAM的。

• DRAM分为很多种：
  常见的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等，这里介绍其中的一种DDR RAM。

  ROM也有很多种，

• PROM是可编程的ROM，PROM和EPROM（可擦除可编程ROM）
• 两者区别是，PROM是一次性的，也就是软件灌入后，就无法修改了，这种是早期的产品，现在已经不可能使用了，而EPROM是通过紫外光的照射擦出原先的程序，是一种通用的存储器。另外一种EEPROM是通过电子擦出，价格很高，写入时间很长，写入很慢。

• 举个例子，手机软件一般放在EEPROM中，我们打电话，有些最后拨打的号码，暂时是存在SRAM中的，不是马上写入通过记录（通话记录保存在EEPROM中），因为当时有很重要工作（通话）要做，如果写入，漫长的等待是让用户忍无可忍的。

  磁盘存储

  计算磁盘容量的公式：

  磁盘容量 = 字节数/扇区 X 平均磁盘数/磁道 X 磁道数/表面 X 表面数/盘片 X 盘片数/磁盘

• 访问时间=寻道时间+旋转时间+传送时间；

  固态磁盘

固态硬盘是一种基于闪存的存储技术。
性能特性：顺序读和写（CPU按顺序访问逻辑磁盘块）性能相当，顺序读比顺序写稍快一点；随机顺序访问逻辑块时，写比读慢一个数量级；读写性能差别是由底层闪存基本属性决定的。

局部性原理

• 程序的局部性原理是指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一段时间内，整个程序的执行仅限于程序中的某一部分。相应地，执行所访问的存储空间也局限于某个内存区域。
• 局部性原理又表现为：时间局部性和空间局部性。

1. 时间局部性是指如果程序中的某条指令一旦执行，则不久之后该指令可能再次被执行；如果某数据被访问，则不久之后该数据可能再次被访问。
2. 空间局部性是指一旦程序访问了某个存储单元，则不久之后。其附近的存储单元也将被访问。

存储器层次结构

• 存储技术：不同的存储技术的访问时间差异很大
• 计算机软件：一个编写良好的程序倾向于展示处良好的局部性
• 存储器层次结构：硬件和软件的基础属性互相补充的完美，使人想到一种组织存储器系统的方法。

存储器层次结构中的缓存

• 高速缓存(cash)是一个小而快速的存储设备，使用高速缓存的过程成为缓存
• 最小的缓存——CPU寄存器集合
• 数据总是以块大小为传送单元在第k层和第k+1层之间来回拷贝。
• 缓存命中：当程序需要第k+1层的某个数据对象d时，它首先在当前存储在第k层的一个块中查找d，如果d刚好缓存在第k层中的情况。
• 缓存不命中：第k层中没有缓存数据对象d的情况
• 强制性不命中或冷不命中：k层的缓存是空的——冷缓存
• 冲突不命中：限制性的放置策略引起的不命中
• 容量不命中：工作集的大小超过缓存的大小时。
• 替换或驱逐：替换一个现存的块的过程。
• 牺牲快：被驱逐的这块。
• 替换策略：控制决定该替换哪个块的策略
• 利用时间的局部性:由于时间局部性，同一数据对象可能会被多次使用。
• 利用空间的局部性：块通常包含有多个数据的对象。

高速缓存存储器

高速缓存组：S = 2^m个高速缓存组的数组
高速缓存行：B = 2^m字节的数据块组成
每个存储器地址有m位，形成M=2^m个不同的地址。
有效位：指明这个行是否包含有意义的信息
标记位：唯一地标识存储在这个高速缓存行中的块，t = m -(b+s)

教材学习中的问题和解决过程

• 高速缓存那里有点没有读懂。。。

• 仔细研究才发现每个寄存器地址有m位，形成M=2^m个不同的抵制
  高速缓存被组织成一个有S=2^s个高速缓存组的数组
  每个组包含E个高速缓存行
  每个行由一个B=2^b字节的数据块组成的
  一个有效位指明这个行是否包含有意义的信息
  t=m-(b+s)个标记位是当前块的存储器地址的位的子集
  高速缓存的大小C：指的是所有块的大小的和，标记位和有效位不包含在内，C=S×E×B

  代码调试中的问题和解决过程

  无