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教材内容总结

（1） 随机访问存储器分为两类（RAM）：静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）（SRAM：将位存储在一个双稳态的存储器单位里。DRAM：将位存储为对一个电容的充电。）
（2）SRAM应用在高速缓存存储器，DRAM应用在主存帧缓冲区。
（3）DRAM被分为d个超单元，一个超单元等于W个DRAM单元，所以DRAM存储d*w位信息
（4）增强的DRAM

• 快页模式，允许对同一行连续地访问可以直接从行缓冲区得到服务。
• 扩展数据输出，各个 CAS 信号在时间上靠得更紧密一些。
• 同步，与内存控制器通信使用一组显式的控制信号。
• 双倍数据速率同步，使用两个时钟沿作为控制信号。
• 视频 RAM ，用在图形系统的帧缓冲区中。输出是通过依次对内部缓冲区的整个内容进行移位得到的，并允许对内存并行的读和写。
  (5)非易失性存储器（断电后仍保存着它们的信息）
  （6）磁盘存储
• 磁盘构造：
  磁盘是由盘片构成的。
  
• 磁盘容量：
  磁盘容量由以下技术因素决定：1、记录密度；2、磁道密度；3、面密度；
  公式：磁盘容量=（字节数/扇区）x（ 平均扇区数 /磁道）x（ 磁道数/表面） x（ 表面数/盘片） x（ 盘片数/磁盘）。
• 磁盘操作：
  对扇区的访问时间包括：寻道时间，旋转时间，传送时间。
• 逻辑磁盘块
  磁盘封装中有一个小小的硬件/固件设备--磁盘控制器
  三元组：盘面、磁道、扇区

（7）CPU使用一种称为内存映射I/O的技术来向I/O设备发射命令
(8)存储器层次结构
示意图:

1、存储器层次结构的中心思想是，对于每个k，位于k层的更快更小的存储设备作为位于k+1层的更大更慢的存储设备的缓存。
2、数据总是以块大小为传送单元再第k层和第k+1层之间来回复制的。
3、局部性
原理：引用最近引用过的数据项

• 时间局部性：被引用过一次的存储器位置很可能在不远的将来再被多次引用。

• 空间局部性：被引用过一次的存储器位置附近的数据可能在不远的将来被引用。
  （9）高速缓存存储器

• 通用的高速缓存存储器结构
  1、一个计算机系统每个存储地址有m位，形成M=2^m个不同的地址。
  2、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，每个行是由- 一个B=2^b字节的数据块、一位有效位以及t=m-(b+s)个标记位组成，唯一标识存储在这个高速缓存行中的块。
  

3、高速缓存的结构用元组（S,E,B,m）来描述，高速缓存的大小C = S * E * B。

• 直接映射高速缓存
  1、直接映射高速缓存：每个组只有一行的高速缓存。
  2、组选择：
  高速缓存从w的地址中间抽取出s个组索引位
  组索引位：一个对应于一个组号的无符号整数。
  3、行匹配：
  判断缓存命中的两个充分必要条件：该行设置了有效位；高速缓存行中的标记和w的地址中的标记相匹配
  4、字选择：确定所需要的字在块中是从哪里开始的。

• 组相联高速缓存：
  1、组相连高速缓存中的组选择：与直接映射高速缓存中的组选择一样，组索引位标识组。
  2、组相连高速缓存中的行匹配和字选择：把每个组看做一个小的相关联存储器，是一个（key，value）对的数组，
  3、以key为输入，返回对应数组中的value值。高速缓存必须搜索组中的每一行，寻找有效的行其标记与地址中的相匹配。
  4、组相连高速缓存中不命中时的行替换：最简单的替换策略是随机选择要替换的行，其他复杂的策略则使用了局部性原理，例如最不常使用、最近最少使用等。

• 全相联高速缓存：
  1、全相连高速缓存中的组选择：只有一个组，没有组索引位。
  2、全相连高速缓存中的行匹配和字选择：与组相连高速缓存是一样的，但规模大很多，因此只适合做小的高速缓存，例如虚拟存储系统中的翻译备用缓冲器。

2018-2019-1 20165323 《信息安全系统设计基础》第5周学习总结

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