存储器
随机访问存储器
RAM（随机存储器）
SRAM
双稳态触发器，有电就保持不变，干扰消除后时会恢复到稳定值，晶体管多因此密集度低
DRAM
每个位存储为对一个电容的充电，对干扰敏感，漏电所以需要刷新
刷新：
- 集中刷新：产生“死区”
- 分散刷新：没有死区
- 异步刷新：结合
- 以行为单位，不需要“选片”，对CPU透明，一次刷新占用一个周期
SRAM & DRAM
都易失（关电后信息丢失）
ROM（只读存储器）（非易失性存储器）
- MROM（掩模式ROM）：无法更改内容
- PROM（可编程ROM）：熔丝，1次可编程
- EPROM（可擦写可编程ROM）：1000次
- EEPROM（电子可擦除PROM）：100000次
- Flash：“晶体管浮体”保存电荷
- 闪存：基于EEPROM和Flash技术，用MOS管的浮栅上有无电荷来存储信息
- SSD（固态硬盘）：基于闪存技术，由存储单元（闪存芯片）和控制单元（闪存翻译层）组成
- U盘：基于闪存技术，只是不如SSD容量大性能好
G.P.T：未格式化的硬盘容量要大于格式化后的实际容量
串行访问存储器
- 顺序存取存储器：磁带
- 直接存取存储器：磁盘、光盘
磁盘
构造：
容量：
操作：
- 寻道时间：传动臂移动到模目标磁道
- 旋转时间：等待目标扇区的第一个位旋转到读/写头下
- 传送时间：读写的过程（与旋转速率、每条磁道的扇区数有关）
性能指标
存储器容量为32K X 16位，则地址线32K->15根，数据线16根
多模块存储器
单体多字存储器
指令和数据必须连续存放
多体并行存储器
高位交叉编址（顺序方式）：总是先在一个模块内访问，仍是顺序存储器
低位交叉编址（交叉方式）：流水线方式并行存取
存储器层次结构
缓存不命中：
- 冷不命中/强制性不命中：缓存是空的，短暂事件
- 冲突不命中(抖动)：对象映射到同一个缓存块，一直不命中，反复加载和驱逐相同高速缓存块的组
- 容量不命中：缓存太小，不能处理这个工作集
主存与CPU的连接
通过存储器芯片拓展技术，将多个芯片集成在一个内存条
主存容量的拓展
- 位拓展法
8片8K X 1位的RAM芯片组成8K X 8位的存储器
每片的数据线依次作为CPU数据线的一位
每片连接地址线A0—A12的方式相同，地址线连在一起
某一时刻选中所有芯片，片选线CS连在一起
- 字拓展法
4片16K X 8位的RAM芯片组成64K X 8位的存储器
每片连接地址线和数据线的方式相同
数据线D0—D7连在一起，A15A14作为片选信号
同一时间只选中一个芯片
- 字位同时拓展法
片选和自选
片选：CPU要实现对存储单元的访问，首先要选择存储芯片
- 线选法：寻址时地址线只能一位有效
- 译码片选法：二进制编码
字选：为选中的芯片按地址码选择相应的存储单元，以进行数据的存取
局部性原理
时间局部性：不久，该内存位置本身再被引用
空间局部性：不久，附近的内存位置被引用
运用局部性的设计：
- 缓存系统：存储经常访问的数据，减少对主存储器的访问
- 虚拟内存系统：执行过程中只会使用部分内存页面，这些页面通常都是相邻的
- 磁盘调度算法：FIFO、最短寻道时间优先、电梯算法等，优先访问磁盘上相邻的数据块
- 分支预测技术：分支通常重复执行
Cache（高速缓存存储器）
由SRAM构成
CPU与Cache之间的数据交换以字为单位，Cache与主存之间的数据交换以Cache块为单位
高速缓存的描述：(S,E,B,m) ，容量C=S X E X B
m位物理地址被划分为1个有效位、t个标记位、s个组索引位、b个块偏移位
- 有效位：该行是否包含有意义的信息
- 标记位：唯一标识存储在这个行中的块
组选择、行匹配、字抽取
- 直接映射：E=1，每组仅一行
- 级相联：1<E<C/B
- 全相联：E=C/B，仅一组（虚拟内存系统的TLB）
写操作
- 直写：立即把w的cache块写到低一层
- 写回：要驱逐这个块时才写到低一层
写不命中
- 写分配：加载较低一层的块到cache，更新这个cache块
- 非写分配：直接写到较低一层
