2018-2019-1 20165326 《信息安全系统设计基础》第五周学习总结

第五周学习总结

教材内容学习
课下测试ch06总结

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存储技术

1. 随机访问存储器
1. 静态RAM（SRAM）
- 高速缓存存储器，既可以在CPU芯片上，也可以在片下
- 双稳态存储单元，无限期地保持在两个不同电压配置或状态之一
1. 动态RAM（DRAM）
- 主存以及图形系统的帧缓冲区
- 每个位存储为对一个电容的充电，电容的电压被扰乱后永远不会恢复
1. 传统的DRAM
- 芯片中的单元（位）被分成了d个超单元，每个超单元都由w个DRAM单元组成，共存储dw位信息
- 超单元被组织成一个r行c列的长方形阵列，rc=d
- 每个超单元的地址用(i，j)来表示（从零开始）
- 信息通过称为引脚的外部连接器流入/流出芯片，每个引脚携带一个1位信号
- 每个DRAM信号被连接到称为存储控制器的电路，电路每次传输量为8位
- 请求共享相同的DRAM地址引脚组织成二维阵列，优点：降低芯片上地址引脚的数量；缺点：必须分两步发送地址，增加了访问时间
1. 存储器模块
- 双列直插存储器模块（DIMM）：168个引脚，以64位为块传入/出数据到存储控制器
- 单列直插存储器模块（SIMM）：72个引脚，以32位为块传入/出数据到存储控制器
1. 增强的DARAM
- 快页模式DRAM（FPMDRAM）：异步控制信号，允许对同一行连续的访问可以直接从行缓冲区得到服务
- 扩展数据输出DRAM（EDO DRAM）：异步控制信号，允许单独的CAS信号在时间上靠的更紧密
- 同步DRAM（SDRAM）：同步的控制信号，比异步的快
- 双倍数据速率同步DRAM（DDR SDRAM）：使用两个时钟沿作为控制信号，使DRAM速度翻倍
- Rambus DRAM（RDRAM）
- 视频RAM（VRAM）：用在图形系统的帧缓冲区中。
1. 非易失性存储器
  即使在关电后仍然保存信息
2. ROM（只读存储器）按照它们能够被重编程的次数和对它们进行重编程所用的机制分类
- PROM(可编程ROM)
- EPROM(可擦写可编程ROM)
- 闪存（基于EEPROM）
- 固态硬盘（SSD,基于闪存）
1. 固态硬盘（SSD）
- 结构：闪存翻译层与磁盘控制器作用相同，一个闪存由B个块序列组成，每个块由P页组成。
- 数据是以页为单位读写的。只有在一页所属的整个块被擦除后（有效内容拷贝到其他块）才可写这一页。通常,页的大小是512~4KB，块是由32~128页组成。
1. 访问主存
- 数据流通过总线（一组并行的导线，能携带地址、数据和控制信号）的共享电子电路在处理器和DRAM之间来回（总线事务）
- 读事务：数据从主存到CPU
- 写事务：数据从CPU到主存
  
  2、磁盘存储
1. 磁盘构造
- 盘片:两个表面（覆盖磁性记录材料），一个或多个盘片封装在一密封的容器内
- 主轴：使盘片以固定旋转速率旋转，通常是5400~15000RPM
- 磁道：表面上的同心圆
- 扇区：磁道的划分，每个扇区包含相等数量的数据位（通常512字节）。扇区之间由间隙分隔开，其中不存储数据位，间隙存储用于标识扇区的格式化位
1. 磁盘容量
- 记录密度：磁道一英寸的段中的位数
- 磁道密度：c从盘片中心出发半径上一英寸的段内的磁道数
- 面密度：记录密度 × 磁道密度
  存储容量＝磁头数 × 磁道(柱面)数 × 每道扇区数 × 每扇区字节数
1. 磁盘操作
  寻道：读/写头 + 转动臂的机械运动
- 寻道时间：随机平均；最大时间可达20ms
- 旋转时间：
- 传送时间：依赖旋转速度和每条磁道的扇区数目
  访问一个磁盘扇区主要是寻道时间和旋转延迟
1. 逻辑磁盘块
  磁盘控制器：磁盘中一个小的硬/固件设备，维护逻辑块号和实际（物理）磁盘扇区间的映射关系
2. 访问磁盘
  连接到I/O设备
- 通用串行总线USB
- 图形卡/适配器
- 主机总线适配器
  
  局部性
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。
取指令的局部性：指令也是存储在存储器中的，循环的时间和空间局部性是好的。循环体越小，迭代次数越多，局部性越好。

存储器结构层次
中心思想：每一层都缓存来自较低一层的数据对象
存储技术：不同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出良好的局部性
缓存
- 缓存命中
  当程序需要k+1层的数据对象d，在k层找到
- 缓存不命中
  - 强制性/冷不命中
  - 冲突不命中
  - 容量不命中