20145240 《信息安全系统设计基础》第七周学习总结

教材学习内容总结

第六章存储器层次结构

存储器系统是一个具有不同容量、成本和访问时间的存储器设备的层次结构。

存储技术

计算机技术的成功很大程度上源自于存储技术的巨大进步。

随机访问存储器

-随机访问存储器分为：静态的SRAM、动态的DRAM

1.静态RAM

SRAM的特点：存储器单元具有双稳态特性，只要有电就会永远保持它的值，干扰消除时，电路就会恢复到稳定值。

2.动态RAM

DRAM的特点：每一位的存储是对一个电容的充电；对干扰非常敏感。
用途：数码照相机和摄像机的传感器

DRAM存储不稳定的应对机制：

  （1）存储器系统必须周期性地通过读出，或者重写来刷新存储器的每一位；
  （2）使用纠错码。

SRAM和DRAM的区别：

  （1)只要有电，SRAM就会保持不变，而DRAM需要不断刷新；
  （2）SRAM比DRAM快；
  （3）SRAM对光和电噪声等干扰不敏感；
  （4）SRAM比DRAM需要使用更多的晶体管，所以更昂贵。

3.传统的DRAM

行地址i：RAS 
列地址j：CAS DRAM组织成二位阵列而不是线性数组的一个原因是降低芯片上地址引脚的数量。 
二维阵列组织的缺点是必须分两步发送地址，这增加了访问时间。

4.存储器模块

168个引脚的<双列直插存储器模块> ，以64位为块传送数据； 
72个引脚的<单列直插存储器模块>，以32位为块传送数据

局部性

局部性：倾向于引用邻近与其他最近引用过的数据项的数据项，或者最近引用过的数据项本身，这种倾向性，被称为局部性原理。

局部性包括时间局部性和空间局部性。

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：一个存储器位置被引用了一次，那么程序很可能在不远的将来引用附近的一个存储器位置。

对程序数据引用的局部性

  步长为k的引用模式：一个连续变量中，每隔k个元素进行访问。 
  顺序引用模式：具有步长为1的引用模式

随着步长的增加，空间局部性下降。

存储器层次结构

存储器层次结构：硬件和软件的这些基本属性（存储技术、计算机软件）互相补充得很完美，这种互相补充的性质使人想到一种组织存储器系统的方法。

高速缓存存储器

存储器层次结构只有三层：CPU寄存器、DRAM主存储器和磁盘存储。

通用的高速缓存存储器结构

  每个存储器地址有m位，形成M=2^m个不同的地址。 
  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 
  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)

高速缓存的大小（容量）C指的是所有块的大小的和。标记位和有效位不包括在内，C = SES。

直接映射高速缓存

直接映射高速缓存：每个组只有一行的高速缓存。

高速缓存确定一个请求是否命中，然后抽取出被请求的字的过程，分为三步：
（1）组选择（2）行匹配（3）字抽取

组相联高速缓存
```
 E路组相联高速缓存：1<E<C/B
```

课后作业中的问题和解决过程

习题6.2

计算这样一个磁盘的容量。它有2个盘片，10 000个柱面，每条磁道平均有400个扇区，每个扇区平均有512个字节。

根据磁盘容量公式

可得：磁盘容量 = 512（字节）400（扇区）10000（磁道数）2（表面）2（盘片面数）= 8 192 000 000 字节 = 8.192GB

习题6.4

为什么一旦读/写定位到第一个扇区，需要磁盘转整两圈而不是一圈？

原因：磁盘盘片是有两面的。

习题6.11

填充消除了冲突不命中，也就是不会发生y[0] ~ y[3]的块被拷贝到组0，因此有四分之三的引用是命中的。

本周代码托管截图

http://git.oschina.net/20145240lsj/lsj20145240/tree/master/ch07

根据代码驱动的程序设计学习建立的项目结构

先在学号文件夹下建立所需文件夹

根据提示命令安装

输入tree命令进行安装

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	200/200	1/2	20/20
第二周	300/500	1/3	18/38
第三周	150/650	1/4	20/58
第四周	200/850	1/5	22/80
第五周	200/1050	1/6	24/104
第六周	220/1270	1/7	25/129
第七周	150/1300	1/8	20/149