教学内容总结
常见存储技术
1、随机访问存储器RAM
•类型：静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）
•静态RAM（SRAM）比动态RAM（DRAM）更快，但也贵很多。
•静态RAM •SRAM将每个位存储在一个双稳态的存储器单元里，每个单元是用一个六晶体管电路来实现的。
•这个电路的一个属性：它可以无限制地保持在两个不同的电压配置或状态之一。其他任何状态都是不稳定的。
•- 特点：由于SRAM的双稳态特性，只要有电，它就会永远地保持它的值，即使有干扰，如电子噪音，来扰乱电压，当干扰消除，电路也能恢复到稳定值。
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应用：SRAM用来作为高速缓存存储器，即可以在CPU芯片上，也可以在片下。
•动态DRAM •DRAM将每个位存储为对电容的充电。电容约为30×10-15F。
•- 特点：对干扰特别敏感，当电容的电压被扰乱之后，它就永远不会恢复了。暴露在光线下会导致电容电压改变。 -
应用：DRAM用来作为主存以及图形系统的帧缓冲区。
2、非易失性存储器ROM
•ROM的区分：能被重编程的次数和对他们进行重编程所用的机制。
•- PROM：只能被编程一次。
•- EPROM：可擦写可编程ROM，紫外线光照清除单元内容，可擦写次数数量级1000。
•- E2PROM：电子可擦除PROM，可以直接在印制电路卡上编程，可擦写次数数量级10^5。
- FLASH：闪存，基于EEPROM。（固态硬盘SSD基于闪存）
3、磁盘存储
•磁盘构造 •由盘片构成，每个盘片有两面或者称为表面，表面覆盖着磁性记录材料。盘片中央有一个可以旋转的主轴，使得盘片以固定的旋转速率旋转，通常是5400~15000转每分钟（RPM）
•每个表面是由一组称为磁道的同心圆组成；每个磁道被划分成一组扇区；每个扇区包含相等数量的数据位（通常是512字节）；这些数据编码在扇区上的磁性材料中。扇区之间由一些间隙分隔开，这些间隙中不存在数据位。间隙存储用来标识扇区的格式化位。
•磁盘容量
•一个磁盘上可以记录的最大位数称为它的最大容量/容量。
•磁盘容量的决定因素：
（1） 记录密度：磁道一英寸的段可以放入的位数。
（2） 磁道密度：从盘片中心出发半径上一英寸的段内可以有的磁道数。
（3） 面密度：记录密度与磁道密度的乘积。
•磁盘容量=扇区大小×每条磁道平均扇区数×每个面磁道的磁道数×每个盘片的面数×每个磁盘的盘数
•对于与DRAM和SRAM容量相关的单位，通常
K ＝ 210，M ＝ 220，G ＝ 230
对扇区的访问时间有三个主要的部分：
（1） 寻道时间：为了读取某个目标扇区的内容，传动臂把读/写头首先定位到包含目标扇区的磁道上，所需时间即为寻道时间，约等于最大旋转时间。
- 寻道时间Tseek依赖于读写头以前的位置和转动臂在盘面上移动的速度。
（2） 旋转时间：定位到期望的磁道后，驱动器等待目标扇区的第一个位旋转到读/写头下。依赖于当读写头到达目标扇区时盘面的位置和磁盘旋转速度。
• - 定位到期望的磁道后，驱动器等待目标扇区的第一个位旋转到读/写头下。
• - 最大旋转时间 = 1/最大旋转数率
• - 平均旋转时间 = (1/2) * 最大旋转时间。
（3） 传送时间：当目标扇区的第一个位位于读写头下时，驱动器就可以开始读或者写该扇区的内容。依赖于旋转速度和每条磁道的扇区数目。
- 平均传送时间 = (1/最大旋转数率) * （1/每磁道的平均扇区数）
•对于磁盘和网络这样的I/O设备容量相关的单位，通常K ＝ 103，M ＝ 106，G ＝ 109
逻辑磁盘块
内存可以看成字节数组、磁盘可以看成块数组
•现代磁盘构造复杂，有多个盘面，这些盘面上有不同的记忆区。为了对操作系统隐藏这样的复杂性，现代磁盘将他们的构造呈现为一个简单的试图，一个B个扇区大小的逻辑块的序列，编号为0，1，...，B-1。
•磁盘中有一个小的硬件/固件设备，称为磁盘控制器，维护着逻辑块号和实际（物理）扇区之间的映射关系。
•控制器上的固件执行一个快速表查找，将一个逻辑块号翻译一个（盘面、磁道、扇区）的三元组，这个三原则唯一地表示了对应的物理扇区。控制器上的硬件解释这个三元组，将读写头移动到适当的煮面，等待扇区移动到读写头下，将读写头感知到的位放在控制器上的一个小缓冲区中，然后将他们拷贝到主存中。
存储器层次结构
存储器层次结构中的缓存
·高速缓存：是一个小而快速地存储设备，它作为存储在更大、也更慢的设备中的数据对象的缓冲区域cash
缓存：使用高速缓存的过程cashing
·块：第k+1层的存储器被划分成连续的对象片，每个块有一个唯一的地址或名字，使之区别于其他的块
传送单元：数据总是以块大小为传送单元