存储器层次结构

计算机程序的一个基本属性：局部性

存储器层次结构分类：

1 CPU寄存器：放在CPU里面的内存，特点：速度快，价格高

2 高速缓存存储器、主存储器、磁盘。特点：CPU之外，需要时访问调用，相对较慢

随机访问存储器（RAM）

两类RAM:

1 SRAM(静态) ：

（1）更快，更贵。

（2）作为高速缓存存储器，主要负责运算需要

（3) 双稳态的存储单元，抗干扰强

2 DARM（动态）：

（1）用于主存以及图形系统的帧缓冲区

（2）抗干扰弱

（3）必须周期性更新

传统DRAM：类似于数电的选择控制器，操作单位为超单元，行R*列C=超单元D，步骤为集体复制，特定传出

增强DRAM：对于传送更多的数据信息提高速率

ROM（只读存储器）：

弥补RAM数据不存储特性

总线是一组并行的导线，能携带地址、数据和控制信号

I/O桥将系统总线的电子信号翻译成存储器总线的电子信号，也将系统总线和存储器总线连接到I/O总线

磁盘存储

磁盘容量：磁盘上可以记录的最大位数，提高面密度或者磁盘体积可提高容量

局部体现——多区管理：

1 将柱面的集合分割成不相交的子集合（记录区），每个区包含一组连续的柱面

2 一个区中的每个柱面的每条磁道都有相同数量的扇区，这个扇区的数量由该区中最里面的磁道所能包含的扇区数确定

3 磁盘以扇区大小的块来读写数据

逻辑磁盘块结构：

盘面，磁道，扇区，这个三元组唯一的标识了对应的物理扇区

I/O总线

I/O总线：CPU与外界的桥梁连接了CPU，主存和I/O设备

固体磁盘

固态硬盘是一种基于闪存的存储技术，且为固定不可移动

闪存:ROM的一种，普遍用于电子设备存储需要数据

一个SSD包由一个或多个闪存芯片和闪存翻译层组成：

闪存芯片，闪存翻译层

局部性

分类：

1 时间局部性

2 空间局部性

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，就被称为步长为k的引用模式

K=1的步长，利用顺序访问相当线性遍历

K>=2的步长，类似空间，例如数组的多维遍历规则，列遍历不利于空间局部性（由于与规定存储规格不符合）

取指令的局部性

程序指令是存放在存储器中的，CPU必须取出（读出）这些指令

空间局部性程度决定：

1 K的大小

2 循环次数多少

3 重复调用