【重学计算机】机组D4章：存储系统

1. 存储系统层次结构

主存速度缓慢的原因：主存增速与CPU不同步，执行指令期间多次访问主存

主存容量不足的原因：

-----> 存储体系结构化层次： CPU -- Cache1 -- Cache2（解决速度） -- 主存 -- 辅存（解决容量）

存储体系结构化层次理论基础：

2. 主存中的数据组织

存储字长：主存的一个存储单元所包含的二进制位数，目前大多数计算机主存按字节编址，主要由32为和64位

数据存储与边界的关系：

大端与小端存储方式：

3. 存储器分类

　　　　DRAM刷新方式：集中刷新、分散刷新、异步刷新

4. 主存容量的扩展

5. Cache的基本原理

cache的工作过程
- 数据：cpu与cache交换字，cache与内存交换块
- 读：命中，不命中
- 写：写穿策略，写回策略
写策略
- 写穿策略（write through）：同时写缓存和内存，好像穿过缓存一样。若不命中，先写到主存中，并选择性地同时分配到缓存中（写分配/非写分配）
- 写回策略（write back）：写到缓存后不管了，只有当缓存的内容替换回主存时再管，需有脏位。好像隔段时间后再写回到主存中一样
地址映射机制
- 相联存储器：地址本身包含着位置啊可比较的信息啊等内容信息，可根据区分地址内容进行寻址
- 主存地址 = 块地址 + 块内偏移地址 = （Tag + Index） + 块内偏移地址
- cache结构
  - 好多行，每行与主存块大小相等
  - 每行 = tag + data + valid + dirty
- 三种映射方式
  - 全相联：cache行号 = random（内存块号）
  - 直接相联：cache行号 = 内存块号 % cache行数
  - 组相联：两者结合。8行1路组相联就是全相联，8行8路组相联就是直接相联
替换算法

6. 虚拟存储器

解决问题：主存容量不足。希望向程序员提供更大（比主存大）的编程空间
分类：页式，段式，段页式
页式实现方式：MMU（Memory Management Unit） + 页表 + TLB（Transaction Lookaside Buffer：地址转换后备缓冲器）
页式转换过程：虚拟地址 = 虚拟页号 + 页内偏移 ==> 物理页号 + 页内偏移

7. RAID