存储器的层次结构

存储技术

• 静态RAM

SRAM将每一位存储在双稳态的存储器单元中

• 动态RAM

DRAM将每一位存储为对电容充电。

• 传统的DRAM

d*w的DRAM存储dw位信息

• 增强的DRAM

• 非易失性存储器

• 访问主存

磁盘存储

• 磁盘构造
• 磁盘容量

公式：磁盘容量=（字节数/扇区) * （平均扇区数/磁道)* （磁道数/表面）*（表面数/盘片） * （盘片数/磁盘）

• 磁盘操作

磁盘以扇区大小的块来读写数据。对扇区的访问时间有三个主要部分：寻道时间、旋转时间、和传送时间。

旋转时间：Tmax rotation =(1/RPM)* （60 secs/1 min) Tavg 是 Tmax 的一半。

传送时间：Tavg transfer =(1/RPM)* (1/平均扇区数/磁道）* （60 secs/1 min)

访问时间= 平均寻道时间 + 平均旋转时间 + 平均传送时间

局部性

局部性分为时间局部性和空间局部性。

• 对数据引用的局部性

顺序引用模式（步长为1）；步长为K的引用模式；

随着步长的增加，空间局部性降低

双重嵌套循环按照优先顺序访问数组元素

程序局部性的简单原则：

• 重复引用同一个变量的程序具有良好的时间局部性

• 对于具有步长为k的引用模式的程序，步长越小，空间局部性越好。具有步长为1的引用模式的程序有很多的空间局部性。在存储器中以大步长跳来跳去的程序空间局部性会很差

• 对于取指令来说，循环有好的时间和空间局部性。循环体越小，循环迭代次数越多，局部性越好。

存储器层次结构

中心思想：对于每个K，位于K层的更快更小的存储设备作为位于k+1层的更大更慢的存储设备的缓存。

• 缓存命中

• 缓存不命中

• 缓存不命中的种类：强制性不命中（冷不命中）、冲突不命中；

• 缓存管理

高速缓存存储器

通用的高速缓存存储器结构

M = 2 ^m S = 2^s B = 2^b C = S * E* B

t=m-(b+s)

高速缓存工作方式：

1、组选择 2、行匹配 3、字抽取

参考文献：《深入理解计算机系统（第二版）》