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设备的层次结构。
CPU寄存器保存着最常用的数据。
靠近CPU的小的，快速的高速缓存存储器作为一部分存储在相对较慢的主存储器（主存）中的数据和指令的缓存区域。
主存暂时存放存储在容量较大的，慢速磁盘上的数据，而这些磁盘常常又作为存储在通过网络连接的其他机器的磁盘或磁带上的数据的缓存区域。
6.1存储技术
6.1.1随机访问存储器
随机访问存储器（RAM）分为：静态的RAM(SRAM)和动态的RAM(DRAM)
SRAM用来作为高速缓存存储器，既可以在CPU芯片上，也可以在片下。
DRAM用来作为主存以及图形系统的帧缓冲区。
1.静态RAM
SRAM将每个位存储在一个双稳态的存储器单元里
也就是说，只要有电，它就会永远地保持它的值。即使有干扰
2.动态RAM
DRAM将每个位存储为对一个电容充电
DRAM存储器单元对干扰非常敏感，当电容的电压被扰乱后，它就永远不会再恢复了
3.传统的DRAM
DRAM芯片中的单元（位）被分成d个超单元，每个超单元都由w个DRAM单元组成。一个d×w的DRAM总共存储了dw位信息。超单元被组织成一个r行c列的长方形阵列，这里rc=d。每个超单元都有形如（i，j）的地址，i表示行，j表示列。
4.存储器模块
DRAM芯片包装在存储器模块中，它是查到主板的扩展槽中。常见的包装包括168个引脚的双列直插存储器模块，它以64位为块传送数据到存储控制器和从存储控制器传出的数据，还包括72个引脚的单列直插存储器模块，它以32位为块传送数据。
5.增强的DRAM
对DRAM的改进：
（1）快页模式DRAM
（2）扩展数据输出DRAM
（3）同步DRAM
（4）双倍数据速率同步DRAM
（5）RambusDRAM(RDRAM)
（6）视屏DRAM
6.非易失性存储器
若断点，DRAM和SRAM会丢失信息，即易失的。
相反的，断电后仍保存信息，则为非易失的存储器。
7.访问主存
数据流通过称为总线的共享电子电路在处理和DRAM主存之间来来回回。
每次CPU和主存之间的数据传送都是通过一系列步骤来完成的，这些步骤称为总线事物。
读事物从主存传送数据到CPU。
写事物从CPU传送数据到主存。
6.1.2磁盘存储
1.磁盘构造
（1）磁盘由盘面构成，每个盘面有两面或者称为表面，表面覆盖记录材料。
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。
（2）每个表面是由一组成为磁道的同心圆组成的。每个磁道被划分为一组扇区。
每个扇区包含相等数量的数据位，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，这些间隙中不存储数据位。间隙存储用来标识山区的格式化位
（3）磁盘是由一个或多个叠放在一起的盘片组成的，他们被分装在一个密封的包装里。
整个装置通常称为磁盘驱动器，简称磁盘。
柱面：所有盘片表面上到主轴中心的距离相等的磁道的集合。
2.磁盘容量
记录密度：磁道每一英寸的段中可以放入的位数
磁道密度：从盘片中心出发半径以上一英寸的段内可以有的磁道数
面密度：记录密度与磁道密度的乘积
磁盘容量：（字节数/扇区）×（平均扇区/磁道）×（磁道数/表面）×（表面数/盘片）×（盘片数/磁盘）
3.磁盘操作
磁盘用读/写头来读写存储在磁性表面上的位，而读写头连接到一个传动臂一端。
通过沿着半径轴前后移动这个传动臂，驱动器就可以将读/写头定位在盘面上的任何磁道上，这个机械运动称为寻道。
对扇区访问时间分为三部分：
（1）寻道时间：
（2）旋转时间：
Tmax rotation = （1/RPM） × （60secs/1min）
平均旋转时间Tavg rotation是 Tmax rotation一半
（3）传送时间：
Tavg transfer =（1/RPM） × (1/(平均扇区数/磁道)) ×（60secs/1min）
4.逻辑磁盘块
5.连接到I/O设备
6.访问磁盘
6.1.3固态磁盘
6.1.4存储技术趋势