教材學習內容總結

1.儲存器系統(memorysystem)是一個具有不同容量、成本和訪問時間的儲存裝置的層次結構。CPU暫存器儲存著最常用的資料。靠近CPU的小的、快速的快取記憶體儲存器(cache memory)作為一部分儲存在相對慢速的主儲存器(mainmemory,簡稱主存)中的資料和 指令的緩衝區域。主存暫時存放儲存在容量較大的、慢速磁碟上的資料，而這些磁碟常常又作為儲存在通過網路連線的其他機器的磁碟或磁帶上的資料的緩衝區域。 一般來說，如果你的程式需要的資料是儲存在CPU暫存器中的，那麼在指令的執行期間，在零個週期內就能訪問到它們。如果儲存在快取記憶體中，需要1〜30個週期。如果儲存在主存中，需要50〜200個週期。而如果儲存在磁碟上，需要大約幾千萬個週期

2.隨機訪問儲存器

       隨機訪問儲存器（Random-AccessMem)分為兩類：靜態的和動態的。靜態RAM (SRAM)

       比動態RAM(DRAM)更快，但也貴得多。SRAM用來作為快取記憶體儲存器，既可以在CPU晶片上，也可以在片下。

靜態儲存器

       SRAM將每個位儲存在一個雙穩態的（bitable)儲存器單元裡。每個單元是用一個六電晶體電路來實現的。

動態RAM

       DRAM將每個位儲存為對一個電容的充電。這個電容非常小，通常只有大約30毫微微法拉 (femtofarad)——30*10^15法拉。不過，回想一下法拉是一個非常大的計量單位。DRAM儲存 器可以製造得非常密集——每個單元由一個電容和一個訪問電晶體組成。

非易失性儲存器

       如果斷電，DRAM和SRAM會丟失它們的資訊，從這個意義上說，它們是易失的（volatile)。另一方面，非易失性儲存器（nonvolatilememory)即使是在關電後，也仍然儲存著它們的資訊。

       PROM (Programmable ROM,可程式設計ROM)只能被程式設計一次。PROM的每個儲存器單元有一種熔絲（fUse),它只能用高電流熔斷一次。可擦寫可程式設計ROM (Erasable Programmable ROM, EPROM)有一個透明的石英視窗，允許 光到達儲存單元。EPROM能夠被擦除和重程式設計的次數的數量級可 以達到 1000 次。電子可擦除 PROM (Electrically Erasable PROM, EEPROM)類似於 EPROM,但是它不需要一個物理上獨立的程式設計裝置，因此可以直接在印製電路卡上程式設計。EEPROM能夠 被程式設計的次數的數量級可以達到105次。快閃記憶體（flash memory)是一類非易失性儲存器，基於EEPROM,它已經成為了一種重要的儲存技術。

訪問主存

        資料流通過稱為匯流排(bus)的共享電子電路在處理器和DRAM主存之間來來回回。每次CPU和主存之間的資料傳送都是通過一系列步驟來完成的，這些步驟稱為匯流排事務（bustransaction)0 讀事務（read transaction)從主存傳送資料到 CPU。寫事務（write transaction)從CPU傳送資料到主存。

IO橋是將系統匯流排的電子訊號翻譯成儲存器匯流排的電子訊號。

3.

磁碟儲存

       磁碟是由碟片（platter)構成的。每個碟片有兩面或者稱為表面（surface),表面覆蓋著磁性記錄材料。碟片中央有一個可以旋轉的主軸（spindle),它使得碟片以固定的旋轉速率 (rotational rate)旋轉，通常是 5400〜15000 轉每分鐘（Revolution Per Minute, RPM)0磁碟通常包含一個或多個這樣的碟片，並封裝在一個密封的容器內。

      一個典型的磁碟表面的結構。每個表面是由一組稱為磁軌（track)的同心圓組成的。每個磁軌被劃分為一組扇區（sector)。每個扇區包含相等數量的資料位（通常是512字 節)，這些資料編碼在扇區上的磁性材料中。扇區之間由一些間隙（gap)分隔開，這些間隙中不儲存資料位。間隙儲存用來標識扇區的格式化位。

磁碟有一個或多個疊放在一起的碟片組成，他們被封裝在一個密閉的包裝裡，如上圖的(b)所示，整個裝置稱為磁碟驅動器，我們簡稱磁碟。SSD(固態硬碟是沒有移動的部分的)。

磁碟容量：

磁碟操作：

        盤用讀/寫頭（read/write head)來讀寫儲存在磁性表面的位，而讀寫頭連線到一個傳動臂（actuator arm) —端，如圖6-10a所示。通過沿著半徑軸前後移動這個傳動臂，驅動器可以將 讀/寫頭定位在盤面上的任何磁軌上。這樣的機械運動稱為尋道（seek)。一旦讀/寫頭定位到了 期望的磁軌上，那麼當磁軌上的每個位通過它的下面時，讀/寫頭可以感知到這個位的值（讀該位)，也可以修改這個位的值（寫該位)。有多個碟片的磁碟針對每個盤面都有一個獨立的讀/寫頭，如圖6-10b所示。讀/寫頭垂直排列，一致行動。在任刻，所有的讀/寫頭都位於同一個柱面上。

 磁碟以扇區大小的塊來讀寫資料。對扇區的訪問時間(access time)主要有三個部分：尋道時間(seek time)、旋轉時間(rotational time)和傳送時間(transfer time)。

訪問磁碟：

 在磁碟控制器接收到CPU的讀命令後，它將邏輯號翻譯成一個扇區地址，讀該扇區的內容，然後將這些內容直接傳送到主存，不需要CPU的干涉，這個過程稱為直接儲存器傳送(Direct Memory Access, DMA)，這種資料傳送稱為DMA傳送。

4.

固態硬碟

       固態硬碟（Solid State Disk, SSD)是一種基於快閃記憶體的儲存技術

5.

儲存器層次結構中的快取

       資料塊總是以塊大小為傳送單位(transfer unit)在第k層和第k+1層之間來回拷貝。

6.快取記憶體儲存器