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CSAPP 存储器层次结构 笔记

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2019/10/21 Share

在简单的模型中,存储器系统是一个线性的字节数组,CPU 能够在一个常数时间内访问每个存储器位置。

但这并没有反映现代系统实际工作的方式,实际的存储系统是一个具有不同容量、成本和访问时间的存储设备层次结构。(虚拟内存是线性的?)

存储技术

随机访问存储器 RAM

  • 静态 SRAM:容量小,存取速度快,以触发器(双稳态)做为存储元,通常做 cache。
  • 动态 DRAM:容量大,速度较慢,以 MOS 晶体管和电容器组成的电路做存储元,通常做主存储器。

磁盘存储

磁盘属于外部 I/O 设备,其特点是存储容量大,速度慢,价格便宜。其利用磁性材料被磁化后,会形成两个稳定的剩磁状态的性质,就像触发器的双稳态一样。

局部性原理

在程序中,程序倾向于引用邻近与其他最近引用过的数据项的数据项,或者最近引用过的数据项本身。这种倾向性,被称为局部性原理。

这是一个持久的概念,对硬件和软件系统的设计和性能都有着极大的影响。

局部性通常有两种不同的形式,时间上,空间上。

在一个具有良好时间局部性的程序中,如果一个内存位置被引用了一次,那么程序很可能在不远的将来引用附近的一个内存位置。

存储器层次结构

不同存储技术的访问时间差异很大。速度较快的技术每字节的成本要比速度较慢的技术高,而且容量较小。CPU 和主存之间的速度差距在增大。

一个编写良好的程序倾向于展示出良好的局部性。

高速缓存存储器

缓存的理念,简单来说就是,最常用的数据就那么点,将其放到读取速度最快的存储区域,将大大提高运行效率。

CATALOG
  1. 1. 存储技术
    1. 1.1. 随机访问存储器 RAM
    2. 1.2. 磁盘存储
  2. 2. 局部性原理
  3. 3. 存储器层次结构
  4. 4. 高速缓存存储器