存儲器系統是一個具有不同容量、成本和訪問時間的存儲設備的層次結構。CPU寄存器保存著最常用的數據。靠近CPU的小的、快速的高速緩存（SRAM）作為一部分存儲在相對慢速的主存儲器（DRAM）中數據和指令的緩沖區域。主存儲器（DRAM）緩存存儲在容量較大的、慢速磁盤（本地磁盤）上的數據，而這些磁盤常常又作為存儲在通過網絡連接的其他機器的磁盤或磁帶（分布式文件系統，Web服務器）上的數據的緩存區域。

局部性是計算機程序的一個基本屬性。具有良好局部性的程序傾向于一次又一次地訪問相同的數據項集合，或是傾向于訪問鄰近的數據項集合。具有良好局部性的程序比局部性差的程序更多地傾向于從存儲器層次結構中較高層次處訪問數據項，因此運行得更快。

一、存儲技術

1.1、隨機訪問存儲器

隨機訪問存儲器（RAM）分為兩類：靜態RAM（SRAM）和動態RAM（DRAM）。

1、靜態RAM

SRAM將每個位存儲在一個雙穩態的存儲器單元里，每個單元用六個晶體管電路實現（成本相對高）。雙穩態就是電路可以無限期地保持在兩個不同的電壓配置或狀態之一。其他任何狀態都是不穩定的——從不穩定狀態開始，電路會迅速地轉移到兩個穩定狀態中的一個。

由于雙穩態特性，SRAM只要有電，它就會永遠保持它的值（抗干擾性強）。

2、動態RAM

DRAM將每個位存儲為對一個電容的充電，每個單元由一個電容和一個訪問晶體管組成（成本相對低）。與SRAM不同，DRAM存儲器單元對干擾非常敏感（抗干擾性弱）。當電容的電壓被擾亂之后，它就永遠不會恢復了。暴露在光線下會導致電容電壓改變。

內存系統必須周期性地通過對DRAM讀出，然后重寫來刷新內存每一位。

SRAM和DRAM的對比：

3、傳統的DRAM

DRAM芯片中的單元（位）被分成d個超單元，每個超單元由

個DRAM單元組成。一個d * 的DRAM總共存儲了d 位信息。

超單元被組織成一個r行c列的長方形矩陣，其中r * c = d。

每個超單元有形如(i, j)的地址，i表示行，j表示列。

信息通過稱為引腳的外部連接器流入和流出芯片。每個引腳攜帶一個1位的信號。

有兩種引腳：

• addr引腳 —— 攜帶行和列超單元地址
• data引腳 —— 傳送字節到芯片，或從芯片傳出字節

每個DRAM芯片被連接到某個稱為"內存控制器"的電路，內存控制器通過addr引腳和data引腳與DRAM進行數據的交互。

4、內存模塊

DRAM芯片封裝在內存模塊中，它插到主板的擴展槽上。

Core i7系統使用240個引腳的雙列直插內存模塊。

下圖展示了用8個8M（超單元數） * 8（每個超單元存儲一個字節）的DRAM芯片構成的內存模塊，總共存儲64MB（8 * 8M * 8B）。

用各個DRAM芯片中相應超單元地址都為(i, j)的8個超單元來表示主存中字節地址A處的64位字。DRAM 0存儲第一個（低位）字節，DRAM 1存儲下一個字節，依次類推。

要取出內存地址A處的一個字，內存控制器將A轉換成一個超單元地址（i, j)，并將它發送到內存模塊，然后內存模塊再將i和j廣播到每個DRAM。作為響應，每個DRAM輸出它的(i, j)超單元的8位內容。模塊中的電路收集這些輸出，并把它們合并成一個64位字，再返回給內存控制器。

5、增強的DRAM

一些后來發展并增強DRAM：

• 塊頁模式DRAM（Fast Page Mode DRAM， FPM DRAM）
• 擴展數據輸出DRAM（Extended Data Out DRAM，EDO DRAM）
• 同步DRAM（Synchronous DRAM, SDRAM）
• 雙倍數據速率同步DRAM（Double Data-Rate Synchronous DRAM, DDR SDRAM）
• 視頻RAM（Video RAM，VRAM）

6、非易失性存儲器

如果斷電，DRAM和SRAM會丟失它們的信息，它們是易失的。

而非易失性存儲器即使是在關電后，仍然保存著它們的信息。

只讀存儲器（ROM）以它們能夠被重編程（寫)的次數和對它們進行重編程所用的機制來區分的：

• 可編程ROM（Programmable ROM, PROM） —— 只能被編程一次
• 可擦寫可編程ROM（Erasable Programmable ROM，EPROM） —— 被擦除和重編程的次數的數量級可以達到1000次
• 電子可擦除PROM（Electrically Erasable PROM， EEPROM） —— 能夠被編程的次數的數量級可以達到

7、訪問主存

數據流通過總線在CPU和DRAM主存之間傳輸。這些傳輸的過程稱為總線事務。

讀事務從主存傳送數據到CPU，寫事務從CPU傳送數據到主存。

下圖是總線結構的示例圖：

主要部件是：

• CPU芯片
• 稱為I/O橋接器的芯片組（包括內存控制器） —— 將系統總線的電子信號翻譯成內存總線的電子信號
• DRAM內存模塊
• 系統總線 —— 連接CPU和I/O橋接器
• 內存總線 —— 連接I/O橋接器和主存

1.2、磁盤存儲

1、磁盤構造

整個磁盤驅動器通常被稱為磁盤驅動器。

2、磁盤容量

一個磁盤的容量由三個因素決定：

磁盤容量的計算公式：

3、磁盤操作

對扇區的訪問時間有三個主要的部分：

• 尋道時間( )
• 旋轉時間
• 傳送時間

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机的3类系统总线分别是_《深入理解计算机系统》读书笔记—第六章、存储器层次结构...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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