2018-2019-1 20165325 《信息安全系统设计基础》第五周学习总结

1、存储技术

存储器可分为易失性存储器和非易失性存储器，易失性存储器就是在关闭计算机或者突然性、意外性关闭计算机的时候，里面的数据会丢失，就像内存。非易失性存储器在上面的情况下数据不会丢失，像硬盘等外存。

（1）易失性存储器

SRAM和DRAM都是易失性存储器，按照存储信息的不同，随机存储器分为静态随机存储器（Static RAM,SRAM)和动态随机存储器（Dynamic RAM,DRAM)。

静态存储单元（SRAM）：　　

●存储原理：由触发器存储数据

●优点：速度快、使用简单、不需刷新、静态功耗极低；常用作Cache

●缺点：元件数多、集成度低、运行功耗大

动态存储单元（DRAM）：

●存贮原理：利用MOS管栅极电容可以存储电荷的原理，需刷新（早期：三管基本单元；现在：单管基本单元）

●优点： 集成度远高于SRAM、功耗低，价格也低

●缺点：因需刷新而使外围电路复杂；刷新也使存取速度较DRAM慢，所以在计算机中，SRAM常用于作主存储器。

（2）非易失性存储器（ROM）/只读存储

可编程ROM（PROM）：只能被编程一次。

可擦写可编程ROM（EPROM）：紫外线光照射过窗口，EPROM就被清除为0，被擦除和重编程的次数为1000次。

电子可擦除ROM（EEPROM）：不需要一个物理上独立的编程设备，因此可以直接在印制电路卡上编程，能够编程的次数为10^5。

闪存：基于EEPROM，为大量的电子设备提供快速而持久的非易失性存储。

2、磁盘

（1）磁盘的构造

磁头位于每个磁盘片的表面上，磁头与磁臂相连，磁臂能将所有磁头作为一个整体而一起移动，磁盘片的表面被逻辑地划分成圆形磁道(track)，磁道再进一步划分为扇区。位于同一磁臂位置的磁道集合形成了柱面(cylinder)，每个磁盘驱动器都有数千个同心柱面，每个磁道可能包括数百个扇区。常用磁盘驱动器的存储容量是按GB来计算的。

（2）磁盘容量：一个磁盘上可以记录的最大位数称为它的最大容量/容量。

决定因素有：

（a）记录密度：磁道一英寸的段可以放入的位数。

（b）磁道密度：从盘片中心出发半径上一英寸的段内可以有的磁道数。

（c）面密度：记录密度与磁道密度的乘积。

公式：

磁盘容量=字节数/扇区 * 平均盘区数/磁道 * 磁道数/表面 * 表面数/盘片 * 盘片数/磁盘

3、总线

按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为:

• 数据总线

• 控制总线

• 地址总线

按照CPU内外来分类：

• 系统总线

• 存储总线

• I/O总线

4、读写事务

（1）读:主存到CPU

汇编语句：movl A,%eax

　　a.CPU将地址A放到存储器总线

　　b.主存从总线读出A，接收字x，然后将x放到总线上

　　c.CPU从总线读出字x，并将它copy到寄存器eax中。

（2）写:CPU到主存

汇编语句：movl %eax，A

　　a.CPU将地址A放到存储器总线，主存读出这个地址，等待接收数据字

　　b.CPU将数据字y放到总路上

　　c.主存从总线读数据字y，并将它存储在地址A。

5、程序数据引用的局部性

一个编写良好的计算机程序常常具有良好的局部性，即倾向于引用临近于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。

两种形式：

• 时间局部性:会被多次引用（通常在循环中）

• 空间局部性：附近位置被引用

有良好局部性的程序比局部性差的程序运行得更快

6、存储器层次结构中心思想：每层存储设备都是下一层的“缓存”

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层的更慢更大的存储设备的缓存。即层次结构中的每一层都缓存来自较低一层的数据对象。而数据总是以块大小为传送单元(transfer unit)在第k层和第k+1层之间来回复制的。

例：

解析：存储器层次结构的每一层都缓存来自较低一层的数据。缓存存储器是分块的，数据总是以块为基本单位在每一层之间传递，块的大小只在相互传递的两层之间相同