2017-2018-1 20155302 《資訊安全系統設計基礎》第9周學習總結
第六章教材學習内容總結
6.1 節
了解三種常見存儲技術：RAM/ROM/磁盤；
RAM有SRAM和DRAM，特點和應用；
ROM有PROM，EPROM，E2PROM，FLASH；
磁盤是重點，涉及到後面的i/o和檔案系統，做好相關練習
磁盤結構：盤片、磁道、扇區、間隙、柱面；磁盤驅動器
磁盤容量
通路時間：尋道、旋轉、傳送
邏輯磁盤塊：這個很重要，記憶體可以看成位元組數組、磁盤可以看成塊數組
總線
資料總線、控制總線、位址總線
系統總線、存儲總線、I/O總線：p395圖要了解
讀寫事務：P389圖要能了解
6.2 局部性
局部性原理：一個編寫良好的計算機程式，常常傾向于引用臨近于其他最近引用過的資料項的資料項，或者最近引用過的資料項本身。
分類：時間局部性&&空間局部性
應用：
1.硬體層：通過引入高速緩存存儲器來儲存最近被引用的指令和資料項，進而提高對主存的通路速度。
2.作業系統級：系統使用主存作為虛拟位址空間最近被引用塊的高速緩存，用主存來緩存磁盤檔案系統中最近被使用的磁盤塊
3.應用程式中：Web浏覽器将最近被引用的文檔放在本地磁盤上。
一、對程式資料引用的局部性
1.步長為k的引用模式
定義：一個連續變量中，每隔k個元素進行通路，就被稱為步長為k的引用模式。
步長為1的引用模式：就是順序通路一個向量的每個元素，有時也被稱為順序引用模式，它是程式中 空間局部性常見和重要的來源。
一般來說，随着步長增加，空間局部性下降。
二、取指令的局部性
程式指令是存放在存儲器中的，CPU必須取出（讀出）這些指令。
但是代碼差別于程式資料的一個重要屬性是：在運作時它是不能被修改的。
三、局部性小結
量化評價一個程式中局部性的簡單原則：
重複引用同一個變量的程式有良好的時間局部性
對于具有步長為k的引用模式的程式，步長越小，空間局部性越好
對于取指令來說，循環有好的時間和空間局部性。循環體越小，循環疊代次數越多，局部性越好。
6.3 存儲器層次結構
存儲層次結構：系統觀(1+1>2)
中心思想：每層儲存設備都是下一層的“緩存”
對照p408的表了解
緩存命中：當程式需要第k+1層的某個資料對象d時，他首先在目前存儲在第k層的一個塊中查找d，如果d剛好緩存在第k層中，則緩存命中
緩存不命中：k層中沒有緩存資料對象d
緩存不命中的種類：如果第k層的緩存是空的，那麼對任何資料對象的通路都會不命中。一個空的緩存有時稱為冷緩存，此類不命中稱為強制性不命中或冷不命中
### 6.4 高速緩存存儲器
早期的計算機存儲器曾次結構隻有三層：CPU寄存器 DRAM主存儲器和磁盤存儲
通用的高速緩存存儲器結構
直接映射高速緩存 ：每個組隻有一行的高速緩存
直接映射高速緩存中的組選擇
直接映射高速緩存中的行比對
直接映射高速緩存中的字選擇
直接映射高速緩存中不命中時的行替換
運作中的直接映射高速緩存
讀位址0的字
讀位址1的字
讀位址13的字
讀位址8的字
直接映射高速緩存中的沖突不命中
6.4.3 組相聯高速緩存
組組聯高速緩存中的組選擇
組組聯高速緩存中的行比對和字選擇
組組聯高速緩存中不命中的行替換
6.4.4 全相聯高速緩存
全相聯高速緩存的組選擇
全相聯高速緩存中的航比對和字選擇
6.4.7 高速緩存性能的參數影響
高速緩存大小的影響
塊大小的影響
相聯度的影響
寫政策的影響
6.5編寫高速緩存友好的代碼
1.基本方法
讓最常見的情況運作的快
在每個循環内部緩存不命中數量最小
2.重要問題
對局部變量的反複引用是好的（時間局部性）
步長為1的引用模式是好的（空間局部性）
6.6存儲器山
這是一個重要的了解概念。幫助我們了解計算機系統底層存儲的結構。
教材學習中的問題和解決過程
Q:一個塊可以被放置到cache的什麼地方？
A:直接映射:(塊位址)MOD(cache中的塊數),每個塊隻能出現在唯一位置上
全相連映射:一個塊可以放置在cache中的任意位置上
組相連:(塊位址)MOD(cache的組數), 一個塊首先被映射到一個組中,然後它可以被放置在組中的任何一個塊中
直接映射,全相連與組相連的關系:
直接映射是一個簡單的1路組相聯
一個有m塊的全相聯cache可以稱為m路組相聯
大多數處理器的cache采用直接映射,2路組相聯或是4路組相聯。
代碼托管
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