计算机系统 存储器 总线 磁盘 局部性原理

存储器

1. CPU执行指令，存储器系统为CPU存放指令和数据
2. cpu ======寄存器======
3. cache memory 高速缓存存储器 -小的，快速的

4. main memeory 主存储器（主存）-大的，慢速的

5. 随机访问存储器：（random-access memory，RAM）

   1. 静态的（SRAM），作为高速缓存存储器和；
   2. 动态的（DRAM），作为主存或者帧缓冲区；
   3. SRAM>DRAM。
6. 非易失性存储器：ROM(read-only memory,只读存储器)
   

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总线：

1. 数据流是通过总线（bus）的共享电路在cpu和DRAM主存之间来回，他们之间的步骤称为总线事务，
2. 从内存–>CPU 称为读事务；
3. 从CPU–>内存 称为写事务
4. mov A %eax（读事务）
   
   1. cpu将地址A放到存储器总线；
   2. 主存从总线读出A，接收字x,然后将x放到总线上
   3. cpu从总线上读出字x,并将它拷贝到寄存器%eax中。
5. mov %eax A（写事务）
   
   1. cpu将地址A放到存储器总线上，主存读出这个地址，并等待数据；
   2. cpu将数据字y放到总线上；
   3. 主存从总线上读取数字y，并将他存储在地址A；

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磁盘

• I/O总线上连接有USB控制器，用来控制鼠标和键盘，打印机，CD-ROM驱动器；图形适配器，用来代表CPU在显示器上画像素；磁盘控制器，用来代表CPU读写磁盘数据；还有网络适配器，
• 这里描述简单描述一下CPU是怎么和磁盘合作的，
  
  1. cpu通过命令，逻辑块号和目的存储器地址，写到与磁盘关联的存储器映射地址；（cpu—>磁盘控制器）
  2. 磁盘控制器读扇区，并执行到主存的DMA(direct memory access，直接存储器访问)传送；（磁盘控制器—>主存）
  3. 当DMA传送完成时，磁盘控制器以一个中断通知CPU；（磁盘控制器—通知—->CPU）
     

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局部性原理

• 具有良好的局部性的程序倾向于一次又一次的访问相同的数据集合，或倾向于访问临近的数据项集合。

  1. 时间局部性：在一个具有良好时间局部性的程序中，被引用过一次的存储器位置很可能在不久的将来再次被引用；
  2. 空间局部性：在一个具有良好空间局部性的程序中，如果一个存储器的位置被访问了一次，那么程序很可能在不久的将来引用附近的一个存储器位置

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存储器层次结构

• 不同的存储器设备的访问时间差异很大，速度较快的设备没字节的成本要比速度加满的设备高；
• 而且容量较小。CPU和主存之间的速度差异在增大。
• 一个编写良好的程序倾向于展示出良好的局部性。
• 缓存命中和缓存不命中；
• 缓存策略：最近最少；随机策略；