本次笔记内容：
P47 计算机组成原理（47）
P48 计算机组成原理（48）
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视频地址：计算机组成原理 清华大学刘卫东 全58讲 国家精品课程 1080P 更完
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本节课幻灯片：无
本节课在 2019 年系列中，被替换成了“MIPS异常处理”。而在 2013 年中，是光盘。尽管光盘可能已经被淘汰，但还是学习一下。
课前，老师讲了结课的安排：
期末考试：
时间：2014年1月13日上午
地点：三教2102 2302
大实验检查截止时间：
12月13日 5:00px
大实验展示及答辩：
12月30日 1:30~3:05pm
32位小组另行安排
后续课程安排：
1月2日课改答疑
12月26日课程总结和复习
文章目录
- 内容概要
- 复习
- 层次存储器
- 只读光盘(CD-ROM)
- 光盘的存储原理
- 光盘的读出原理
- CD-ROM的存储标准
- CD-ROM存储格式
- CD-ROM的文件标准
- CD-R
- CD-R 存储原理
- CD-R的增量刻盘
- CD-R防盗版
- CD-RW
- CD-RW存储原理
- 其他技术
- DVD 和 CD 的差别
- Blu-Ray
- 光盘总结
- Enhanced DRAM
- Cache DRAM
- SDRAM
- Flash Memory
- FLASH 存储原理
- FLASH 特点
- 复习本单元
- 不同层次的存储器的作用
- 存储器组成
- 层次存储器优势
内容概要
- CD-ROM
- CD-R
- CD-RW
- DVD
- 存储技术的发展
- 本单元小结
复习
层次存储器
- Register
- Cache
- Main Memory
- Hard Disk
还缺点东西，比如计算机与计算机之前的传递介质？
因此，提出 Floopy-Disk / CD-ROM / FLASH。
只读光盘(CD-ROM)
1980年，飞利浦和索尼一起推出了光盘(CD, Compact Disc)，并很快取代了每分钟33 1/3转的乙烯基唱片。CD的详尽技术细节以正式的国际标准(IS10149)公布，并因为封面的颜色被通称为红皮书。
- 数字化存储
- 只读
光盘的存储原理
- 光电转换
- 入射光和反射光叠加
- 物理变化
- 在涂有玻璃表层的主盘上，用高能红外激光束烧出 0.8 毫米直径小孔制成
- 往膜子上注入融化的多种碳酸盐脂
- 在碳酸盐脂上沉淀一薄层的反射铝，再覆盖上一层起保护作用的表层。
- 凹区
- 碳酸盐脂底基的凹陷部分叫做凹区
- 凸区
- 凹区两边未经过烧纸的部分叫做凸区
光盘的读出原理
- 用低能量激光二极管照射
- 从凹区反射的激光的强度为从凸区反射光的强度的一半
- 感知反射光的强弱，可区分凸区和凹区
- 编码方式：见1就翻转的不归0制
直接访问方式。
CD-ROM的存储标准
如上，对操作系统来说，光盘也是一个“盘”。
CD-ROM存储格式
先是找到一个大致的位置，再去根据引导内容详细读，因此要比读硬盘慢一些。
CD-ROM的文件标准
如上，在国际标准(ISO 9600)中，CD-ROM有 3 个层次。
CD-R
该光盘可以写。
CD-R 存储原理
类似胶片的原理，让光盘制造出后，也可决定是否哪里反光（来实现写）。
其结构如上。
CD-R的增量刻盘
一次刻在CDR上的几个连续扇区被称为CD-ROM道。
每个CD-ROM道构成一个单独的目录卷表VTOC，其中所列的文件可能包括其前面各道中的部分或所有文件。
CD-R放入光驱后，操作系统搜寻所有CD-ROM道,并定位到最近使用的VTOC，它给出了CD-R的当前状态。
CD-R防盗版
将CD-ROM上所有文件的长度写成好几个GB，这样，用标准的读盘软件将无法将文件拷到硬盘中，而文件的实际长度在出版商提供的专用读盘软件中，或隐藏(可能还是加密后)在CD-ROM的某个意想不到的地方。
在选定的几个扇区中有意写入一些错误的ECC码，预计一般的CD复制软件将会自动“修复”这些错误，但光盘的应用软件却自己对这些ECC码进行检查，如果它们正确的话就停止执行。
CD-RW
CD-RW 是一种可以多次读写的光盘。
“用关的能量让其可逆。用金属。”
CD-RW存储原理
用银、铟、锑和碲组成的合金做记录层。这种合金有两个稳定态:晶态和非晶态，两个状态有不同的反射特性。
CD-RW的驱动器使用三种不同能量的激光。在高能激光照射下,合金熔化并从高反射性的晶态转化为低反射性的非晶态，表示凹区。在能量中等的激光束照射下，合金熔化并重新转化为本来的晶态，又成为凸区。低能激光可以感知材料的状态(用来读盘)，但不会导致状态转换。
其他技术
DVD 和 CD 的差别
- 使用红色激光(DVD激光的波长为0.65微米，而CD的为0.78微米)；
- 凹区更小(DVD为0.4微米，而CD为0.8微米)
- 螺旋线更紧凑(DVD道间距为0.74微米，而CD的道间距为1.6微米)；
- 存储容量达到4.7GB。
Blu-Ray
- 用蓝色的激光取代了DVD用的红色激光；
- 蓝色激光波长比红色的要短，可更精确地聚焦,能分辨出更小的凸区和凹区；
- 单面的Blu-Ray盘可存放约25GB的数据，双面的存储容量约50GB。数据速率约为4.5MB/秒。
光盘总结
- 存储原理：光电转换
- 编码方式：NRZI
- 存储格式
- 直接访问
- 光盘的发展：CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD、Blu-Ray
Enhanced DRAM
- 在DRAM中增加一个SRAM组成的Cache
- 存放刚刚被访问的单元的行的全部内容
- 增加比较器，如果下次访问的还是这行，则从 Cache中读
- 同时，刷新该行可以和读 Cache并行，这也可以提高性能
EDRAM 对行的访问效率提高了。
Cache DRAM
在 DRAM 中增加比 EDRAM 更大的 Cache 作为真正的 Cache 使用，不局限于存储最新访问的行。
需要增加什么电路？作为某些特定应用的缓冲器，比如显示存储器。
SDRAM
将与CPU异步工作模式改为同步工作模式主设备给出访问命令后， SDRAN 进行响应经过响应时间后， SDRAN 按系统时钟输出数据。
DDR：在时钟的上升沿和下降沿都传输数据。(Double data rate)
一般来讲，相比静态存储器， SDRAM 是一个好的选择：降低成本、降低布线难度。但是实现较为复杂。
Flash Memory
本来是晶体管的老化现象。从而开始研究，改变晶体管的导电特性。
ROM、 EPRON、 EEPROM
起源：晶体管的老化现象，When they give you lemons, make lemonade.
存储原理：改变晶体管的导电特性。
分类
- NAND：软盘、硬盘
- NOR：内存SRAM
FLASH 存储原理
如上，实际上，在写前，要把所有地方都擦除，然后去写 0 。对于读，则控制极加读电压：
- 晶体管不导通，读出0
- 晶体管导通，读出1
FLASH 特点
- 非电易失性
- 电可擦除
- 写入次数有限(老化)
- 性能适中，存储容量适中
- NOR型
- 替代 EPROM、 EEPROM
- 按地址进行访问
- 用于存放程序
- NAND型
- 作为硬盘的替代品
- 按扇区访问、按页擦除和写入
复习本单元
不同层次的存储器的作用
- 存储器组成(数字逻辑层)：存放一位二进制数0或1
- 存储器(指令系统层)：存放可单独访问的最小单元(字节、字、扇区)
- 存储器(操作系统层)：段、页管理
- 存储器(用户层)：文件
存储器组成
半导体存储器：
- SRAM：触发器的不同状态
- DRAM：电容是否存储电荷四
- FLASH：晶体管状态
磁表面存储器：
- 磁颗粒的偏转方向(编码规则)
光盘：
- 凹区和凸区，反射光的强弱
层次存储器优势
1+1+1 > 3
利用了程序的时间局部性与空间局部性。
