存储体系
- 基本概念
- 存储系统的基本要求
- 层次存储器系统
- 存储层次的性能参数
- 虚拟存储器
- 部分加载
- 虚拟存储技术特征
- 虚拟存储技术必要的支持
- 三种存储管理
- 虚拟存储器工作全过程
- 高速缓冲存储器cache
- 映像规则&查找方法
- 替换策略，针对的是cache满的情况
- 随机法：实现简单
- FIFO先进先出
- 最近最少使用LRU
- 写入策略
- 一致性分析
- 写作废协议（作废法）：当多个核操作同一cache时，一个核写入，其他核里数据作废，再更新内存
- 写更新协议 （播写法）：当多个核操作同一cache时，一个核写入，告诉其他核更新数据。
- 性能分析：
- 使用cache后提升
- 三级存储体系
- 现代计算特点
基本概念
存储介质：寄存器、Cache(静态随机存储器)、DRAM(SDRAM动态同步随机存储器)、ROM(只读存储器)、flash(ROM和RAM结合)NOR Flash(随机性能比较 好，集成度低)NAND FLASH(块读取性好，集成度高)、SSD硬盘（固态硬盘，本质也是NAND FLASH，写入速度要比读速度慢）、磁盘（硬盘，靠的是电和磁间的转换来实现读取）、光盘（VCD\DVD\蓝光DVD)、磁带、软盘（淘汰）、云盘（网盘）
存储系统的基本要求
选用生产与运行成本不同的，存储容量不同的，读写速度不同的多种 存储介质，组成一个统一的存储器系统，使每种介质都处于不同的地位，发挥不同的作用，充分发挥各自存取速度，容量、成本方面的优势，从而达到最优的性价比，以满足使用要求。
层次存储器系统
原理：程序局部性原理，时间局部性和空间局部性。紧挨着数据或刚访问数据一会还要再访问。
主要是主存和辅存（以页面为单位，也就是内存和硬盘，主要满足空间的不足，提高容量）层次。还有cache和主存（以块为存储单位。主要是提高速度，速度是cache,容量是主存）层次。
存储层次的性能参数
s:容量
TA:访问时间
C:每位价格
虚拟存储器
主存与辅存进一步发展的结果，按照管理方式分为段式，页式和段页式
基于局部性原理，虚拟地址与物理地址之间转换，这个过程是一个动态的过程。
进程可分成几块（页，段），且这些块可分别存储在内存的不连续的区域里。
逻辑地址表示的内存空间即虚拟存储空间
部分加载
- 运行时进程的所有页段，不必都在内存里，只要下一条要执行的指令和下一个要访问的数据在内存里即可。
- 内存中可同时容纳更多的进程（每个进程只加载一部分）
- 进程可以比内存大（逻辑地址可以比物理地址大）
- 实现尽可能大的地址
虚拟存储技术特征
- 不连续性，物理内存分配的不连续
- 部分交换，虚拟存储的调入和调出是对部分虚拟地址空间进行的
- 大空间，总空间不超过物理内存和外存交换区容量之和
虚拟存储技术必要的支持
硬件支持：内存管理硬件必须要支持分页、分段
需要支持动态的地址转换
软件支持：OS必须管理内存与外存之间的段和页的移动
三种存储管理
段式管理：是一段，这一段不固定长
页式管理：一页是固定长
段页式管理：先按照段，每段里面再按照页管理。
核心要实现虚拟地址到物理地址的转换；段式：通过段号+基址+段内偏移就是物理地址
页式：通过用户进程号+基址查页表+页内偏移查物理
段页式：即有段表又有页表。
虚拟存储器工作全过程
主存是否命中，辅存是否命中
虚拟地址，转成物理地址，在不在主存？在，直接命物理地址访问主存，不在主存，外部地址的转换（把虚地址转成辅存地址），在辅存上找，找到后，调入主存。（这个过程要看主存是否满，满了话，用替换算法）
高速缓冲存储器cache
实质上是主存的子集。组成部分：
- 有效位字段：标识数据字段和标志字段的是否有效
- 标志字段：保存相应主存单元的地址信息
- 数据字段：保存从主存单元复制过来的数据
映像规则&查找方法
- 全相联：主存中一块可以放在cache中任何一个位置，冲突最小，硬件成本比较高。
- 直接相联：内存中划分为相应的cache大小的不同区，一个区只有唯一个cache区与它对应。
- 组相联：与直接相联类似，只不过就是cache区分成了组，内存一个区对应cache中唯一一个组号。然后从组里面，再比较有没有。
替换策略，针对的是cache满的情况
- 直接映象：别无选择
- 组相联和直接相联，有多个cache区，就需要替换算法
随机法：实现简单
FIFO先进先出
最近最少使用LRU
写入策略
- 写回法：只写入cache,仅当cache被替换时，才写回主存
- 写直达法：不仅写入cache,而且写主存。
一致性分析
写作废协议（作废法）：当多个核操作同一cache时，一个核写入，其他核里数据作废，再更新内存
写更新协议 （播写法）：当多个核操作同一cache时，一个核写入，告诉其他核更新数据。
性能分析：
块的大小、组的大小与cache容量对cache命中率影响 ，如下图：
使用cache后提升
三级存储体系
现代计算特点
- 多数计算机既有虚拟存储器，又有cache存储器
- 程序用虚拟地址访存
- 要求速度接近于cache,容量是辅存的，因此，实现三级存储可以有三种实现方式，物理地址cache、虚地址cache、全cache
- 程序用虚拟地址访存
- 要求速度接近于cache,容量是辅存的，因此，实现三级存储可以有三种实现方式，物理地址cache、虚地址cache、全cache
