2017-2018-1 20155222 《信息安全系统设计基础》第9周学习总结

Posted 2020-10-15

2017-2018-1 20155222 《信息安全系统设计基础》第9周学习总结

教材学习内容总结

学习目标

了解常见的存储技术（RAM、ROM、磁盘、固态硬盘等）
理解局部性原理
理解缓存思想
理解局部性原理和缓存思想在存储层次结构中的应用
高速缓存的原理和应用

RAM:
随机存取存储器(random access memory，RAM)又称作"随机存储器"，是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存(内存)。它可以随时读写，而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。
存储单元的内容可按需随意取出或存入，且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。 按照存储单元的工作原理，随机存储器又分为静态随机存储器(英文:Static RAM，SRAM)和动态随机存储器(英文Dynamic RAM，DRAM)。

ROM:
ROM 是 ROM image(只读内存镜像)的简称，常用于手机定制系统玩家的圈子中。 一般手机刷机的过程，就是将只读内存镜像(ROM image)写入只读内存(ROM)的过程。 常见的 ROM image 有 img、zip 等格式，前者通常用 fastboot 程序通过数据线刷入(线刷)，后者通常用 recovery 模式从 sd刷入(卡刷)，故 img 镜像也被称为线刷包，zip 镜像也被称为卡刷包。 国内的定制系统开发者，经常会陷入自己的产品究竟是应该称为 OS还是 UI的争论，为了避免此类争论和表示谦虚，会自称为 ROM。很多定制系统玩家也会统一将定制系统称为 ROM。

磁盘：
计算机的外部存储器中也采用了类似磁带的装置，比较常用的一种叫磁盘，将圆形的磁性盘片装在一个方的密封盒子里，这样做的目的是为了防止磁盘表面划伤，导致数据丢失。
文件系统:曾将圆形的磁性盘片装在一个方形的密封盒子里。有了磁盘之后，人们使用计算机就方便多了，不但可以把数据处理结果存放在磁盘中，还可以把很多输入到计算机中的数据存储到磁盘中，这样这些数据可以反复使用，避免了重复劳动。可是不久之后，人们又发现了另一个问题:人们要存储到磁盘上的内容越来越多，众多的信息存储在一起，很不方便。这样就导致了文件系统的产生。

固态硬盘：
固态硬盘(Solid State Drives)，简称固盘，固态硬盘(Solid State Drive)用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致。被广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空、导航设备等领域。
其芯片的工作温度范围很宽，商规产品(0~70℃)工规产品(-40~85℃)。虽然成本较高，但也正在逐渐普及到DIY市场。由于固态硬盘技术与传统硬盘技术不同，所以产生了不少新兴的存储器厂商。厂商只需购买NAND存储器，再配合适当的控制芯片，就可以制造固态硬盘了。新一代的固态硬盘普遍采用SATA-2接口、SATA-3接口、SAS接口、MSATA接口、PCI-E接口、NGFF接口、CFast接口和SFF-8639接口。
随着互联网的飞速发展，人们对数据信息的存储需求也在不断提升，现在多家存储厂商推出了自己的便携式固态硬盘，更有支持Type-C接口的移动固态硬盘和支持指纹识别的固态硬盘推出。

局部性原理：
局部性原理是指CPU访问存储器时，无论是存取指令还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集在一个较小的连续区域中。

缓存：
缓存就是数据交换的缓冲区(称作Cache)，当某一硬件要读取数据时，会首先从缓存中查找需要的数据，如果找到了则直接执行，找不到的话则从内存中找。由于缓存的运行速度比内存快得多，故缓存的作用就是帮助硬件更快地运行。
因为缓存往往使用的是RAM(断电即掉的非永久储存)，所以在用完后还是会把文件送到硬盘等存储器里永久存储。电脑里最大的缓存就是内存条了，最快的是CPU上镶的L1和L2缓存，显卡的显存是给显卡运算芯片用的缓存，硬盘上也有16M或者32M的缓存。

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：RAM和ROM的区别
• 问题1解决方案：RAM-RamdomAccessMemory易挥发性随机存取存储器，高速存取，读写时间相等，且与地址无关，如计算机内存等。
  ROM-Read Only Memory只读存储器。断电后信息不丢失，如计算机启动用的Bios芯片。存取速度很低，（较RAM而言）且不能改写。由于不能改写信息，不能升级，现已很少使用。
  ROM和RAM是计算机内存储器的两种型号，ROM表示的是只读存储器，即：它只能读出信息，不能写入信息，计算机关闭电源后其内的信息仍旧保存，一般用它存储固定的系统软件和字库等。RAM表示的是读写存储器，可其中的任一存储单元进行读或写操作，计算机关闭电源后其内的信息将不在保存，再次开机需要重新装入，通常用来存放操作系统，各种正在运行的软件、输入和输出数据、中间结果及与外存交换信息等，我们常说的内存主要是指RAM。

代码托管

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	6/6	1/1	20/20
第二周	117/123	1/2	5/25
第三周	83/206	1/3	5/30
第四周	97/303	1/4	5/35
第五周	61/364	1/5	5/40
第六周	61/364	1/6	5/45

尝试一下记录「计划学习时间」和「实际学习时间」，到期末看看能不能改进自己的计划能力。这个工作学习中很重要，也很有用。
耗时估计的公式
：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，训练次数多了，X、Y就接近了。

参考：软件工程软件的估计为什么这么难，软件工程 估计方法

• 计划学习时间:XX小时

• 实际学习时间:XX小时

• 改进情况：

(有空多看看现代软件工程 课件
软件工程师能力自我评价表)

参考资料

• 《深入理解计算机系统V3》学习指导
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