存储子系统
Posted zyh19980816
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了存储子系统相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
? CPU(Cache)、主存、外存；
主存：主要存放CPU当前使用的指令和数据。
? 特点：能随机访问、工作速度快、有足够的的存储容量；
辅存(外存)：存放大量的后备程序和数据。
? 特点：速度较慢，容量较大；
高速缓冲存储器：存放CPU在当前一小段时间内多次使用的程序和数据，以缓解CPU和主存的速度差异。
? 特点：速度非常快、容量小；
物理存储器与虚拟存储器：
? 物理存储器：物理形态上真实存在的存储器，简称为实存，其地址称为物理地址或实地址。
? 虚拟存储器：虚拟存储器是一个逻辑模型，并非物理存在，基于物理存储器并靠硬件+ 操作系统的映射来实现。
存储器的分类(按存储介质)：
半导体存储器：
静态存储器：利用双稳态触发器的两个稳定状态存储信息，信息易失；
动态存储器：依靠电容上的电荷暂存信息，主存。
磁表面存储器：
利用磁层上不同方向的磁化区域表示信息，容量大，
光盘存储器：
利用光斑的有无/晶相等变化表示信息，容量很大，非破坏性读出，长期保存信息，速度慢，外存。
存储器的分类(按存取方式)：
? 随机存取存储器(随机存取：按地址访问存储器中的任一单元，访问时间与存储单元的地址无关)；
? 顺序存取存储器：访问时读/写部件按顺序查找目标地址，访问时间与数据的存储位置有关；
? 直接存取存储器：访问时读/写部件先粗定位一个小区域，再在该区域内顺序寻找。
存储器的技术指标：
? 存取时间、存取周期、数据传输率；
静态RAM：依靠存储单元中的交叉反馈电路形成互锁，通过电源对电路的持续供电以存储信息。
动态RAM：依靠存储单元中形成的栅极电容来保存信息，不需要持续电源，因此需要定期逐行刷新。
存储器的设计原则：
? 接口协议的匹配(物理特性、功能规范、电平特性、时序逻辑等等)；
? 存储芯片选择；
? 存储器的地址分配与地址译码；
? 芯片的布局和排线；
动态存储器的刷新：
? 刷新的含义：定期向电容补充电荷 。
? 原因：动态存储器依靠电容电荷存储信息，没有电源持续供电，电荷会泄露，故需定期向电容补充电荷，才能维持存储的信息不变。
? 最大刷新间隔 DDR：64ms
? 刷新方法：逐行刷新；
刷新与重写的区别：
? 刷新与读写操作无关，定期自动补充电荷以保持信息；重写是破坏性读出后的自动操作，以恢复原来信息。
刷新周期的安排：
? 集中刷新、分散刷新、异步刷新；
磁表面存储器：
存储介质与磁头：
存储介质:磁层材料；
读写原理：
? 两种磁化方式：水平磁化垂直磁化；
? 存储介质：磁层；
? 读/写部件：磁头；
? 数据写入：磁头线圈中加磁化电流(写入电流)，磁层移动，形成连续的小段磁化区(位单元区)。
? 读出数据：线圈中不加电流，磁层移动。当位单元的转变区经过磁头下方时，线圈两端会产生感应电势。
磁记录的编码方式：
? 采用某种变化规律，将一串二进制代码序列转换成记录磁层中相应的磁化状态。
集中常见的记录方式：
? 不归零 -1 制(NRZ 1)
? 调相制(相位调制PM，相位编码PE)
? 调频制(FM)
? 改进型调频制(MFM或M^2F)
? 群码制(GCR)
磁盘存储器及其接口：
? 磁盘系统包括以下几个部分：
硬件：盘片(存储体)，磁盘驱动器，磁盘控制器与接口。
软件：主要是硬盘驱动程序，固化在ROM中。
硬盘：适用于调用较频繁的场合，常作为主存的直接后援。
? 盘片：单面或双面记录；
? 盘组：多个盘片组装成1个盘组；
? 磁盘整列(RAID)：多个盘组形成；
硬盘信息分布与寻址信息：
信息分布：
盘组：多个盘片，双面记录；
圆柱面：各记录面上相同的序号的磁道构成一个圆柱面(圆柱面 = 道数/面)
数据块：扇区(定长记录格式)；记录块(不定长记录格式)，无扇区划分；
寻址方式：
驱动器号 --- 圆柱面号 --- 磁头号 --- 扇区号 --- 字节序号；
确定硬盘 确定柱面 确定磁面 定位扇区 定位字节
记录格式(磁道的格式)：
非格式化容量
= 盘面数 × 磁道数/面 × 内圈周长 × 内圈位密度；
格式化容量
= 盘面数 × 磁道数/面 × 扇区数/道 ×字节数/扇区；
硬盘的基本操作：
数据寻址：寻找磁道(磁头径向移动) ---- 寻找扇区(盘片旋转)
数据读写：串行读/写 ---- 格式转换 ---- 输入/输出(DMA)
硬盘的技术指标与校验
记录密度：
磁道密度：盘面上单位径向长度内的磁道数；
位密度：磁道上单位长度可记录的比特数量；
存储容量：
格式化容量：通过扇区来计算；
非格式化容量：通过位密度来计算；
速度指标：
平均存取时间(寻道 + 旋转)、数据传输率(带宽)；
磁表面存储器的校验
海明校验
循环冗余校验(CRC)
磁盘适配器
? 功能与作用：
面向总线：提供符合总线标准的接口逻辑；
面向磁盘驱动器：提供与磁盘驱动器匹配的接口逻辑；
? 工业标准：
SCSI、IDE、SATA等
光学存储器
光存储原理：
用激光照射存储介质，使其发生某种物理化学的特性变化，据此记录信息。
? 存储介质特性：形变型、相变型、磁光型；
? 激光波长与焦距；
光盘存储器：
光道特征：每个光道也划分成若干扇区；由内向外的螺旋线，与蚊香的结构相似。
设置Cache的原因：
? 为解决CPU和主存速度不匹配而采用的一项技术，使访问主存的平均速度接近于访问Cache的速度。有硬件系统实现，对用户透明。已在CPU内集成，两级以上的Cache系统。
以上是关于存储子系统的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章