存储器层次结构 存储技术
计算机技术的成功很大程度来源于存储技术的巨大进步。早期的电脑甚至没有磁盘。现在电脑上的磁盘都已经按T算了。
随机访问存储器(Random-Access Memory, RAM)随机访问存储器(Random-Access Memory, RAM)分两类：
静态的：SRAM，高速缓存存储器，既可以在CPU，也可以在片下。
动态的：DRAM，用于主存或者图形系统帧缓冲区。
通常情况下，SRAM的容量都不会太大，而相比之下DRAM容量可以大得离谱。
静态RAMSRAM将每个位存储在一个双稳态存储器单元里，每个单元用一个六晶体管电路实现。
这种电路有一个属性，它可以无限期地保持两个不同的状态的其中一个，其他状态都是不稳定的。
如上图，它能稳定在左态和右态，如果处于不稳定状态，它就像钟摆一样立刻变成两种稳态的其中一种。
也因为它的双稳态特性，即使有干扰，等到干扰消除，电路就能恢复成稳定值。
动态RAMDRAM的每个存储是一个电容和访问晶体管组成，每次存储相当于对电容充电。
该电容很小，大约只有30毫微微法拉。
因为每个存储单元比较简单，DRAM可以造的非常密集。但它对干扰非常敏感，被干扰后不会恢复。
因此它必须周期性地读出重写来刷新内存的每一位。或者使用纠错码来纠正任何单个错误。
两者总结
DRAM芯片内的每一个单元被叫做超单元。
在芯片内，总共有\(d\) 个超单元，它们被排列成一个\(r \times c\) 大小的矩阵，也就是说\(d = r \times c\)，每个超单元都可以用类似\((i, j)\) 之类的地址定位
而每个超单元则是由\(w\) 个DRAM单元组成。因此一个DRAM芯片可以存储\(dw\) 位的信息。
上图是一个\(16 \times 8\) 的DRAM芯片的组织。
首先由两个addr引脚依次传入行地址i 和列地址j 。每个引脚携带一个信号。由于这是\(4 \times 4\) 的矩阵，因此两个就够了。
然后定位到\((i, j)\) ，将该地址的超单元信息传出去。
信息是由引脚data 传出去的。由于一个超单元里有8个DRAM单元，因此使用了8个引脚
每个DRAM芯片被连接到一个内存控制器。该控制器可以读入或者读出\(w\) 位的数据。
整个读出过程是这样的：
内存控制器发送行地址\(i\) 到DRAM
内存控制器发送行地址\(j\) 到DRAM
DRAM发送\((i, j)\) 的内容作为响应
其中行地址被称为\(RAS(Row \space Access \space Strobe \space 行访问选通脉冲)\) ，列地址被称为\(CAS(Column \space Access \space Strobe \space 行访问选通脉冲)\) 。
两个地址是共用一个addr 引脚的。
举个实际例子：
首先，内存控制器发送行地址2 ，DRAM做出的响应则是将一行的内容都复制到内部行缓冲区。
其次，内存控制器发动列地址1，DRAM做出的响应则是赋值行缓冲区的1列中的8位，然后发送到内存控制器。
将DRAM设计成矩阵的一个原因是降低芯片地址上的引脚数量，而缺点是必须分两步分发地址，增加访问时间。
内存模块DRAM芯片封装在内存模块中，插到主板的拓展槽上。
看下图：
整个读取过程是这样的：
首先，内存控制器将一个内存地址翻译成一个超单元地址\((i, j)\)
内存控制器将地址广播到每一个DRAM芯片上。
每一块DRAM芯片作出响应，传出一个8位的字作为1个字节.
电路收集这些信息，将其合并成64位的字，再将信息返回给内存控制器
增强的DRAM实际上就是为了迎合需求，对普通的DRAM进行特定的优化以满足需求。
快页模式（FPM DRAM）：与传统的DRAM不同的地方在于，它可以一个RAS之后接过多个CAS，即可以连续的读取同行的数据，不需要重复发送RAS
扩展数据输出DRAM（EDO DRAM）：实际上就是FPM DRAM的增强形式，他让CAS信号可以发送地更紧密一些。
同步DRAM（SDRAM）：传统的DRAM是异步传输地址的。而这个利用一些技术达成了同步传输地址，它能比传统的异步存储器更快地输出单元信息。
双倍数据速率同步DRAM（DDR SDRAM）：对SDRAM的一种增强，能使DRAM速度翻倍。
视频RAM（VRAM）：它用于图形系统的帧缓冲区中。
非易失性存储器如果断电，DRAM和SRAM会丢失它们的信息，他们属于易失性存储器。
因此，非易失性存储器就是关电之后仍然保存它们的信息。他们统称只读存储器\(Read-only \space Memory \space,ROM\) 。
它们是以能够被重编程的次数和重编程的机制来区分的。
PROM\((\space Programmable \space ROM \space)\) 可编程ROM：只能被编程一次，PROM的每个存储器单元有一种熔丝，只能用高电流熔断一次。
可擦写可编程ROM\((Erasable \space Programmable \space ROM, \space EPROM\)) ：可反复擦写编程1000次以上。
电子可擦除PROM\((Electrically \space Erasable \space PROM, \space EEPROM)\) ：可擦写编程的数量级为\(10^5\) 次。
闪存\((flash \space memory)\) ：非易失性存储器，基于EEPROM。
访问主存数据流在处理器和DRAM主存之间的来来回回是通过总线（bus）的共享电子电路实现的。
数据传送的步骤被称为总线事务，读事务从主存传送数据到CPU，写事务从CPU传送数据到主存。
总线是一行并行的导线，能携带地址，数据和控制信号。
数据和地址信号能否共享同一组导线取决于总线的设计。且两台以上的设备也能共享总线。
总线上的控制信号会同步事务，且能标识出事务类型。
考虑如下操作时会发生什么：
movq A, %rax
CPU将地址A放到系统总线上，I/O桥把信号传到内存总线
主存发现了内存总线上的地址，从内存总线中读取地址，再从DRAM中将数据x放到内存总线上
I/O桥把内存总线上的信号翻译成系统总线信号，再放上系统总线传递。最后CPU发现了数据的传递，从总线上读取数据，并将数据复制到寄存器%rax 。
磁盘是被大量使用来存储信息的设备。
磁盘构造磁盘由盘片构成，每个盘片有两面，都称为表面，表面覆盖着磁性记录材料。
盘片中央有一个可以旋转的主轴，它能使盘片以固定的旋转速率旋转，通常是5400~15000转每分钟。
通常磁盘包含一个或者多个这样的盘片，并封装在一个密封的容器内。
上图展示了一个典型的磁盘表面的结构。
每个表面是由一组称为磁道的同心圆组成的。每个磁道被划分成为一组扇区。每个扇区会有相等数量的数据位。
扇区之间由一些间隙隔开，间隙间不存储数据位，间隙存储用来标识扇区的格式化位。
