2017-2018-1 20155202 《信息安全系統設計基礎》第9周學習總結

第6章 存儲器層次結構

教材學習內容總結

隨機訪問存儲器（Random-AccessMem)分為兩類：靜態的和動態的。

• 靜態RAM (SRAM)比動態RAM(DRAM)更快，但也貴得多。SRAM用來作為高速緩存存儲器，既可以在CPU芯片上，也可以在片下。
  靜態存儲器
  SRAM將每個位存儲在一個雙穩態的（bitable)存儲器單元里。每個單元是用一個六晶體管電路來實現的。

• 動態RAM
  DRAM將每個位存儲為對一個電容的充電。這個電容非常小，通常只有大約30毫微微法拉 (femtofarad)——30*10^15法拉。不過，回想一下法拉是一個非常大的計量單位。DRAM存儲 器可以制造得非常密集——每個單元由一個電容和一個訪問晶體管組成。

  區別：

• 只要有電，SRAM就會保持不變，而DRAM需要不斷刷新；
• SRAM比DRAM快；

• SRAM對光和電噪聲等干擾不敏感；

  存儲器層次結構總覽

訪問主存

1. 讀事務：從主存傳送數據到CPU
2. 寫事務：從CPU傳送數據到主存
3. 總線：一組并行的導線，能攜帶地址、數據和控制信號。
4. 系統總線：連接總線接口和I/O橋
5. 存儲器總線：連接I/O橋和主存

訪問磁盤：

• 在磁盤控制器接收到CPU的讀命令后，它將邏輯號翻譯成一個扇區地址，讀該扇區的內容，然后將這些內容直接傳送到主存，不需要CPU的干涉，這個過程稱為直接存儲器傳送(Direct Memory Access, DMA)，這種數據傳送稱為DMA傳送。

局部性

• 一個編寫良好的計算機程序常常具有良好的局部性（locality)。也就是說，它們傾向于引用 鄰近于其他最近引用過的數據項的數據項，或者最近引用過的數據項本身。這種傾向性，被稱為 局部性原理（principle of locality),是一個持久的概念，對硬件和軟件系統的設計和性能都有著 極大的影響。
• 局部性通常有兩種不同的形式：時間局部性（temporal locality)和空間局部性（spatial locality)。在一個具有良好時間局部性的程序中，被引用過一次的存儲器位置很可能在不遠的將來再被多次引用。在一個具有良好空間局部性的程序中，如果一個存儲器位置被引用了一次，那 么程序很可能在不遠的將來引用附近的一個存儲器位置。

局部性小結： 量化評價一個程序中局部性的簡單原則：

• 重復引用同一個變量的程序有良好的時間局部性。
• 對于具有步長為t的引用模式的程序，步長越小，空間局部性越好。具有步長為1的引 用模式的程序有很好的空間局部性。在存儲器中以大步長跳來跳去的程序空間局部性會很差。
• 對于取指令來說，循環有好的時間和空間局部性。循環體越小，循環迭代次數越多，局部性越好。

磁盤存儲

• 磁盤是由盤片（platter)構成的。每個盤片有兩面或者稱為表面（surface),表面覆蓋著磁性記錄材料。盤片中央有一個可以旋轉的主軸（spindle),它使得盤片以固定的旋轉速率 (rotational rate)旋轉，通常是 5400?15000 轉每分鐘（Revolution Per Minute, RPM)0磁盤通常包含一個或多個這樣的盤片，并封裝在一個密封的容器內。
• 一個典型的磁盤表面的結構。每個表面是由一組稱為磁道（track)的同心圓組成的。每個磁道被劃分為一組扇區（sector)。每個扇區包含相等數量的數據位（通常是512字 節)，這些數據編碼在扇區上的磁性材料中。扇區之間由一些間隙（gap)分隔開，這些間隙中不存儲數據位。間隙存儲用來標識扇區的格式化位。

磁盤構造：

• 磁盤由盤片構成，表面覆蓋著磁性記錄材料，中央有一個可以旋轉的主軸 ，旋轉速率大約為5400-15000每分鐘。磁盤的每個表面是一組稱為磁道的同心圓組成，每個磁道被劃分為一組扇區，扇區之間由一些間隙隔開，間隙存儲用來標識扇區的格式化位。
• 磁盤容量由以下技術因素決定：
• 記錄密度（位/英寸）:磁道一英寸的段中可以放入的位數。
• 磁道密度（道/英寸）：從盤片中心出發半徑上一英寸的段內可以有的磁道數

• 面密度（位/平方英寸）：記錄密度與磁道密度的乘積。

關于磁盤的補充講解

總的來說，磁盤結構包括：盤片、磁頭、盤片主軸、控制電機、磁頭控制器、數據轉換器、接口、緩存等。一般一個磁盤就一個主軸。 一般每個扇區的大小為512B

代碼調試中的問題和解決過程

linux下pwd命令的編寫

PWD我的博客鏈接

pwd命令含義：在Linux層次結構中，想要知道當前所處的目錄，可以用pwd命令，該命令顯示整個路徑名。

語法：

pwd [ -L | -P ]

描述

• pwd 命令將當前目錄的全路徑名稱（從根目錄）寫入標準輸出。全部目錄使用 /（斜線）分隔。第一個 / 表示根目錄，最后一個目錄是當前目錄。

  標志

• L

如果 PWD 環境變量包含了不包含文件名 .（點）或 ..（點點）的當前目錄的絕對路徑名，則顯示 PWD 環境變量的值。否則，-L 標志與 -P 標志一樣運行。

• P

顯示當前目錄的絕對路徑名。與 -P 標志一起顯示的絕對路徑不包含在路徑名的絕對路徑中涉及到符號鏈接類型的文件的名稱。

• 退出狀態

該命令返回以下出口值：
0 成功完成。
>0 發生錯誤。

pwd的實現：

• pwd以絕對路徑打印當前的工作目錄。因為整個系統的文件組織是樹形的，所以，可以從當前目錄逐層向根目錄進行查找，當找到根目錄，即可得到完全路徑。

  1.如何逐層查找？

• 系統通過inode節點來管理文件，所以每個文件會有一個inode號。目錄是比較特殊的文件，通過<inode, name>的列表組織目錄下的文件。每個目錄下有兩個特殊的文件名".", "..",分別表示當前目錄和父目錄。

  2.如何知道到了根目錄？

• 到達根目錄說明沒有父目錄了，但是".", ".."還是存在于根目錄，只是其inode號是相同的。

  3.如何打破文件系統的限制，形成完整的絕對路徑？

• 查看系統所有的掛載路徑，將所有掛載路徑和上面求得的路徑拼接起來，如果是合法路徑且inode號與最初目錄的inode號相同，即是想要的最終的路徑。

目錄的存儲結構

• 每個目錄下都至少有兩個內容‘.’和’..’，其中‘.’代表當前目錄，’..’代表上級目錄。每個目錄或文件都有對應的i-節點號，根目錄的‘.’和’..’相同，所以i-節點號相同。通過命令’ls -1ia’(數字1，不是字母l)可以查看當前目錄下的文件名和對應的i-節點號。

• 利用 ls -1ia查看i節點

• 運行結果
  

代碼托管

其他（感悟、思考等，可選）

學習了存儲器層次結構讓我知道了原來硬盤是那么脆弱，結構如此復雜，怪不得電腦要輕拿輕放，cpu通過I/O總線訪問主存和硬盤使我對系統內部程序和硬件之間的交互學習理解又加深了一步。

學習進度條

	代碼行數（新增/累積）	博客量（新增/累積）	學習時間（新增/累積）	重要成長
目標	5000行	30篇	400小時
第9周	200/200	13/13	10/10

嘗試一下記錄「計劃學習時間」和「實際學習時間」，到期末看看能不能改進自己的計劃能力。這個工作學習中很重要，也很有用。
耗時估計的公式
：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，訓練次數多了，X、Y就接近了。

參考：軟件工程軟件的估計為什么這么難，軟件工程 估計方法

• 計劃學習時間:10小時
• • 實際學習時間:10小時
• 改進情況：

(有空多看看現代軟件工程 課件
軟件工程師能力自我評價表)

參考資料

• 《深入理解計算機系統V3》學習指導
• ...
  

轉載于:https://www.cnblogs.com/zx20155202/p/7856362.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的2017-2018-1 20155202 《信息安全系统设计基础》第9周学习总结的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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