随机访问存储器 Random-Access Memory,RAM
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静态RAM（SRAM）
速度比动态的RAM要快，但是也贵得多，通常作为高速缓存存储器。
电路类似于下面的图，只有两个状态是稳定的，其他状态都是不稳定的，从不稳定状态开始，电路会迅速地转移到两个稳定状态的其中一个。每位用六晶体管来实现。
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SRAM只要有电，就会永远保持它的值，有干扰的电压也不会改变值，干扰消除时，电路就会恢复稳定。
动态RAM（DRAM）
DRAM将每个位存储为对一个电容的充电，这个电容非常小，对干扰非常敏感，当电容的电压被扰乱之后，它就无法恢复了。
很多原因会导致漏电，所以内存系统必须周期性地通过读出，然后重写刷新内存每一位。
每位一个晶体管。-
传统DRAM
为了方便寻址，将DRAM芯片中的单元（位）划分为d个超单元，每个超单元都由w个DRAM单元组成。超单元被组织成一个r行c列的长方形阵列，rc = 。每个单元有形如(i,j)的二维地址。
取值的时候先传送i，再传送j，再通过(i,j)取值。这样可以减少引脚的数量，但是需要加倍的传送时间。
内部有一个行缓冲区，比如读取(2,1)的时候，会先将2读入内部行缓冲区，再将列1读出发给内存控制器。
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内存模块
将多个DRAM组合成一个内存模块，例如将8个8Mx8的DRAM组成64M的内存模块，8个芯片编号0-7,每个超单元存储主存的一个字节，一个地址(i,j)表示的是64位。内部将64位组合成8字节返回给内存控制器。
image.png 非易失性存储器
断电后仍然可以保存数据的存储器。
ROM中有的类型既可以读，也可以写，但是被统称为只读存储器(Read-Only Memory）。
- PROM（Programmable ROM)只能被编程一次。
- 可擦写可编程ROM（Erasable Programmable ROM，EPROM）可以写入与擦除次数达1000次。
- 电子可擦除PROM（Electrically Erasable PROM，EEPROM），可以达10^5次编程次数。
- 闪存(flash memory）是基于EEPROM的存储器
存储在ROM中的程序称为固件（firmware），当计算机系统通电后机会运行存储器在ROM中的固件。
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访问主存
数据流通过称为总线(bus)的电路在CPU和DRAM主存之间来来回回。每次传送数据的一系列步骤称为总线事务（bus transaction）。读事务从主存传送数据到CPU。写事务从CPU传送数据到主存。
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I/O桥包括内存控制器。
movq A,%rax的具体过程：
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旋转磁盘
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每个盘片有两面，有磁性记录材料。每个同心圆都是一个磁道（track），每个磁道被划分为一组扇区（sector）。多个半径相等的磁道被称为一个柱面（cylinder）。
磁盘为了对操作系统隐藏复杂性，将磁盘构造呈现为一个简单的视图，一个B个扇区大小的逻辑块的序列，序号为0,1，...，B-1。磁盘中有一个固件设备，称为磁盘控制器，扶着维护逻辑块号与实际磁盘扇区之间的映射关系，会将逻辑块号翻译成一个（盘面，磁道，扇区）三元组。
局部性(locality)
时间局部性（temporal locality）：被引用过一次的内存位置很可能在不远的将来再被多次引用。
空间局部性（spatial locality）：如果一个内存位置被引用了一次，那么程序很可能在不远的将来引用附件的一个内存位置。
此种程序具有较好的局部性：sum具有时间局部性，a数组具有空间局部性。但是如果将a[i][j]变为 a[j][i]那么空间局部性很可能会降低。
存储器层次结构
- 缓存
高速缓存（cache）是一个小而快速的存储设备，它作为存储在更大、也更慢的设备中的数据对象的缓冲区域。使用高速缓存的过程称为缓存（caching）。
- 缓存命中：在第k层的某些块中找到了要访问的第k+1层的数据对象d，就是缓存命中。
- 缓存不命中：如果第k层中没有数据对象d，就是缓存不命中。此时要从k+1层中取出包含d的那个块，放到第k层中缓存起来，如果缓存已满，则需要一定的替换策略（replacement policy）进行覆盖，例如LRU，最近最少被使用。
- 缓存不命中的种类
冲突不命中：一定的放置策略导致无法命中。
容量不命中：缓存太小。
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高速缓存存储器
image.png 有关写的问题
当更新了缓存的字w，如何写回低一层的副本中呢？直写（write-through)，立即将w的高速缓存块写回到第一层中。
写回（write-back），当替换算法要替换这个更新过的块时，才写到第一层中。必须维护一个额外的修改位（dirty bit），表明是否被修改过。
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真实高速缓存层次结构
真实的高速缓存可以分为i-cache（只保存指令），d-cache（只保存数据），统一高速缓存（都可以保存）
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