一. 随机访问存储器 RAM（Random Access Memory）
随机访问存储器 (RAM)
- 关键特性
- RAM 一般封装成芯片形式
- 基本存储单元是 cell 单元
- 多个RAM芯片构成内存
RAM的分类
RAM可以被分为静态SRAM和动态DRAM
静态随机访问存储器
- 每个单元保存一位（bit），含4~6个晶体管电路
- 只要保持供电，就会永远保持它的值
- 是cache的组成部分
动态随机存储器(DRAM)
- 每位存储是对一个电容的放电，每个单元由一个电容和一个访问晶体管组成
- 每10~100ms重写刷新存储器的每一位
- 充放电过程，1.时间dT=RC，2.放电，丢失数据，所以固定时间重写，防止数据丢失。刷新优先级高于CPU
- 内存条MM
比较
常见 DRAM 芯片结构
- d ×wDRAM:
- DRAM芯片中的单元（位）分成d个超单元（supercell）
- 每个超单元由w个DRAM单元组成
- DRAM单元由8位组成：
读取一个RAM单元举例
二. 非易失性存储器
非易失性存储器在断电后依然能保存其信息，有如下分类
（1）只读存储器 (ROM): 仅在生产时可可写入
（2）可编程ROM (PROM): 只能被编程一次， PROM由一个固定的与门阵列和一个可编程的或门阵列组成。
（3）可擦写PROM (EPROM): 可擦除和重编程次数可达上千次
（4）电子可擦除PROM (EEPROM): 可直接在印制电路卡上编程
（5）闪存: 部分可擦除的EEPROMs ， 大约擦除100,000次会产生磨损
用途
非易失性存储器 的使用
- 固件（firmware）程序存储在 ROM (BIOS, controllers for disks, network cards, graphics accelerators, security subsystems,…) 中
- 固态硬盘 (在数码相机、智能电话、笔记本电脑中取代传统旋转硬盘)
- 磁盘缓冲器
三. 磁盘
机械硬盘
（1）构造
磁盘由一个或多个叠放在一起的盘片（platters）组成,每个盘片均有两面（surfaces）
- 每个面上有若干同心环状的磁道（tracks）
- 每个磁道包括若干由间隙 （gap）分割的扇区 （sectors）
- 512扇区，不同磁道容量相同
（2）磁盘容量
-
容量: 被保存的最大位数，即最大容量
-
磁盘厂家常以千兆字节GB为单位描述容量 1 GB = 〖????????〗^????Bytes
-
容量决定因素:
（1）记录密度recording density (位/英寸): 磁道一英寸的段中可放入多少位数
（2）从磁道密度 track density道/英寸自盘片中心出发半径为一英寸的段内可以有 多少磁道数
（2）面密度areal density (位/平方英寸): 记录密度与磁道密度的乘积 -
现代磁盘将柱面的集合分割成不相交的子集合，称为记录区recording zones 一个区中每个柱面中的每条磁道都有相同数量的扇区，扇区数由该区最里面的 磁道包含的扇区数确定
-
各区有不同数量的扇区/磁道数目
计算举例：
（3）磁盘操作
（4）磁盘访问
- 寻道
- 旋转
- 传送
磁盘访问时间
平均访问时间:
- Taccess = Tavg seek + Tavg rotation + Tavg transfer
寻道时间TavgSeek
- 将读/写定位刀目标扇区所在磁道所需时间
- 典型寻道时间是 3 ~ 9 ms
旋转时间TavgRotation
等待目标扇区第一位数据到达读/写头下部的时间
- Tavg rotation = 1/2 x 1/RPMs x 60 sec/1 min
- 典型旋转时间 = 7200 RPMs
传送时间 (Tavg transfer) - 在目标扇区读出所需数据的时间
-
Tavg transfer = 1/RPM x 1/(avg # sectors/track) x 60 secs/1 min
举例：（RPM代表转/分钟）
固态硬盘
性能参数
1.写入是一个充电过程，本身较慢。尤其是对于MLC或者TLC，还需要控制充电电压，所有这些步骤都增加了时延。
2.另外很重要的一点，当剩余空间充裕的时候，Flash内部每个IO都是重定向写到新的擦除好的Block，此时写入相对还是较快（依然远低于读），但是当容量近满之后，由于重定向写之后产生的垃圾空洞分布不均，导致垃圾回收不能有效及时完成，会导致严重的写放大，也就是先读出block，擦掉，在写入整个block，此时写性能严重下降。