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存储器的分类与选择存储器是计算机系统中重要的组成部分，它用于存储和读取数据。
在计算机发展的过程中，存储器也经历了多个阶段的发展与改进。
本文将介绍存储器的分类及如何选择适合自己需求的存储器。
一、存储器的分类1. 随机存取存储器（Random Access Memory，简称RAM）：RAM是计算机中最常见的存储器类型，其特点是可以随机存取数据，并且读写速度快。
目前，常见的RAM包括动态随机存取存储器（Dynamic RAM，简称DRAM）和静态随机存取存储器（Static RAM，简称SRAM）。
2. 只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM）：ROM是一种只能读取数据而不能写入数据的存储器。
它的内容在制造过程中被固化，无法更改。
常见的ROM包括只读存储器（Read-Only Memory，简称PROM）、可擦写可编程只读存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM）和电可擦可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM）。
3. 快闪存储器（Flash Memory）：快闪存储器是一种介于RAM和ROM之间的存储器类型。
它有着类似于RAM的读写速度，同时又可以像ROM一样保持数据的稳定性。
快闪存储器被广泛应用于个人电脑、平板电脑、智能手机等电子设备中。
二、如何选择存储器在选择存储器时，我们需要根据自己的需求来确定合适的存储器类型和规格。
1. 容量：首先，我们需要根据自己的需求确定所需的存储容量。
如果只是进行简单的办公、上网等任务，较小的存储容量可能已经足够。
但是，如果需要处理大量的数据、运行复杂的软件或者进行大型游戏，较大的存储容量将更加适合。
2. 读写速度：除了容量外，读写速度也是一个需要考虑的因素。
如果你需要进行大量的数据传输或者执行高性能的任务，选择读写速度较快的存储器将能提升工作效率。
计算机存储系统的名词解释在现代计算机科技的发展进程中，计算机存储系统扮演着至关重要的角色。
计算机存储系统是指用来存储和读取数据的硬件和软件组成的系统。
为了更好地理解和利用计算机存储系统，以下将对其一些重要的名词进行解释和阐述。
一、RAM（随机访问存储器）RAM，全称为Random Access Memory，是计算机存储系统中常见的重要组成部分。
它是一种易失性存储器，用于暂时存储正在运行的程序和数据。
RAM可以迅速读写数据，使得计算机可以快速访问和处理信息。
它的容量越大，计算机的运行速度就越快。
二、ROM（只读存储器）ROM，全称为Read-Only Memory，是计算机存储系统中的一种非易失性存储器。
与RAM不同，ROM中的数据通常无法被修改或者删除，因此它用来存储计算机的固化程序和数据。
ROM中的信息在计算机启动时被读取，确保计算机能够正确地启动和运行。
三、硬盘驱动器硬盘驱动器是计算机存储系统中的另一个重要组成部分。
它是一种用于长期存储和读取数据的设备，通过磁盘片和读写磁头实现数据的存储和检索。
硬盘驱动器的容量通常较大，能够存储大量的文件和程序。
在计算机开机时，操作系统会从硬盘驱动器中加载作为启动源的程序和数据。
四、固态硬盘固态硬盘（SSD）是近年来计算机存储系统领域的重大创新之一。
与传统的机械硬盘不同，固态硬盘采用了闪存芯片作为存储介质。
固态硬盘的特点是读写速度快、抗震动、散热效果好等。
尤其在移动设备和高性能需求的计算机中，固态硬盘取代了传统硬盘，成为了首选的存储设备。
五、磁盘阵列磁盘阵列是由多个磁盘组成的存储系统。
通过将多个磁盘组合成一个逻辑单元，磁盘阵列能够提供更高的容量和更好的性能。
磁盘阵列可以通过在多个磁盘上同时读取和写入数据来加快访问速度，并且具备容错功能，即使其中一个磁盘损坏，仍然可以保证数据的安全性和可靠性。
六、缓存缓存是计算机存储系统中的一种高速存储介质，用于临时存储常用数据和指令。
手机rom原理
手机ROM是只读存储器（Read-Only Memory）的简称，它是
手机内部的一种存储器芯片。
它的特点是可以一次性写入数据，但是无法擦除或重写。
手机ROM通常用于存储手机操作系统（如Android、iOS等）和预装的应用程序。
ROM的原理是通过一种特殊的制造工艺将数据写入到芯片中。
ROM芯片内部包含了一系列固定的电路和存储单元，每个存
储单元只能存储一个位（0或1）。
在制造ROM芯片时，厂
商根据需求预先编程，将特定的数据写入到芯片中。
与可擦写存储器（如闪存）不同，ROM芯片无法通过电信号
的激活来改变存储单元的状态。
这意味着一旦数据被写入
ROM芯片，就无法更改或者删除。
这是ROM的一大特点，
也是它应用于手机操作系统和预装应用的原因之一。
当手机通电时，ROM芯片中的数据会被加载到手机内存中，
供操作系统和应用程序使用。
此时手机的操作系统就能够被启动并正常运行。
由于ROM的数据无法被改变，因此操作系统
和预装应用程序的稳定性得到了保证。
总之，手机ROM是一种只读存储器芯片，用于存储操作系统
和预装应用程序。
它通过特殊的制造工艺将数据写入到芯片中，一旦写入后无法修改或删除。
这使得ROM在手机中起到了保
证操作系统和应用程序稳定性的重要作用。
系统调用read函数**系统调用read函数**在编程中，`read`函数是一种系统调用，它通常用于从文件或其他输入流中读取数据。
`read`函数读取指定数量的字节，并将其存储到提供的缓冲区中。
在本文中，我们将探讨`read`函数的使用方法以及它在文件读取方面的一些重要特性。
## `read`函数的语法`read`函数的基本语法如下：```c#include <unistd.h>ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);```这里的参数含义如下：- `fd`：文件描述符，它指定了要读取的文件或输入流。
- `buf`：指向存储读取数据的缓冲区。
- `count`：要读取的最大字节数。
`read`函数返回读取的字节数，如果出现错误，则返回-1。
需要注意的是，`read`函数是一个阻塞的调用，意味着它会一直等待，直到读取到足够数量的数据或者发生了错误。
## 示例代码下面是一个简单的示例，展示了如何使用 `read`函数从文件中读取数据并打印出来：#include <unistd.h>#include <string.h>#include <stdio.h>#include <fcntl.h>#define BUFFER_SIZE 1024int main() {int file_descriptor = open("example.txt", O_RDONLY); // 打开文件，获得文件描述符if (file_descriptor == -1) {perror("Open file failed");return 1;}char buffer[BUFFER_SIZE];ssize_t bytes_read;while ((bytes_read = read(file_descriptor, buffer, sizeof(buffer))) > 0) { // 循环读取文件内容// 处理读取到的数据// ...// 在标准输出中打印读取到的数据write(STDOUT_FILENO, buffer, bytes_read);close(file_descriptor); // 关闭文件return 0;}```在这个示例中，我们首先使用`open`函数打开一个文件，并获得文件描述符。
存储系统基本要求存储系统基本要求基本原则：1、CAP理论2000年Eric Brewer教授提出了著名的CAP理论，即：一个分布式系统不可能满足一致性，可用性和分区容错性这三个需求，最多只能同时满足两个。
2002年MIT的Seth Gilbert 和 Nancy lynch两人证明了CAP理论的正确性。
根据CAP理论，一致性(C)，可用性(A)，分区容错性(P)，三者不可兼得，必须有所取舍。
因此系统架构师不要把精力浪费在如何设计才能同时满足CAP三者的完美分布式系统，而是应该研究如何进行取舍，满足实际的业务需求。
C: Consistency(一致性)，任何一个读操作总是能读取到之前完成的写操作结果，也就是在分布式环境中，多点的数据是一致的;A: Availability(可用性)，每一个操作总是能够在确定的时间内返回，也就是系统随时都是可用的;P: Tolerance of network Partition(分区容忍性)，在出现网络分区(比如断网)的情况下，分离的系统也能正常运行;对于分布式存储系统而言，分区容错性(P)是基本需求，因此只有CP和AP两种选择。
CP模式保证分布在网络上不同节点数据的一致性，但对可用性支持不足，这类系统主要有BigTable, HBASE, MongoDB, Redis, MemcacheDB, Berkeley DB等。
AP模式主要以实现"最终一致性(Eventual Consistency)"来确保可用性和分区容忍性，但弱化了数据一致性要求，典型系统包括Dynamo, Tokyo Cabinet, Cassandra, CouchDB, SimpleDB等。
2、Eventual Consistency(最终一致性)简而言之：过程松，结果紧，最终结果必须保持一致性。
从客户端考虑数据一致性模型，假设如下场景：存储系统：它在本质上是大规模且高度分布的系统，其创建目的是为了保证耐用性和可用性。
nandflash read reclaim机制
NAND Flash是一种非易失性存储器技术，用于存储和读取数据。
NAND Flash读取数据时，会使用一种称为“reclaim机制”
的方法来处理失效或坏块。
当一个块在NAND Flash上失效或变成坏块后，系统会将其中
的数据移动到其他可用的块中。
这个过程称为“reclaim机制”。
reclaim机制的步骤包括：
1. 标记坏块：当一个块失效后，系统会将其标记为坏块，以防止将来使用。
2. 复制数据：为了保存原始数据，系统会将坏块中的数据复制到其他可用的块中。
3. 更新元数据：系统会更新NAND Flash上的元数据信息，以
确保之后的读取操作能够正确地找到和访问数据。
使用reclaim机制的好处是，即使NAND Flash上出现坏块或
失效的情况，系统仍然能够保持数据的完整性和可访问性。
这有助于提高存储系统的可靠性和数据一致性。
rom的名词解释ROM（Read-Only Memory）是指只读存储器，也称为只读存储器。
在计算机领域，ROM是一种非易失性存储器，用于存储固定的、不可更改的数据和程序指令。
与RAM（Random Access Memory）相比，ROM中的数据是永久性的，它不会因为断电或重新启动而丢失。
ROM的出现使得计算机能够在开机时加载启动程序和基本输入输出系统（BIOS），从而使系统正常启动。
一、ROM的基本原理ROM是一种硬件设备，它由许多可靠的、经过特殊处理的半导体材料制成。
与RAM不同，ROM的数据无法通过电子信号的动态变化来存储和访问。
ROM的数据在制造时就被固化进去，而且无法被改变。
这种特性使得ROM具有很高的稳定性和可靠性，适合储存那些不需要随时修改的数据。
二、不同类型的ROM1. Masked ROM：掩蔽式ROM是最早期的ROM类型之一。
在生产过程中，ROM芯片通过将金属层沉积在硅晶圆上来制造。
金属层决定了数据和指令的存储方式。
然后再将晶圆切割成不同的ROM芯片。
这种ROM芯片的数据无法更改。
2. Programmable ROM（PROM）：可编程只读存储器是一种允许用户在使用特定设备之前存储数据的存储器类型。
用户可以使用特殊的编程设备（如PROM 编程器）将所需的数据编程到PROM芯片中。
一旦编程完成，数据就无法修改。
PROM具有低制造成本和较快的编程速度。
3. Erasable Programmable ROM（EPROM）：可擦写可编程只读存储器是一种允许用户擦除和重新编程数据的存储器。
EPROM芯片在制造过程中使用了一层特殊的二氧化硅窗口。
当用户需要擦除数据时，可以使用紫外线照射EPROM芯片来清除所有数据，并使用编程设备重新编程所需的数据。
4. Electrically Erasable Programmable ROM（EEPROM）：电可擦写可编程只读存储器是一种在电子设备中广泛使用的存储器类型。
第三章存储系统∙现代计算机系统都以存储器为中心∙在计算机运行过程中，存储器是各种信息存储和交换的中心本章主要内容：3.1 存储系统原理3.2 虚拟存储器3.3 高速缓冲存储器（Cache）3.4 三级存储系统3.1 存储系统原理什么是存储系统（或存储体系、存储器层次）？为什么研究存储系统？存储系统的性能指标如何表示？如何构成存储系统？3.1.1 存储系统的定义3.1.2 存储器的层次结构3.1.3 存储器的频带平衡3.1.4 并行存储器3.1.1 存储系统的定义∙在一台计算机中，通常有多种存储器主存储器、Cache、通用寄存器、磁盘存储器、各种缓冲存储器、磁带存储器、光盘存储器等构成存储器的材料：ECL,TTL,MOS，磁表面存储器，光存储器。
静态存储器SRAM、动态存储器DRAM存储器的访问方式：直接译码、随机访问、相联访问、块交换、文件组、手工加载等∙存储器的主要性能指标：速度、容量和价格速度用存储器的访问周期、读出时间、频带宽度等表示。
容量用字节B、千字节KB、兆字节MB和千兆字节GB等表示。
价格用单位容量的价钱表示，例如$C/bit。
1、存储系统（或存储体系、存储层次）的定义两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个系统。
这个系统对应用程序员透明，并且，从应用程序员看，它是一个存储器，这个存储器的速度接近速度最快的那个存储器，存储容量与容量最大的那个存储器相等，单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。
在一般计算机系统中，主要有两种存储系统：(1) Cache 存储系统：由Cache 和主存储器构成 主要目的：提高存储器速度(2) 虚拟存储系统：由主存储器和磁盘存储器构成 主要目的：扩大存储器容量分析由两个存储器组成的存储系统，容量、速度和价格关系。
……从外部看：T ≈min （T 1，T 2，……，Tn ），用存储周期表示 S ＝max （S 1，S 2，……，Sn ），用MB 或GB 表示 C ≈min （C 1，C 2，……，Cn ），用每位的价格表示图3.2 存储系统原理应用程序员看： 速度接近主存储器，存储容量是虚拟地址空间，每位价格接近磁盘存储器。
虚拟存储系统系统程序员看： 速度接近Cache ，存储容量等于主存，每位价格接近主存储器。
Cache 存储系统（S ，C ，T ）图3.5 由两个存储器构成的存储系统Cache 主存储器 磁盘存储器 主存储器 M1 (T 1,S 1,C 1) M2 (T 2,S 2,C2) Mn(T n ,S n ,C n )2、存储系统的容量∙ 要求：存储系统的容量等于M2存储器的容量提供尽可能大的地址空间，且能够随机访问 ∙ 方法有两种：只对M2存储器进行编址，M1存储器只在内部编址 另外设计一个容量很大的逻辑地址空间3、存储系统的单位容量平均价格∙ 计算公式：C C S C S S S =⋅+⋅+112212∙ 当S 2》S 1时，C ≈C 2 但S 2与S 1不能相差太大 4、存储系统的速度∙ 表示方法：访问周期、存取周期、存储周期、存取时间等 ∙ 命中率定义：在M1存储器中访问到的概率H N N N =+112其中：N 1是对M1存储器的访问次数 N 2是对M2存储器的访问次数 ∙ 访问周期与命中率的关系： T ＝HT 1＋(1－H)T 2当命中率H →1时，T →T 1 ∙ 存储系统的访问效率：e T T T H T H T H Hf H T T T T ==⋅+-⋅=+-⋅=11111122121()()(,) 访问效率主要与命中率和两级存储器的速度之比有关例3.1：假设T 2＝５T １，在命中率H 为0.9和0.99两种情况下，分别计算存储系统的访问效率。
解：当H ＝0.9时，e 1＝1／(0.9＋5(1－0.9))＝0.72 当H ＝0.99时，e 2＝1／(0.99＋5(1－0.99))＝0.96 ∙ 提高存储系统速度的两条途径： 一是提高命中率H二是两个存储器的速度不要相差太大其中：第二条有时做不到(如虚拟存储器)，因此， 主要依靠提高命中率例3.2：在虚拟存储系统中，两级存储器的速度相差特别悬殊T 2＝105 T １。
如果要使访问效率e ＝0.9，问需要有多高的命中率？解：0911105.()=+-⋅H H 0.9H ＋90000(1－H)＝1 89999.1H ＝89999计算得H ＝0.999998888877777…≈0.9999995、采用预取技术提高命中率∙ 方法：不命中时，把M2存储器中相邻几个单元组成的一个数据块都取出来送入M1存储器中。
∙ 计算公式：H H n n'=+-1其中：H ’是采用预取技术之后的命中率 H 是原来的命中率n 为数据块大小与数据重复使用次数的乘积 证明：采用预取技术，不命中率降低ｎ倍：H H n H n n'=--=+-111也可以采用另外一种证明方法：在原有命中率计算公式中，把访问次数扩大到n 倍，这时，由于采用了预取技术，命中次数为：nN 1＋(n-1)N 2 ,不命中次数仍为N 2 ，因此新的命中率为：H nN n N nN nN N nN nN N N nN nN H n n'()()()=+-+=++-++=+-1212112121211例3.3：在一个Cache 存储系统中，当Cache 的块大小为一个字时，命中率为H ＝0.8；假设数据的重复利用率为5，计算Cache 的块大小为4个字时，Cache 存储系统的命中率是多少？假设T 2＝５T １，分别计算访问效率。
解：n ＝4×5＝20，采用预取技术之后，命中率提高到：H H n n '..=+-=+-=10820120099 Cache 的块大小为一个字时，H ＝0.8，访问效率为：e 1＝1／(0.8＋5(1－0.8))＝0.55…Cache 的块大小为4个字时，H ＝0.99，访问效率为： e 2＝1／(0.99＋5(1－0.99))＝0.96例3.4：在一个虚拟存储系统中，T 2＝105 T １，原来的命中率只有0.8，现采用预取技术，访问磁盘存储器的数据块大小为4K 字，如果要求访问效率不低于0.9，计算数据在主存储器中的重复利用率至少为多少？解：假设数据在主存储器中的重复利用率为m ，根据前面的给出关系：091110084096140965.'(')'.=+-⋅=+-H H H m m ， 解这个方程组，得到m ＝44，即数据在主存储器中的重复利用率至少为44次。
3.1.2 存储器的层次结构∙ 多个层次的存储器：Register Files ⇒ Buffers(Lookahead) ⇒ Cache ⇒ Main Memory ⇒ Online Storage ⇒ Off-line Storage如下图所示，如果用i 表示层数，则有： 工作速度：T i ＜T i+1， 存储容量：S i ＜S i+1， 单位价格：C i ＞C i+1，各级存储器的主要主要性能特性CPU 与主存储器的速度差距越来越大1955年，第一台大型机IBM 704，CPU 和主存储器的工作周期均为12微秒，5 存储器的层次结构Cache目前，CPU的工作速度提高了4个数量级以上，主存储器的工作速度仅提高两个数量级，今后，CPU与主存储器的速度差距会更大研究存储系统的目的就是要找出解决这一问题的办法。
3.1.3 存储器的频带平衡∙计算机系统中各级存储器的频带应该达到平衡例如：有一台速度为500MIPC的计算机系统，主存储器的各种访问源的频带宽度如下：CPU取指令：500MW/sCPU取操作数和保存运算结果：1000MW/s各种输入输出设备访问存储器：50MW/s三项相加，要求存储器的频带宽度不低于1550MW/s。
访问周期不大于0.64ns。
实际上目前作为主存储器的工作周期为100ns左右，两者相差150多倍。
∙解决存储器频带平衡方法(1) 多个存储器并行工作（本节）(2) 设置各种缓冲存储器（第五章）(3) 采用存储系统（本章下两节）3.1.4 并行存储器主要内容：并行访问存储器交叉访问存储器无访问冲突并行存储器1 并行访问存储器∙方法：把m字w位的存储器改变成为m/n字n×w位的存储器一般存储器并行访问存储器∙逻辑实现：把地址码分成两个部分，一部分仍作为存储器的地址另一部分负责从n个数据中选择一个数据∙主要缺点：访问冲突大(1) 取指令冲突(2) 读操作数冲突。
(3) 写数据冲突(4) 读写冲突2、高位交叉访问存储器∙主要目的：扩大存储器容量∙实现方法：用地址码的高位部分区分存储体号∙参数计算方法m：每个存储体的容量，地址码的低log2 m位为体内地址n：总共的存储体个数，地址码的高log2 n位控制各个存储体工作j：存储体的体内地址，j＝0，1，2，...，m-1k：存储体的体号，k＝0，1，2，...，n-1存储器的地址：A＝m×k＋j存储器的体内地址：A j＝A mod m。
存储器的体号A k：A k＝Am⎢⎣⎢⎥⎦⎥。
...0..0F..F高位交叉访问存储器的结构.. 低位交叉访问存储器的结构3、低位交叉访问存储器。
∙ 主要目的：提高存储器访问速度∙ 实现方法：用地址码的低位部分区分存储体号 ∙ 参数计算方法存储器地址A 的计算公式为：A ＝n ×j ＋k存储器的体内地址：A j ＝A n ⎢⎣⎢⎥⎦⎥∙主存储器地址寄存器（6位） 由8个存储体构成的主存储器的低位交叉编址方式∙ n 个存储体分时启动实际上是一种采用流水线方式工作的并行存储器 理论上，存储器的速度可望提高n 倍每存储体的启动间隔为：t ＝T n m ⎢⎣⎢⎥⎦⎥ 其中： T m 为每个存储体的访问周期,n 为存储体个数。
12n-1T m ∙ 访问冲突n 个存储体，每个存储周期只能取到k 个有效字。
其余n-k 个存储体冲突。
假设p(k)是k 的概率密度函数，即p(n)是k ＝n 的概率。
k 的平均值为：N k p k k n=⋅=∑()1定义转移概率为g ，即读出的是转移指令，且转移成功的概率。
这时有：p(1)＝g 从第一个存储体读出的就是转移指令且转移成功 p(2)＝(1－p(1))g ＝(1－g)gp(3)＝(1－p(1)－p(2))g ＝(1－g)2g ……p(k)＝(1－g)k-1g ，其中k ＝1,2,……,n －1 p(n)＝(1－g)n-1。
则：N ＝1g ＋2(1－g)g ＋3(1－g)2g ＋…＋(n －1)(1－g)n-2g ＋n(1－g)n-1 N ＝g ＋(1－g)g ＋(1－g)2g ＋…＋(1－g)n-2g＋(1－g)g ＋(1－g)2g ＋…＋(1－g)n-2g ＋(1－g)2g ＋…＋(1－g)n-2g …＋(1－g)n-2g ；共n-1行 ＋n(1－g)n-1 N ＝1－(1－g)n-1＋(1－g)－(1－g)n-1＋(1－g)2－(1－g)n-1＋…＋(1－g)n-2－(1－g)n-1＋n(1－g)n-1N ＝1＋(1－g)＋(1－g)2＋…＋(1－g)n-2＋(1－g)n-1化简后得到：N gg n=--11()提高加速比的其他方法：设置指令和数据缓冲存储器，低位交叉访问方式与Cache配合。
