现代计算机存储系统结构

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存储墙

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可以看出1985~2003年，cpu的频率在一直翻倍（摩尔定律）。但是到了04年发现Pentium 4E，增加频率导致散热相当困难，而是开启了做了多核CPU，甚至频率进行了降低，例如Core 2 Core i7。

8086是第一个微处理器，它出现在1978，386是可以能够将很多有意思的应用到个人电脑，因为它扩展到32位，是个通用的CPU。
后来的Pentium 4E发现是一个奇怪的型号，当然有个很好的点，可以在64位上运行32位代码，毕竟大量软件从32位转为64位是比较漫长的。但是在04年单核CPU运行速度一直在上升，但是多个应用CPU的厂商反馈了芯片功耗问题（CPU百瓦），散热相当困难，所以达到了百瓦瓶颈。所以他们没有增加频率，而是做了多核CPU，例如Core 2 Core i7。
发现SRAM可以紧跟CPU，但是在CPU，DRAM，DISK存在很大的差距，并且随着时间的推移，这将越来越糟糕
但是程序需要数据和代码，我们的数据和代码都存储在内存和磁盘中，CPU越来越快，访存速度却保持不变，甚至变慢，那么整个计算机系统不会变快。

而弥补这个差距就是靠局部性

时间局部性：某个数据项在被访问之后可能很快的会被再次访问
空间局部性：某个数据项在被访问之后，与其地址相近的数据项可能很快被访问
大部分程序都包含循环结构，这部分指令和数据将被重复访问，很好体现了时间局部性
指令通常是顺序执行的，因此程序也呈现了很高的空间局部性
数据也同样呈现了很高的空间局部性，例如数组

一般的主存设计

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运作流程

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CPU执行某条指令。他的ALU部件需要这条指令的内容，发送这条指令的虚拟地址，cpu的mmu会查询TLB的映射表是否存在对应的物理位置，如果有就可以生成物理地址，如果没有就会去内存页表（页表中没有需要去外存中找调入），如果找到了，就得到了物理地址，然后再cache中查找有没有这条指令内容，没有就去内存中找,然后内容通过总线传送给CPU，CPU拿到就可以执行了
下面给出王道书上的一种流程图
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其中知道什么是操作系统完成的和硬件完成的，比如
Cache缺失：硬件，为了快
TLB缺失：是软件或硬件，OS有专门的TLB缺失异常程序
页面缺失：软件，OS的缺页异常处理程序

地址转换（cache+页式虚存）408真题

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存储器的速度提升

存储墙是现在影响计算机性能之一，说的就是存储器太慢而CPU太快

采用更高速的器件

DRAM的发展

1. SDRAM

同步动态随机存取内存（synchronous dynamic random-access memory，简称SDRAM）是有一个同步接口的动态随机存取内存（DRAM），通常DRAM是有一个异步接口的，这样它可以随时响应控制输入的变化，CPU无需等待。而SDRAM有一个同步接口，在响应控制输入前会等待一个时钟信号，这样就能和计算机的系统总线同步。
SDRAM在计算机中被广泛使用，从起初的SDRAM到之后一代的DDR（或称DDR1），然后是DDR2和DDR3进入大众市场，2015年开始DDR4进入消费市场。