存取时间.PPT

The Storage 儲存體的種類 輔助儲存體 儲存以後要用到的資料 長期儲存 記憶體 儲存最近要使用的資料 暫時儲存 存取速度比輔助儲存體快 快取 cache 暫存器 儲存與目前正在執行的指令立即相關的資料 存取速度最快 儲存體容量的測量單位 KB – kilobyte 1024 個位元組 有些磁片 快取記憶體 MB – megabyte 約百萬個位元組 RAM 記憶體的主要類型 RAM 隨機存取記憶體(Random Access Memory) ROM唯讀記憶體 (Read Only Memory) RAM 需要電流才能保持資料 揮發性 (Volatile) 可以讀取及修改裡面的指令和資料 使用者通常是指這種記憶體 RAM 裡有什麼資料? 作業系統 目前正在執行中的程式 上述程式需要的資料 等著要輸出的中間結果 ROM 非揮發性 (Non-volatile) 負責開機的指令 裡面的指令和資料可以讀取，但不能修改 這些指令通常是在工廠裡燒錄進去的 程式執行時的特性 時間區域性(Temporal locality) 當一筆資料被使用到，在短時間內，它很可能再度被使用到 空間區域性(Spatial locality) 當一筆資料被使用到，它附近的資料很可能也會被使用到 快取 (Cache) 它是一塊小但非常快速的暫存記憶體 目的為了加速內部資料和軟體指令的傳輸 存放著最近用過或最常被使用到的資料和指令 為什麼要有cache? main memory 優點：便宜 缺點：存取速度太慢 較快的記憶體卻非常貴… 為了要有較快的存取速度，同時兼顧價錢便宜的優點，所以有cache的想法。 快取 (Cache) 快取的種類 內部快取 第一級 (L1) 內建在微處理器中 最多到 128KB 外部快取 第二級 (L2) 在單獨晶片上 256KB 或 512 KB SRAM 技術 它比L1快取便宜但是較慢 比記憶體快但是較貴 Example 假設cache的存取時間: 5ns memory存取時間: 120ns miss penalty: 130ns Hit rate: 90% 平均存取時間: 5*0.9 + 130*0.1 = 17.5ns Hit rate: 99% 平均存取時間: 5*0.99 + 130*0.01 = 6.25ns 記憶體的建構技術 DRAM (Dynamic Random Access Memory) SRAM (Static Random Access Memory) DDR (Double Data Rate) RDRAM (Rambus) 快閃記憶體 (Flash) 非揮發性 RAM 使用在 行動電話 數位相機 數位錄音器 PDA 隨身碟 輔助儲存元件 輔助儲存元件的好處 半永久狀態 非揮發性 可靠性高 方便 – 可迅速找到及存取要的資料 輔助儲存元件的好處 儲存容量大 磁片 – 大約 500 頁印刷文件 光碟 – 大約 500 本書 符合經濟效益 節省儲存資料的實體花費 改善儲存與擷取資料的速度和方便性 儲存元件的種類 磁碟儲存元件 (Floppy, Hardisk) 光碟 磁光學媒體 (Magneto-optical，MO) CD-ROM CD-R CD-RW DVD-ROM 磁帶儲存元件 (Tape) 磁碟儲存元件 以磁碟上的磁化小點來表示資料 該小點有被磁化 = 1 該小點未被磁化 = 0 讀取 將磁化過的資料轉換成電子訊號 寫入 將電子訊號轉換成磁碟上的磁化小點 磁碟容量 大小 MB 舊式硬碟 GB 目前的 PC TB 即將到來 儲存什麼東西？ 使用者文件 軟體 圖形影像 聲音檔案 影片檔案 磁片 容量小 – 用來儲存小檔案 可攜性佳 有硬的塑膠外殼來保護 3 ?吋，1.44 MB 高容量的可攜帶磁碟 用來儲存較大的檔案 可攜性佳 高容量 120 / 200 MB 也可以讀寫標準的磁片 如 Superdisk Zip 磁碟 250 MB 它與 3? 吋磁片並不相容 硬碟 有各種大小 攜帶性 一般是不可攜帶的 在 PC 上可以選擇可卸除式的硬碟 它是表面有著磁氧化物的金屬盤 磁碟組 由數個磁碟盤所組成 安排緊密的密封模組 將磁碟組掛在磁碟機上 磁碟組 磁碟組有一組存取臂 每個存取臂上有兩個讀寫磁頭 一個面朝上存取在它上方的表面 一個面朝下存取在它下方的表面 所有的存取臂是一起移動的 不過一次只能有一個讀寫磁頭進行存取 磁碟資料的組織方法磁軌 磁碟平面上的同心圓軌道 當磁碟旋轉時，讀寫磁頭會經過這些磁軌 1.44 MB 的磁片它的兩個平面上各有 80 個磁軌 每個磁軌儲存的資料量相同 磁碟資料的組織方法磁區(sector) 在磁軌上再劃分成一些磁區 儲存固定個數的位元組 (通常是