存储器

业界一直在寻求取代SRAM。其中之一包括自旋转移力矩MRAM（STT-MRAM）。新的存储器带来了一些大胆的主张。例如STT-MRAM具有SRAM的速度和闪存的无波动性，具有无限的耐用性。 图1.STT-MRAM的MJT细胞 everspin 已经为SSD提供SST-MRAM设备。此外一些芯片制造商正专注于嵌入式STT-MRAM，它分为两个市场，嵌入式闪存替代和缓存。 STT-MRAM是具有磁隧道结（MTJ）存储器单元的单晶体管架构。它利用电子自旋的磁性在芯片中提供非挥发性特性。写入和读取功能在MTJ单元中共享相同的并行路径。 为此 STT-MRAM 正准备取代嵌入式NOR闪存芯片。此外，STT-MRAM旨在取代SRAM，至少用于L3缓存。STT-MRAM正在不断发展，以更密集地嵌入到SoC中，其更小的单元尺寸，更低的待机功率要求和非易失性提供了一个引人注目的价值主张，针对用作通用板载存储器和最后级别的大得多且易变的SRAM缓存。 但STT-MRAM的速度还不足以取代SRAM用于L1和/或L2缓存，还包括稳定性。我们相信STT-MRAM，访问时间将在5ns到10ns之间饱和。当你进入L1和L2缓存时，我们相信你需要去SOT-MRAM。 类似于STT-MRAM，SOT-MRAM仍处于研发阶段。不同之处在于SOT-MRAM在器件下集成了SOT层。根据Imec

程序在运行过程中，数据在存储器中是怎样分布的又是怎样变化的？堆栈在函数调用的过程中是怎样活动的？以下几点可能帮助读者解读此问题： 内存分布：当程序运行到main函数时，程序员定义的全局变量或者静态变量已经在内存中分配好了，当然是链接器加入的代码发挥的作用，同时还会初始化堆栈区域。具体存储器空间分布为：代码区→只读数据区→初始化数据区→未初始化数据区→堆区→······←栈区→命令行参数区，环境变量。不同的计算机架构和工具链，存储器分布可能有略微差别； 代码区：程序存储空间； 只读数据区：字符串常量，const修饰的全局变量和静态变量； 初始化数据区：初始化不为0的全局变量，初始化不为0的静态变量； 未初始化数据区：初始化为0的全局变量和静态变量，未初始化的全局变量和静态变量； 堆区：用于为程序员动态申请的变量分配空间； 栈区：用于为函数局部变量、参数、返回值自动分配空间，函数结束后自动释放空间。 命令行参数、环境变量区：操作系统中使用。 强调两点： 程序在进入main函数之前，已经完成数据在内存中的分配、初始化，包括数据区，堆栈区等。关于这部分代码对于开发者不可见，属于C标准运行时的一部分。 函数在调用和被调用过程中，都伴随着入栈和出栈的活动，因此栈发挥着重要作用。函数的局部变量、参数、返回值都存在栈区中。函数结束后，栈区空间自动释放，栈区担任着一个临时存储的角色

EEPROM，虽然也叫“非易失性数据存储器”，但它不能直接参与ALU运算，只是用于掉电不丢失的数据存储。 EEPROM和片内RAM 类似，也属于数据存储器，它的特点是数据掉电可保持，而程序存储器一般指ROM，用于存储用户程序代码。 EEPROM和FLASH基本都是非易失性存储器。EEPROM应属于数据存储器，但是它制造工艺和FLASH更近似。 FLASH是用于存储程序代码的，有些场合也可能用它来保存数据，当然前提是该单片机的FLASH工艺是可以自写的（运行中可擦写），但要注意FLASH的擦写次数通常小于一万次，而且通常FLASH只能按块擦除。EEPROM不能用来存程序，通常单片机的指令寻址不能到这个区域。EEPROM的擦写次数应有百万次，而且可以按字节擦写。 EEPROM在一个PAGE内是可以任意写的，FLSAH则必须先擦除成BLANK，然后再写入，而一般没有单字节擦除的功能，至少一个扇区擦除。 FLASH存储器又称闪存，它结合了ROM和RAM的长处，不仅具备电子可擦除可编程（EEPROM）的性能，还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据（NVRAM的优势），U盘和MP3里用的就是这种存储器。在过去的20年里，嵌入式系统一直使用ROM（EPROM）作为它们的存储设备，然而近年来Flash全面代替了ROM（EPROM）在嵌入式系统中的地位

1.操作系统的定义 操作系统（Operating System，简称OS）是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，一般来说至少包括这些组成部分：操作系统内核（kernel）,系统调用（system call），文件系统（file system），shell。 一种较为狭义的定义是，操作系统是一直运行在计算机上的程序，即仅仅是kernel。例如Linus Totvlads所开发的linux，最初就只是一个内核程序。 总之，操作系统作为软硬件的接口，提供一个访问硬件、使用硬件的平台，操作系统主要与硬件有关，可以被应用程序调用。 2.计算机系统组织和体系结构 计算机系统的四个层次：硬件，用户，软件，操作系统，结构层次如右图所示。操作系统处于软件硬件之间。 计算机系统组织：包括系统操作，存储结构和i/o结构。 计算机系统体系结构：通过通用处理器的数量可以分成单处理器和多处理器系统。多cpu系统的另一种类型是集群系统。 3.操作系统结构 多道程序系统：通过组织作业，使cpu总有作业可以执行，提高cpu的利用率。对于非多道程序系统，cpu在等待i/o时会处于空闲。而在多道程序系统下，cpu会切换到另一个作业，以此类推，直到第一个i/o完成，cpu重新切换到第一个作业。从而保证了cpu的利用率。 分时系统（多任务系统）：是多道程序设计的延伸，但是具有很高的作业切换频率

第一章： 网络的核心是路由器 , 路由器的作用就是将各个网络彼此连接起来。因此，路由器需要负责不同网络之间的数据包传送。网际通信的效率取决于路由器的性能，即取决于路由器是否能以最有效的方式转发数据包。 除了转发数据包之外，路由器还提供其它服务。为满足现今的网络需求， 路由器还用于： l 确保全天候（ 24x7 ，即每周 7 天，每天 24 小时）的服务可用性。为了帮助确保网络的连通性，路由器使用备用路径来防范首选路径出现故障。 l 通过有线网络和无线网络提供集成的数据、视频和语音服务。路由器使用 IP 数据包的服务质量 (QoS) 优先排序来确保实时通信，例如确保语音、视频和重要数据不出现丢失或延迟。 l 通过允许或拒绝数据包的转发来应对蠕虫、病毒和其它攻击带来的影响。 路由器内部构造： 路由器中含有许多其它计算机中常见的硬件和软件组件，包括： l CPU （中央处理器） l RAM （随机访问存储器） l ROM （只读存储器） l 操作系统（ Cisco IOS ） 路由器可连接多个网络，这意味着它具有多个接口，每个接口属于不同的 IP 网络。当路由器从某个接口收到 IP 数据包时，它会提取数据包的目的 IP 地址并和路由器的路由表进行匹配然后决定从哪个接口转发此数据包。 路由器主要负责将数据包传送到本地和远程目的网络，其方法是： l 确定发送数据包的最佳路径 l

一个由若干个模块组成的主存储器是线性编址的，而在各个模块中的这些地址的安排有两个方式：一是顺序安排，一是交叉安排 。 为了方便理解，设存储器容量为32字，分成M0，M1，M2，M3四个模块，每个模块存储8个字。 顺序方式 交叉方式 顺序方式 访问地址按顺序分配给一个模块后，接着又按顺序为下一个模块分配访问地址。在某个模块进行存取时，其他模块不工作；当某个模块出现故障时，其他模块照常工作；但模块的串行工作限制了存储器的带宽。 存储器的32个字可由5位地址寄存器指示，其中高2位选择4个模块中的一个，低3位选择每个模块中的8个字。 交叉方式 连续地址分布在相邻的不同模块，同一个模块地址不连续；可实现多模块流水式并行存取，提高存储器的带宽。 当存储器寻址时，用地址寄存器的低2位选择4个模块中的一个，而用高3位选择每个模块中的8个字。 例题 设存储器容量为32字，字长64位，模块数m=4，分别用顺序方式和交叉方式进行组织。存储周期T=200ns，数据总线宽度为64位，总线传送周期φ=50ns。若连续读出4个字，问顺序存储器和交叉存储器的带宽各是多少？ 解：顺序存储器和交叉存储器连续读出m=4个字的信息总量都是 q=64b X 200ns = 256b 顺序存储器和交叉存储器连续读出4个字所需的时间分别是 t1 = mT = 4 X 200ns = 800ns = 8 X 10^-7 s t2

20145206 《信息安全系统设计基础》第6周学习总结 教材学习内容总结 1.流水线化的处理器： 将每条指令的执行分解成五步，每个步骤由一个独立的硬件部分或者阶段来处理。指令步经流水线的各个阶段，且每个时钟周期有一条新指令进入流水线。所以处理器可以同时执行五条指令的不同阶段。 2.程序员可见的状态： Y86程序中的每条指令都会读取或者修改处理器状态中的某些部分。这称为程序员可见状态。 3.Stat 程序状态的最后一个部分是状态码Stat，它表明程序执行的总体状态；它会指示是正常运行还是出现了某种异常。 4.Y86 一个简单的、可以称之为IA32指令集的子集的指令集；只包括四字节整数操作，寻址方式比较少。指令编码长度从1——6字节不等。 关于指令结构，每条指令的第一个字节表明指令的类型；这个字节分为两个部分，每部分四位：高四位是代码部分（0——0xB），第四位是功能部分。这里补充一些缩写：立即数（i），寄存器（r）、存储器（m）。指令附加的寄存器指示符字节依次是数据源（如果是立即数，把这一位设置成0xf）、目的寄存器/基址寄存器。有些指令需要附加四字节的常数字，采用小端法（倒序）编码 5.stat代码可能取值反应了机器的不同状态—— AOK：正常操作（除此之外的任何状态都会使得处理器停止执行指令） HLT：处理器执行halt指令 ADR：遇到非法地址 INS：遇到非法指令 6

截止目前，我已经分享了如下几篇文章： 一个程序在计算机中是如何运行的？超级干货！！！ 作为一个程序员，CPU的这些硬核知识你必须会！ 作为一个程序员，内存的这些硬核知识你必须懂！ 这些知识可以说是我们之前都不太重视的基础知识，可能大家在上大学的时候都学习过了，但是嘞，当时由于老师讲解的没那么有趣，又加上这些知识本身就比较枯燥，所以嘞，大家当初几乎等于没学。 再说啦，学习这些，也看不出来有什么用啊！ 我现在告诉你，这些知识很有用，尤其对于作为程序员的你，这些是让你写代码的过程中让你不仅知其然，还知其所以然的知识，了解了这些，对你的编程只有大大的好处。 以上三篇文章可谓都是干货中的干货，看了一定让你功力大增😎 今天再来分享一下关于内存和磁盘的有关重要知识，如此一来， CPU，内存和磁盘 这比较重要的几个货，我们就都有所了解了。 关于磁盘，你了解多少？ 可能大伙听到的比较多的是硬盘，毕竟这是我们每天使用电脑接触比较多的一个概念，再加上现在买电脑基本上从之前的机械硬盘都过渡到了现在的固态硬盘。 所以大家对硬盘这个名词不陌生，相对的，对磁盘的概念似乎就有点陌生了 啥是磁盘 首先记住，磁盘是个总的，也就是说 磁盘包括硬盘 ，那么还要知道磁盘是干嘛的， 磁盘最主要的功能就是保存电脑里面的信息 ，但是磁盘又有一些分类，不过我们首先要知道，在计算机中，保存信息的有这么两类： 第一：内部存储器

存储器管理 目录 存储器管理 1、程序的装入与链接 （1）程序的装入 （2）程序的连接 2、连续分配存储管理方式 （1）单一连续分配 （2）固定分区分配 （3）动态分区分配 （4）可重定位分区分配 （5）对换 3、分页和分段方式及其概述 （1）为什么要用分页和分段方式？ （2）分段与分页的去区别 4、基本分页存储管理方式 （1）页面与页表 （2）页表 （3）地址变换 （4）地址变换机构 （5）具有块表的地址变换机构 （6）两级页表 （7）反置页表 5、基本分段存储管理方式 （1）分段与分页的区别： （2）分段的基本原理 （3）段表 （4）段表访问数据的过程 6、基本段页式存储管理方式 本章知识点流程图： 层次越高，越靠近CPU，访问速度越快，价格越高。 内存掉电之后信息不保存，除非已经写入到外存中。 1、程序的装入与链接 （1）程序的装入 多道程序环境下，程序要运行必须为之创建进程，而创建进程的第一件事就是分配内存。 将一个装入模块装入内存（第三步开始）时，有三种装入方式： 重定位： 把在装入时对目标程序中指令和数据的地址修改过程称为重定位。 （2）程序的连接 2、连续分配存储管理方式 连续分配方式为一个用户程序分配一个连续的内存空间 连续分配有以下几种： （1）单一连续分配 即将内存分为 系统区和用户区 ，整个内存的用户空间由该程序独占。 优点：易于管理 缺点

4.1Y86指令体系结构 程序员可见状态 ISA： 一个处理器支持的指令和指令的字节级编码称为~。 冒险： 一条指令的位置或者操作数依赖于其他仍在流水线中的指令。 程序员可见状态： Y86程序中的每条指令都会读取或修改处理器状态的某些部分 =>只要我们保证机器级程序能够访问程序员可见状态，就不需要完全按照ISA隐藏方式来表示和组织这个处理器状态。 Y86的处理器状态类似于IA32。 有8个程序寄存器。处理器每个程序寄存器储存一个字。寄存器%esp被入栈，出栈，调用和返回指令作为栈指针。 有3个一位条件码：ZF，SF, OF.保存最近的算术或者逻辑指令所造成影响的有关信息。 程序计数器PC：存放当前正在执行指令的地址。 存储器：（概念上来说是一个很大的字节数组）保存着程序和数据。Y86程序用虚拟地址来引用存储器位置。 程序状态的最后一部分状态码Stat，表明程序执行总体状态。 Y86指令 只包括四字节整数操作，所以称之为“字 ”。 Y86指令集，长度1~6字节不等。一条指令含有一个单字节的指令表示符，可能含有一个单字节的寄存器指示符，还可能含有一个四字节的常数字。 字段fn：指明是某个整数操作（OPL），数据移动条件（comvxx）或是分支条件（jxx）。所有数值都使用16进制。 Y86指令的更多细节： movl指令分成了四个不同的指令irmovl，rrmovl