计算机组成原理中flashmemory,【Computer Organization笔记24】光盘,FLASH MEMORY,本单元总结...

2021年9月2日 1点热度 0条评论 来源: quanthub

本次笔记内容:

P47 计算机组成原理(47)

P48 计算机组成原理(48)

我的计组笔记汇总:计算机组原理成笔记

本节课幻灯片:无

本节课在 2019 年系列中,被替换成了“MIPS异常处理”。而在 2013 年中,是光盘。尽管光盘可能已经被淘汰,但还是学习一下。

课前,老师讲了结课的安排:

期末考试:

时间:2014年1月13日上午

地点:三教2102 2302

大实验检查截止时间:

12月13日 5:00px

大实验展示及答辩:

12月30日 1:30~3:05pm

32位小组另行安排

后续课程安排:

1月2日课改答疑

12月26日课程总结和复习

内容概要

CD-ROM

CD-R

CD-RW

DVD

存储技术的发展

本单元小结

复习

层次存储器

Register

Cache

Main Memory

Hard Disk

还缺点东西,比如计算机与计算机之前的传递介质?

因此,提出 Floopy-Disk / CD-ROM / FLASH。

只读光盘(CD-ROM)

1980年,飞利浦和索尼一起推出了光盘(CD, Compact Disc),并很快取代了每分钟33 1/3转的乙烯基唱片。CD的详尽技术细节以正式的国际标准(IS10149)公布,并因为封面的颜色被通称为红皮书。

数字化存储

只读

光盘的存储原理

光电转换

入射光和反射光叠加

物理变化

在涂有玻璃表层的主盘上,用高能红外激光束烧出 0.8 毫米直径小孔制成

往膜子上注入融化的多种碳酸盐脂

在碳酸盐脂上沉淀一薄层的反射铝,再覆盖上一层起保护作用的表层。

凹区

碳酸盐脂底基的凹陷部分叫做凹区

凸区

凹区两边未经过烧纸的部分叫做凸区

光盘的读出原理

用低能量激光二极管照射

从凹区反射的激光的强度为从凸区反射光的强度的一半

感知反射光的强弱,可区分凸区和凹区

编码方式:见1就翻转的不归0制

直接访问方式。

CD-ROM的存储标准

如上,对操作系统来说,光盘也是一个“盘”。

CD-ROM存储格式

先是找到一个大致的位置,再去根据引导内容详细读,因此要比读硬盘慢一些。

CD-ROM的文件标准

如上,在国际标准(ISO 9600)中,CD-ROM有 3 个层次。

CD-R

该光盘可以写。

CD-R 存储原理

类似胶片的原理,让光盘制造出后,也可决定是否哪里反光(来实现写)。

其结构如上。

CD-R的增量刻盘

一次刻在CDR上的几个连续扇区被称为CD-ROM道。

每个CD-ROM道构成一个单独的目录卷表VTOC,其中所列的文件可能包括其前面各道中的部分或所有文件。

CD-R放入光驱后,操作系统搜寻所有CD-ROM道,并定位到最近使用的VTOC,它给出了CD-R的当前状态。

CD-R防盗版

将CD-ROM上所有文件的长度写成好几个GB,这样,用标准的读盘软件将无法将文件拷到硬盘中,而文件的实际长度在出版商提供的专用读盘软件中,或隐藏(可能还是加密后)在CD-ROM的某个意想不到的地方。

在选定的几个扇区中有意写入一些错误的ECC码,预计一般的CD复制软件将会自动“修复”这些错误,但光盘的应用软件却自己对这些ECC码进行检查,如果它们正确的话就停止执行。

CD-RW

CD-RW 是一种可以多次读写的光盘。

“用关的能量让其可逆。用金属。”

CD-RW存储原理

用银、铟、锑和碲组成的合金做记录层。这种合金有两个稳定态:晶态和非晶态,两个状态有不同的反射特性。

CD-RW的驱动器使用三种不同能量的激光。在高能激光照射下,合金熔化并从高反射性的晶态转化为低反射性的非晶态,表示凹区。在能量中等的激光束照射下,合金熔化并重新转化为本来的晶态,又成为凸区。低能激光可以感知材料的状态(用来读盘),但不会导致状态转换。

其他技术

DVD 和 CD 的差别

使用红色激光(DVD激光的波长为0.65微米,而CD的为0.78微米);

凹区更小(DVD为0.4微米,而CD为0.8微米)

螺旋线更紧凑(DVD道间距为0.74微米,而CD的道间距为1.6微米);

存储容量达到4.7GB。

Blu-Ray

用蓝色的激光取代了DVD用的红色激光;

蓝色激光波长比红色的要短,可更精确地聚焦,能分辨出更小的凸区和凹区;

单面的Blu-Ray盘可存放约25GB的数据,双面的存储容量约50GB。数据速率约为4.5MB/秒。

光盘总结

存储原理:光电转换

编码方式:NRZI

存储格式

直接访问

光盘的发展:CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD、Blu-Ray

Enhanced DRAM

在DRAM中增加一个SRAM组成的Cache

存放刚刚被访问的单元的行的全部内容

增加比较器,如果下次访问的还是这行,则从 Cache中读

同时,刷新该行可以和读 Cache并行,这也可以提高性能

EDRAM 对行的访问效率提高了。

Cache DRAM

在 DRAM 中增加比 EDRAM 更大的 Cache 作为真正的 Cache 使用,不局限于存储最新访问的行。

需要增加什么电路?作为某些特定应用的缓冲器,比如显示存储器。

SDRAM

将与CPU异步工作模式改为同步工作模式主设备给出访问命令后, SDRAN 进行响应经过响应时间后, SDRAN 按系统时钟输出数据。

DDR:在时钟的上升沿和下降沿都传输数据。(Double data rate)

一般来讲,相比静态存储器, SDRAM 是一个好的选择:降低成本、降低布线难度。但是实现较为复杂。

Flash Memory

本来是晶体管的老化现象。从而开始研究,改变晶体管的导电特性。

ROM、 EPRON、 EEPROM

起源:晶体管的老化现象,When they give you lemons, make lemonade.

存储原理:改变晶体管的导电特性。

分类

NAND:软盘、硬盘

NOR:内存SRAM

FLASH 存储原理

如上,实际上,在写前,要把所有地方都擦除,然后去写 0 。对于读,则控制极加读电压:

晶体管不导通,读出0

晶体管导通,读出1

FLASH 特点

非电易失性

电可擦除

写入次数有限(老化)

性能适中,存储容量适中

NOR型

替代 EPROM、 EEPROM

按地址进行访问

用于存放程序

NAND型

作为硬盘的替代品

按扇区访问、按页擦除和写入

复习本单元

不同层次的存储器的作用

存储器组成(数字逻辑层):存放一位二进制数0或1

存储器(指令系统层):存放可单独访问的最小单元(字节、字、扇区)

存储器(操作系统层):段、页管理

存储器(用户层):文件

存储器组成

半导体存储器:

SRAM:触发器的不同状态

DRAM:电容是否存储电荷四

FLASH:晶体管状态

磁表面存储器:

磁颗粒的偏转方向(编码规则)

光盘:

凹区和凸区,反射光的强弱

层次存储器优势

1+1+1 > 3

利用了程序的时间局部性与空间局部性。

    原文作者:quanthub
    原文地址: https://blog.csdn.net/weixin_35639750/article/details/119016864
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