存储器

服务器体系与共享存储器架构 日期 内核版本 架构 作者 GitHub CSDN 2016-06-14 Linux-4.7 X86 & arm gatieme LinuxDeviceDrivers Linux内存管理 http://blog.csdn.net/vanbreaker/article/details/7579941 #1 前景回顾 前面我们讲到 服务器体系(SMP, NUMA, MPP)与共享存储器架构(UMA和NUMA) #1.1 UMA和NUMA两种模型 共享存储型多处理机有两种模型 均匀存储器存取（Uniform-Memory-Access，简称UMA）模型 非均匀存储器存取（Nonuniform-Memory-Access，简称NUMA）模型 UMA模型 物理存储器被所有处理机均匀共享。所有处理机对所有存储字具有相同的存取时间，这就是为什么称它为均匀存储器存取的原因。每台处理机可以有私用高速缓存,外围设备也以一定形式共享。 NUMA模型 NUMA模式下，处理器被划分成多个"节点"（node）， 每个节点被分配有的本地存储器空间。 所有节点中的处理器都可以访问全部的系统物理存储器，但是访问本节点内的存储器所需要的时间，比访问某些远程节点内的存储器所花的时间要少得多。 ##1.2 Linux如何描述物理内存 Linux把物理内存划分为三个层次来管理 层次 描述

目录 一、计算机五大组成部分 1.1 控制器 1. 2 运算器 1.3 存储器 1.4 输入设备 1.5 输出设备 二、 CPU相关知识 2.1 多核CPU 2.2 x86架构 三、存储器相关知识 3.1 ROM存储器 3.2 CMOS存储器 四、硬盘的工作原理 4.1 机械硬盘 4.2 固态硬盘 一、计算机五大组成部分 1.1 控制器 计算机的指挥系统，控制硬件 1. 2 运算器 计算机的运算系统 算术运算 逻辑运算 1.3 存储器 计算机的存储系统，以二进制的格式存储数据。 内存 优点：存取速度快 缺点：容量小，断电数据马上消失 外存 优点：容量大，能永久存储。 缺点：存取速度慢 1.4 输入设备 键盘、鼠标等 1.5 输出设备 显示屏、打印机等 二、 CPU相关知识 2.1 多核CPU 多个CPU，能开启多进程 2.2 x86架构 x86-32位：CPU每次取32位二进制数据 x86-64位：CPU每次取64位二进制数据 三、存储器相关知识 3.1 ROM存储器 又叫做ROM只读存储器，在工厂中就被编程完毕，然后再也不能修改。一般存放BIOS程序，该程序一般用于启动计算机，或用于处理底层设备的控制 3.2 CMOS存储器 CMOS存储器由一块电脑内置的电池驱动供电，它一般用来保持当前时间和日期的更新，也就是说，及时计算机没有充电，时间也会持续更新

重要考大题 一、存储器的分类 存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据，从不同的角度对存储器可以做不同的分类。 1、按存储介质分 半导体存储器（又称易失性存储器）：体积小，功耗低，存取时间短，电源消失的时候，所存的信息也随之消失。 磁表面存储器（非易失性存储器）：如磁盘 光盘存储器（非易失性存储器）：耐用，可靠，如光盘 2、按存取方式分 随机存储器（RAM）：任何一个存储单元内容都可以随机存取，像数组的下标，可以直接访问元素。访问速度较快，常用于制作主存和Cache 顺序存取存储器（SAM）:只能按某种顺序来存取，即与存取时间和存取单元的物理位置有关。（比如磁带） 直接存取存储器（DAM）:如磁盘 相联存储器（CAM）：按内容检索 3、按计算机中作用分 二、计算机的层次结构 存储器有三个性能指标， 速度，容量，每位价格 （位价）。 就一般而言，速度较高，位价越越高，容量越小。反之，速度越低，位价也越低，容量也就越大。 存储系统的层次结构主要体现在缓存——主存和主存——缓存两个存储层次上。如图： 缓存——主存层次 ：这一层面主要解决CPU与主存速度不匹配的问题，主存用来存放将要参与运行的程序和数据。但是其速度与CPU相差很大，为了使得他们之间的速度更好匹配，于是在主存与CPU之间插入了一种比主存更快，容量更小的高速存储器（Cache），因此只要把近期要使用的信息调入缓存

计算机存储器 可以分为内部存储器（内存或主存）和外部存储器，其中内存是cpu 能直接寻址的存储空间，由半导体器件制成。 计算机存储器 （英语： Computer memory）是一种利用半导体、磁性介质等技术制成的存储数据的电子设备。 其电子电路中的数据以二进制式存储，不同存储器产品中基本单元的名称也不一样 内存的使用特点：访问速度快， 运行的软件都会先加载到内存中进行运行 使用计算程序时电脑的工作的流程：如Windows操作系统、打字软件、游戏软件等，一般都是安装在硬盘等外存上的，但必须把它们调入内存中运行，才能真正使用其功能， 我们平时输入一段文字，或玩一个游戏，其实都是在内存中进行的，数据产生后不断地由内存向外存进行刷写。 （就好比在一个书房里，存放书籍的书架和书柜相当于计算机的外存，而我们工作的办公桌就是内存。通常我们把要永久保存的、大量的数据存储在外存上， 而把一些临时的或少量的数据和程序放在内存上，当然内存的好坏会直接影响计算机的运行速度。） 简单来讲：使用软件时会先从硬盘中获取调入到内存进行使用，使用时产生的数据在保存到硬盘中。内部存储器和外部存储器统称为计算机存储器，由半导体器件制成 按照与电源之间的关系分为 易失性存储器 （Volatile memory）是指当电源供应中断后，存储器所存储的数据便会消失的存储器。 　　也叫随机存储存储器：分为动态随机存储存储器

PCIe 总线作为处理器系统的局部总线，其作用与 PCI 总线类似，主要目的是为了连接处理器系统中的外部设备，当然 PCIe 总线也可以连接其他处理器系统。在不同的处理器系统中， PCIe 体系结构的实现方法略有不同。但是在大多数处理器系统中，都使用了 RC 、 Switch 和 PCIe-to-PCI 桥这些基本模块连接 PCIe 和 PCI 设备。在 PCIe 总线中，基于 PCIe 总线的设备，也被称为 EP (Endpoint) 。 4.2.1 基于 PCIe 架构的处理器系统 在不同的处理器系统中， PCIe 体系结构的实现方式不尽相同。 PCIe 体系结构以 Intel 的 x86 处理器为蓝本实现，已被深深地烙下 x86 处理器的印记。在 PCIe 总线规范中，有许多内容是 x86 处理器独有的，也仅在 x86 处理器的 Chipset 中存在。在 PCIe 总线规范中，一些最新的功能也在 Intel 的 Chipset 中率先实现。本节将以一个虚拟的处理器系统 A 和 PowerPC 处理器为例简要介绍 RC 的实现，并简单归纳 RC 的通用实现机制。 1 处理器系统 A 在有些处理器系统中，没有直接提供 PCI 总线，此时需要使用 PCIe 桥，将 PCIe 链路转换为 PCI 总线之后，才能连接 PCI 设备。在 PCIe 体系结构中，也存在 PCI

第1章 PCI总线的基本知识 (2011-04-21 13:23:35) 转载 ▼ 标签： 杂谈 分类： 浅谈PCIe体系结构 PCI 总线作为处理器系统的局部总线，主要目的是为了连接外部设备，而不是作为处理器的系统总线连接 Cache 和主存储器。但是 PCI 总线、系统总线和处理器体系结构之间依然存在着紧密的联系。 PCI 总线作为系统总线的延伸，其设计考虑了许多与处理器相关的内容，如处理器的 Cache 共享一致性和数据完整性，以及如何与处理器进行数据交换等一系列内容。其中 Cache 共享一致性和数据完整性是现代处理器局部总线的设计的重点和难点，也是本书将重点讲述的主题之一。 独立地研究 PCI 总线并不可取，因为 PCI 总线仅是处理器系统的一个组成部分。深入理解 PCI 总线需要了解一些与处理器体系结构相关的知识。这些知识是本书所侧重描述的，同时也是 PCI 总线规范所忽略的内容。脱离实际的处理器系统，不容易也不可能深入理解 PCI 总线规范。 对于今天的读者来说， PCI 总线提出的许多概念略显过时，也有许多不足之处。但是在当年， PCI 总线与之前的存在其他并行局部总线如 ISA 、 EISA 和 MCA 总线相比，具有许多突出的优点，是一个全新的设计。 (1) PCI 总线空间与处理器空间隔离 PCI 设备具有独立的地址空间，即 PCI 总线地址空间

2.2 HOST主桥(2) 发布时间：2013-03-28 10:11:54 技术类别： 接口电路 个人分类： 浅谈PCIe体系结构 http://blog.sina.com.cn/s/blog_6472c4cc0100qli5.html PCI Express的outbound ATMU的window base register，translation baseregister. window base register是针对powerpc域的，translation base register是针对PCIExpress域的。 Outbound的BAR是mpc的地址空间，TAR是PCIE的高达64bit的地址空间。 Inbound的BAR是PCIE的高达64bit的地址空间，TAR是mpc的地址空间。 设备 在系统的 PCI 地址空间里申请一段来用，所申请的空间基址和大小保存在BAR寄存器里。 BAR里的只是 PCI 域的地址空间，需要映射到IO地址空间里或者内存地址空间里之后软件才能使用 。 映射到IO空间的话，用IO读写指令和函数去访问 设备 ；映射到内存空间的话，首先得到的是物理地址，映射到虚拟地址后就可以像用指针那样访问。 IO BAR和MEM BAR分别是映射到IO空间和内存空间的BAR；BAR寄存器的0位指示要映射到哪，有的 设备 这位可以由用户设置，有的只读。

5.1 TLP的格式 (2011-08-08 16:21:32) 转载 ▼ 标签： 杂谈 分类： 浅谈PCIe体系结构 当处理器或者其他PCIe设备访问PCIe设备时，所传送的数据报文首先通过事务层被封装为一个或者多个TLP，之后才能通过PCIe总线的各个层次发送出去。TLP的基本格式如图5‑1所示。 一个完整的TLP由1个或者多个TLP Prefix、TLP头、Data Payload(数据有效负载)和TLP Digest组成。TLP头是TLP最重要的标志，不同的TLP其头的定义并不相同。TLP头包含了当前TLP的总线事务类型、路由信息等一系列信息。在一个TLP中，Data Payload的长度可变，最小为0，最大为1024DW。 TLP Digest是一个可选项, 一个TLP是否需要TLP Digest由TLP头决定。Data Payload也是一个可选项，有些TLP并不需要Data Payload，如存储器读请求、配置和I/O写完成TLP并不需要Data Payload。 TLP Prefix由PCIe V2.1总线规范引入，分为Local TLP Prefix和EP-EP TLP Prefix两类。其中Local TLP Prefix的主要作用是在PCIe链路的两端传递消息，而EP-EP TLP Prefix的主要作用是在发送设备和接收设备之间传递消息。设置TLP

注意： 个人整理，有误无责。 0. CPU控制的数据传输方式介绍 由CPU控制的数据传输方式有两种：查询、中断。 0.1 查询方式 　　 查询方式是由程序控制的，如果CPU中执行的程序需要进行数据传输，CPU查询外设状态，如果外设准备好，那么进行数据传输。 0.2 中断方式 　　 当外设需要与CPU进行数据交换的时候，外设向CPU发出中断请求，CPU中断当前执行的程序，相应外设的数据传输请求。当外设的数据传输结束后，CPU继续执行被中断的程序. 上面两种方式，数据都需经过CPU来传递，下面介绍DMA控制的数据传递。 1. DMA介绍 　　 DMA方式，Direct Memory Access，也称为成组数据传送方式，有时也称为直接内存操作。DMA方式在数据传送过程中，没有保存现场、恢复现场之类的工作。 　　 由于CPU根本不参加传送操作，因此就省去了CPU取指令、取数、送数等操作。内存地址修改、传送字 个数的计数等等，也不是由软件实现，而是用硬件线路直接实现的。所以DMA方式能满足高速I/O设备的要求，也有利于CPU效率的发挥。 （参考自百度） 2. 工作原理 　　 直接存储器存取(DMA)用来提供在外设和存储器之间或者存储器和存储器之间的高速数据传 输。无须CPU干预，数据可以通过DMA快速地移动，这就节省了CPU的资源来做其他操作。 　　

RAM可分为静态存储器（Static Random Access Memory,SRAM）和动态存储器（Dynamic Random Access Memory）。SRAM中的存储单元相当于一个锁存器，只有0，1两个稳态；DRAM则是利用电容存储电荷来保存0和1两种状态，因此需要定时对其进行刷新，否则随着时间的推移，电容其中存储的电荷将逐渐消失。 SRAM：读写速度快，生产成本高，多用于容量较小的高速缓冲存储器。 DRAM：读写速度较慢，集成度高，生产成本低，多用于容量较大的主存储器。 静态存储器与动态存储器主要性能比较如下表： 静态和动态存储器芯片特性比较 SRAM DRAM 存储信息 触发器 电容 破坏性读出 非 是 需要刷新 不要 需要 送行列地址 同时送 分两次送 运行速度 快 慢 集成度 低 高 发热量 大 小 存储成本 高 低 动态存储器的定期刷新：在不进行读写操作时，DRAM 存储器的各单元处于断电状态，由于漏电的存在，保存在电容CS 上的电荷会慢慢地漏掉，为此必须定时予以补充，称为刷新操作 来源： https://blog.csdn.net/qq_31433709/article/details/100830083