|「计算机组成原理」：现代存储器的结构( 五 )

磁盘控制器接收到Read命令后，会通过上述方法直接将磁盘内容传送到主存中。这种设备可以自己执行读写总线事务而无需CPU干涉的过程，称为直接内存访问（Direct Memory Access ， DMA）。

磁盘发送完数据后，会给CPU发送一个中断信号，暂停CPU正在做的工作，然后将控制返回到CPU被中断的地方。 1.3 固态硬盘

固态硬盘（Solid State Disk ， SSD）是一种基于闪存的存储技术，插在I/O总线上标准硬盘插槽（通常为USB或SATA），处于磁盘和DRAM存储器的中间点。从CPU的角度来看， SSD与磁盘完全相同，有相同的接口和包装。它由闪存和闪存翻译层（Flash Translation Layer）组成

闪存翻译层是一个硬件/固件设备，用来将对逻辑块的请求翻译成对底层物理设备的访问。
闪存的基本属性决定了SSD随机读写的性能，通常由B个块的序列组成，每个块由P页组成，页作为数据的单位进行读写。通常页大小为512字节~4KB ，块中包含32~128页，则块的大小有16KB~512KB 。

当对页进行写操作时，首先需要先对该页所处的整个块进行擦除。

本文插图

以上是Intel SSD 730的性能， IOPS是每秒I/O操作数，吞吐量数量基于4KB块的读写。我们可以发现随机写操作较慢，这是因为：

对页进行写操作时，通常需要花费较长时间来擦除块，比访问页所需的时间慢了一个数量级
当块中包含其他数据时，会先将块中带有有效数据的页复制到被擦出过的块中，才能对那个块进行擦除。在闪存翻译层中实现了复杂的逻辑，试图最小化这些重复的操作。

块的擦除次数是有限的，当块磨损后，就不能再使用了，闪存翻译层中的平均磨损（Wear Leveling）逻辑会试图将擦除平均到所有块中，来最大化每个块的寿命。
SSD的优缺点：

优点：由于闪存是半导体存储器，没有移动的部件，所以速度比磁盘更快且磨损小，能耗低
缺点：SSD每字节比磁盘贵大约30倍，所以常用的存储容量比磁盘小100倍左右。

1.4 存储技术趋势
具有以下重要思想：

不同存储技术有不同的价格和性能折中：从性能而言， SRAM>DRAM>SSD>磁盘，而从每字节造价而言， SRAM>DRAM>SSD>磁盘。
不同存储技术的价格和性能属性以不同的速率变化着

本文插图

从上一图中可看出， DRAM主存和磁盘的性能滞后于CPU性能，访问时间比单个处理器的周期时间慢很多，而SRAM的性能虽然也滞后于CPU性能，但是还保持增长，所以现代计算机会使用基于SRAM的高速缓存，来弥补CPU和内存之间的差距。
2 局部性
具有良好局部性（Locality）的程序，会倾向于引用最近引用过的数据项本身，或者引用最近引用过的数据项周围的数据项。局部性主要具有两种形式：