深入浅出计算机组成原理
徐文浩
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入门篇 (5讲)
开篇词 | 为什么你需要学习计算机组成原理?
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01 | 冯·诺依曼体系结构:计算机组成的金字塔
02 | 给你一张知识地图,计算机组成原理应该这么学
03 | 通过你的CPU主频,我们来谈谈“性能”究竟是什么?
04 | 穿越功耗墙,我们该从哪些方面提升“性能”?
原理篇:指令和运算 (12讲)
05 | 计算机指令:让我们试试用纸带编程
06 | 指令跳转:原来if...else就是goto
07 | 函数调用:为什么会发生stack overflow?
08 | ELF和静态链接:为什么程序无法同时在Linux和Windows下运行?
09 | 程序装载:“640K内存”真的不够用么?
10 | 动态链接:程序内部的“共享单车”
11 | 二进制编码:“手持两把锟斤拷,口中疾呼烫烫烫”?
12 | 理解电路:从电报机到门电路,我们如何做到“千里传信”?
13 | 加法器:如何像搭乐高一样搭电路(上)?
14 | 乘法器:如何像搭乐高一样搭电路(下)?
15 | 浮点数和定点数(上):怎么用有限的Bit表示尽可能多的信息?
16 | 浮点数和定点数(下):深入理解浮点数到底有什么用?
原理篇:处理器 (18讲)
17 | 建立数据通路(上):指令+运算=CPU
18 | 建立数据通路(中):指令+运算=CPU
19 | 建立数据通路(下):指令+运算=CPU
20 | 面向流水线的指令设计(上):一心多用的现代CPU
21 | 面向流水线的指令设计(下):奔腾4是怎么失败的?
22 | 冒险和预测(一):hazard是“危”也是“机”
23 | 冒险和预测(二):流水线里的接力赛
24 | 冒险和预测(三):CPU里的“线程池”
25 | 冒险和预测(四):今天下雨了,明天还会下雨么?
26 | Superscalar和VLIW:如何让CPU的吞吐率超过1?
27 | SIMD:如何加速矩阵乘法?
28 | 异常和中断:程序出错了怎么办?
29 | CISC和RISC:为什么手机芯片都是ARM?
30 | GPU(上):为什么玩游戏需要使用GPU?
31 | GPU(下):为什么深度学习需要使用GPU?
32 | FPGA和ASIC:计算机体系结构的黄金时代
33 | 解读TPU:设计和拆解一块ASIC芯片
34 | 理解虚拟机:你在云上拿到的计算机是什么样的?
原理篇:存储与I/O系统 (17讲)
35 | 存储器层次结构全景:数据存储的大金字塔长什么样?
36 | 局部性原理:数据库性能跟不上,加个缓存就好了?
37 | 高速缓存(上):“4毫秒”究竟值多少钱?
38 | 高速缓存(下):你确定你的数据更新了么?
39 | MESI协议:如何让多核CPU的高速缓存保持一致?
40 | 理解内存(上):虚拟内存和内存保护是什么?
41 | 理解内存(下):解析TLB和内存保护
42 | 总线:计算机内部的高速公路
43 | 输入输出设备:我们并不是只能用灯泡显示“0”和“1”
44 | 理解IO_WAIT:I/O性能到底是怎么回事儿?
45 | 机械硬盘:Google早期用过的“黑科技”
46 | SSD硬盘(上):如何完成性能优化的KPI?
47 | SSD硬盘(下):如何完成性能优化的KPI?
48 | DMA:为什么Kafka这么快?
49 | 数据完整性(上):硬件坏了怎么办?
50 | 数据完整性(下):如何还原犯罪现场?
51 | 分布式计算:如果所有人的大脑都联网会怎样?
应用篇 (5讲)
52 | 设计大型DMP系统(上):MongoDB并不是什么灵丹妙药
53 | 设计大型DMP系统(下):SSD拯救了所有的DBA
54 | 理解Disruptor(上):带你体会CPU高速缓存的风驰电掣
55 | 理解Disruptor(下):不需要换挡和踩刹车的CPU,有多快?
结束语 | 知也无涯,愿你也享受发现的乐趣
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答疑与加餐 (5讲)
特别加餐 | 我在2019年F8大会的两日见闻录
FAQ第一期 | 学与不学,知识就在那里,不如就先学好了
用户故事 | 赵文海:怕什么真理无穷,进一寸有一寸的欢喜
FAQ第二期 | 世界上第一个编程语言是怎么来的?
特别加餐 | 我的一天怎么过?
深入浅出计算机组成原理
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46 | SSD硬盘(上):如何完成性能优化的KPI?

徐文浩 2019-08-12
随着 3D 垂直封装技术和 QLC 技术的出现,今年的“618”,SSD 硬盘的价格进一步大跳水,趁着这个机会,我把自己电脑上的仓库盘,从 HDD 换成了 SSD 硬盘。我的个人电脑彻底摆脱了机械硬盘。
随着智能手机的出现,互联网用户在 2008 年之后开始爆发性增长,大家在网上花的时间也越来越多。这也就意味着,隐藏在精美 App 和网页之后的服务端数据请求量,呈数量级的上升。
无论是用 10000 转的企业级机械硬盘,还是用 Short Stroking 这样的方式进一步提升 IOPS,HDD 硬盘已经满足不了我们的需求了。上面这些优化措施,无非就是,把 IOPS 从 100 提升到 300、500 也就到头了。
于是,SSD 硬盘在 2010 年前后,进入了主流的商业应用。我们在第 44 讲看过,一块普通的 SSD 硬盘,可以轻松支撑 10000 乃至 20000 的 IOPS。那个时候,不少互联网公司想要完成性能优化的 KPI,最后的解决方案都变成了换 SSD 的硬盘。如果这还不够,那就换上使用 PCI Express 接口的 SSD。
不过,只是简单地换一下 SSD 硬盘,真的最大限度地用好了 SSD 硬盘吗?另外,即便现在 SSD 硬盘很便宜了,大部分公司的批量数据处理系统,仍然在用传统的机械硬盘,这又是为什么呢?
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精选留言(20)

  • 许童童
    现在大家使用的数据系统里,往往会有日志系统。你觉得日志系统适合存放在 SSD 硬盘上吗?
    不适合,日志系统写入量大,而且有些还会清除老旧的日志,反而读日志却不多,日志系统完全不适合存放在SSD硬盘上,应该用HDD硬盘。

    作者回复: 👍答案正确。

    2019-08-12
    7
  • Fstar
    这里推荐个 SSD 的科普视频,讲得很详细:
    https://www.bilibili.com/video/av61437877

    作者回复: 👍谢谢你给大家推荐的资料

    2019-10-01
    5
  • Cue
    想问一下,为什么ssd断电后不会丢数据

    作者回复: 现在大家用的SSD的存储硬件都是NAND Flash。实现原理和通过改变电压,让电子进入绝缘层的浮栅(Floating Gate)内。断电之后,电子仍然在FG里面。

    但是如果长时间不通电,比如几年,仍然可能会丢数据。

    所以换句话说,SSD的确也不适合作为冷数据备份。

    关于NAND的基本原理,可以看一下Wikipedia https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%97%AA%E5%AD%98#NAND_Flash

    2019-09-12
    1
    5
  • 易儿易
    国内某知名大数据平台服务商居然力推用SSD加速其自研大数据交易型(为了写入需求特意研发)数据库,看了本篇讲解,觉得这公司是在拿政府单位当肉鸡……

    作者回复: 易儿易同学,

    你好,不过这个还要看一下写入是否是随机写,以及IOPS的要求。因为有可能很无奈就是要多花钱用SSD的应用场景也是存在的。

    2019-08-12
    3
  • 斐波那契
    这个思考题我觉得不能一概而论 以oracle为例 一个事务结束 commit提交后 实际上就是提交日志 IO的速度决定了你事务执行的速度 所以在某些高并发场景下 ssd还是值得的 但是成本会相应的增加

    作者回复: 👍实际的应用场景很重要,大部分的技术决策其实都是应场景而定的,很多时候并没有标准答案。

    2019-08-12
    3
  • 时间道
    公司的日志系统已经报废了很多SSD盘了

    作者回复: 日志系统用SSD有点奢侈

    2019-08-13
    2
  • 青黄
    您好,在ssd原理的那部分最后一段是不是有个虫

    我记得是SRAM以晶体管形式存数据,DRAM以电容形式存数据(所以需要刷新)
    2019-10-25
    1
  • Tristen陈涛
    从这篇文章中我没看懂,为何 SSD 的随机读写速度会比机械硬盘快,它的实际 I/O 设备不是和机械硬盘很像吗? 那 SSD 寻找数据的时候,是通过什么样的物理结构来找到它想要的数据的呢?

    作者回复: 完全不一样啊,SSD就是一块电路板。没有机械硬盘转动的寻址过程,这些过程都变成了电信号的传输来做到的,而不是通过物理结构的转动来做到的。

    2019-09-05
    1
  • 活的潇洒
    你可以把SSD硬盘的一个平面看成是一张白纸。我们在上面写入数据,就好像用铅笔在白纸上写字。如果想要把已经写过字
    的地方写入新的数据,我们先要用橡皮把已经写好的字擦掉。但是,如果频繁擦同一个地方,那这个地方就会破掉,之后就没有办法再写字了。

    上面这一段比喻的很形象

    day46 笔记:深入浅出计算机组成原理学习笔记:SSD硬盘(上)-如何完成性能优化的KPI?(第46讲)
    2019-08-22
    1
  • QQ怪
    老师讲那个SSD硬盘有擦除次数的限制,很生动形象,我补充下具体是为啥:
    所谓的单元存储颗粒,你用多了,可能就消磁了,或者介质疲劳损坏了(可以理解为,就像是轮胎那样磨损了)。
    2019-12-11
  • 追风筝的人
    日志系统写多。不适合用ssd硬盘
    2019-11-19
  • 吴宇晨
    ssd突然断电可能丢数据,遇到两次了😂😂
    2019-11-05
  • 不一样的烟火
    对于某些厂商力推的全ssd的个人笔记本 老师怎么看 值得买吗
    2019-10-20
  • 拉欧
    一直想搞明白SSD的原理,受教了
    2019-08-22
  • sugar
    想问一下 在硬件层面的实现上,ssd和内存dram 缓存sram等好像都是基于电容实现的,为什么ssd在断电后数据不会丢呢?
    2019-08-19
    1
  • mfist
    本节讲了ssd和hdd的区别,以及sdd快的原因。了解了同样容量ssd不同价格的原因,slc tlc mlc。这样就从原理上明白了多读少写的适用场景。

    回到问题,日志的场景不适合用ssd,日志存储量大,过段时间就要清除,不符合ssd的最优场景。

    作者回复: mfist同学,

    你好,其实SSD有适合日志的地方,就是它适合追加写。但是因为寿命和成本,又很不合适,而HDD本身特别适合顺序写,所以现在一般日志系统还是用HDD。

    2019-08-16
  • magicnum
    说到硬盘容量让我想起了以前总觉得硬盘厂商坑骗了消费者,学了计算机才知道256GB和240GiB容量是一样的,只是对消费者用十进制而对计算机用二进制。
    现在一看还有个预留空间,说明做任何结论之前都要了解事件运行对基本原理,市场化的产品是非常严谨的,至少都是可以自圆其说的。。。

    作者回复: 👍

    2019-08-12
  • 阿卡牛
    可以解释下windows下针对HDD有个磁盘清理的功能,原理是什么吗?有什么用

    作者回复: 阿西吧同学,你好


    可以看一下我在上一讲对这个问题的回复。

    2019-08-12
    1
  • xindoo
    我觉得日志系统完全不适合放ssd上,日志比较大而且有时候大部分日志是不会被读的,另外,写日志没有随机写的需求,也不需要很高的IOPS,所以完全没有必要用更为昂贵且存储性价比低的ssd。

    作者回复: 的确日志系统用SSD的意义不大。

    2019-08-12
  • Linuxer
    日志系统明显不适合,另外先擦除后写入是不是导致写入放大的原因?

    作者回复: 是的,而且可能要搬运很多在同一个块上并不需要更新的数据

    2019-08-12
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