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  • 存储系统层次结构

    千次阅读 2015-09-27 22:47:42
    MDR 和 MAR分别是数据寄存器和地址寄存器。所谓的主存就是内存。我们印象中很重要的硬盘只算辅存而已。CPU只能直接访问内存、缓存,只能通过IO设备间接访问辅存。

    这里写图片描述

    MDR 和 MAR分别是数据寄存器和地址寄存器。

    这里写图片描述

    所谓的主存就是内存。我们印象中很重要的硬盘只算辅存而已。CPU只能直接访问内存、缓存,只能通过IO设备间接访问辅存。

    这里写图片描述

    (图片来自唐朔飞《计算机组成原理》)

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  • 4.1存储系统层次结构 4.1.0主存储器的技术指标 4.1.1基本存储体系 4.1.2主存速度慢的原因 主存增速和CPU增速不同步 指令执行期间多次访问存储器 4.1.3主存容量不足的原因 CPU、主板相关技术因素 应用对主存...

    第四章 存储系统

    4.1存储系统层次结构

    4.1.0主存储器的技术指标

    在这里插入图片描述

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    4.1.1基本存储体系

    在这里插入图片描述

    4.1.2主存速度慢的原因

    在这里插入图片描述

    • 主存增速和CPU增速不同步
    • 指令执行期间多次访问存储器

    4.1.3主存容量不足的原因

    • CPU、主板相关技术因素
    • 应用对主存的需求不断扩大(大型游戏)
    • 价格原因

    4.1.4存储体系的层次化结构

    在这里插入图片描述

    哈弗结构:是一种将指令储存和数据储存分开的存储器结构

    可支持:数据和指令的并行存储,指令预取,提高处理器的执行效率

    指令和数据可以有不同的数据宽度

    在这里插入图片描述

    • 存储系统层次结构由Cache 、主存、辅助存储器三级体系构成
    • 存储系统层次结构缓解了主存容量不足和速度不快的问题
    • 构建存储系统层次结构的的原理是局部性原理
    • 构建存储系统层次结构还有利于降低存储系统的价格

    结构示意图

    4.1.5存储体系的层次化结构的理论基础

    局部性原理

    对于下面程序段:

    [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-isfWZVUg-1585103693931)(images/image-20200318144849900.png)]

    • 时间局部性

    现在被访问的信息2,在不久的将来还将再次被访问。

    时间局部性的程序结构体现:循环结构

    • 空间局部性

    现在访问2,下次访问2附近的信息

    空间局部性的程序结构体现:顺序结构

    • 备注
    • 局部性包括时间局部行和空间局部性
    • 局部性是保证存储系统层次结构高效的基础

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  • 存储系统层次结构

    2021-04-29 15:33:54
    目录一.背景二.层次结构(1)结构(2)原理 一.背景 现在我们使用的计算机系统结构是冯诺依曼体系结构,它的一个特点就是中央处理器CPU(控制器+算数运算器)与存储器相...所以就有了我们接下来的存储系统层次结构

    一.背景

    现在我们使用的计算机系统结构是冯诺依曼体系结构,它的一个特点就是中央处理器CPU(控制器+算数运算器)与存储器相分离。所以我们在调用指令,提取数据,写入数据的时候就会花费一部分时间。

    而且随着时代的发展,CPU发展的速度极快,而存储器更新的时间赶不上CPU更新的时间,那么一台计算机的性能效率就会受限于存储器的发展。

    当然我们想要容量大、价格便宜、存储速度快的存储器,但是显然这三个条件并不能同时满足。所以就有了我们接下来的存储系统层次结构。

    二.层次结构

    (1)结构

    首先上图:
    在这里插入图片描述
    层次结构分为三层

    (1)cache : 高速缓冲存储器,容量小,速度快

    (2)主存 :内存

    (3)辅助存储器 :主要是磁盘,容积大、价格低、速度慢

    最后我们的CPU就会有cache的速度,辅存的价格和容量!

    cache

    cache分为L1和L2两部分:
    L1集成在CPU中,分为数据cache(D-cache)和指令cache(I-cache)
    L2现在一般也集成在CPU内核,但是不分数据cache和指令cache

    (2)原理

    局部性原理

    (1)时间局部性

    现在访问的信息再不久的将来还要被再次访问。

    类似于程序结构中的:循环结构

    (2)空间局部性

    现在访问了信息,下次更可能访问它周围的信息。

    类似于程序结构中的:顺序结构

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  • 问:当前计算机系统一般会采用层次结构存储数据,请介绍下典型计算机存储系统一般分为哪几个层次,为什么采用分层存储数据能有效提高程序的执行效率? 所谓存储系统层次结构,就是把各种不同存储容量、存取速度...

    问:当前计算机系统一般会采用层次结构存储数据,请介绍下典型计算机存储系统一般分为哪几个层次,为什么采用分层存储数据能有效提高程序的执行效率?

          所谓存储系统的层次结构,就是把各种不同存储容量、存取速度和价格的存储器按层次结构组成多层存储器,并通过管理软件和辅助硬件有机组合成统一的整体,使所存放的程序和数据按层次分布在各种存储器中。目前,在计算机系统中通常采用三级层次结构来构成存储系统,主要由高速缓冲存储器Cache、主存储器和辅助存储器组成。
          存储系统多级层次结构中,由上向下分三级,其容量逐渐增大,速度逐级降低,成本则逐次减少。整个结构又可以看成两个层次:它们分别是cache一主存层次和主存一辅存层次。这个层次系统中的每一种存储器都不再是孤立的存储器,而是一个有机的整体。它们在辅助硬件和计算机操作系统的管理下,可把主存一辅存层次作为一个存储整体,形成的可寻址存储空间比主存储器空间大得多。由于辅存容量大,价格低,使得存储系统的整体平均价格降低。由于Cache的存取速度可以和CPU的工作速度相媲美,故cache一主存层次可以缩小主存和CPU之间的速度差距,从整体上提高存储器系统的存取速度。尽管Cache成本高,但由于容量较小,故不会使存储系统的整体价格增加很多。
          综上所述,一个较大的存储系统是由各种不同类型的存储设备构成,是一个具有多级层次结构的存储系统。该系统既有与CPU相近的速度,又有极大的容量,而成本又是较低的。其中高速缓存解决了存储系统的速度问题,辅助存储器则解决了存储系统的容量问题。采用多级层次结构的存储器系统可以有效的解决存储器的速度、容量和价格之间的矛盾。

    转载于:https://www.cnblogs.com/li-chong/p/3345253.html

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  • 在处理器和主存之间插入一个高速缓存设备,在高速缓存中处理经常访问的数据。 转载于:https://www.cnblogs.com/bigbosscyb/p/11360729.html
  • 层次结构存储系统

    2020-10-08 23:58:49
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    2017-12-10 00:39:21
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    千次阅读 2015-08-13 17:10:55
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  • 计算机系统层次存储结构详解

    万次阅读 2017-01-26 21:27:48
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    千次阅读 2018-10-15 15:34:08
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