1、存储器的层次结构
存储器的分类
按在计算机中的作用(层次)
分类:主存储器
、辅助存储器
、高度缓冲存储器
按存储介质
分类:磁表面存储器
、磁芯存储器
、半导体存储器
、光存储器
按存取方式
分类:随机存储器(RAM)
、只读存储器(ROM)
、串行访问存储器
(包括顺序存取存储器
和直接存取存储器
)
按信息的可保存性
分类:易失性存储器
、非易失性存储器
、破坏性读出性能的存储器
、非破坏性读出性能的存储器
存储器的性能指标
存储器有3个主要性能指标,即存储容量
、单位成本
、存储速度
。这3个指标相互制约
,存储字数表示存储器的地址空间大小
,字长表示一次存取操作的数据量
单位成本:
存储速度:
存取时间
(
)和存取周期
(
)的区别:存取时间不等于存取周期,通常存取周期大于存取时间。因为任何一种存储器,在读写操作之后,总要有一段恢复内部状态的复原时间
主存带宽
(
):又称数据传输率
,表示每秒从主存进出信息的最大数量
。
2、存储器的层次化结构
多级存储系统
为了解决存储系统大容量
、高速度
和低成本
3个相互制约
的矛盾,通常采用多级存储器结构
(
)。从左到右,位价越来越低
,速度越来越慢
,容量越来越大
,CPU的访问频度
也越来越低
存储系统层次结构主要体现在Cache-主存
层次和主存-辅存
层次。前者主要解决CPU和主存之间速度不匹配
的问题,后者主要解决存储系统的容量问题
在存储系统中,Cache、主存能与CPU直接交换
信息;辅存
则要通过主存与CPU交换信息;主存
与CPU、Cache、辅存都能交换信息
现代计算机系统几乎都采用Cache-主存-辅存
三级存储系统
主存和Cache
之间的数据调动是由硬件自动完成的
,对所有程序员
均是透明的;而主存和辅存
之间的数据调动则是由硬件和操作系统共同完成的
,对应用程序员
是透明的
在主存-辅存
这一层次的不断发展中,逐渐形成了虚拟存储系统
,在这个系统中程序员编程的地址范围
与虚拟存储器的地址空间
相对应。对具有虚拟存储器的计算机系统而言,编程时可用的地址空间远远大于
主存空间
在Cache-主存
和主存-辅存
层次中,上一层中的内容都只是下一层中一部分内容的副本