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多層次的存儲體系結構

發布時間: 2023-05-14 10:23:49

存儲器的層次體系結構是什麼樣的

各存儲器之間的關系
按照與CPU的接近程度,存儲器分為內存儲器與外存儲器,簡稱內存與外存。內存儲器又常稱為主存儲器(簡稱主存),屬於主機的組成部分;外存儲器又常稱為輔助存儲器(簡稱輔存),屬於外部設備。CPU不能像訪問內存那樣,直接訪問外存,外存要與CPU或I/O設備進行數據傳輸,必須通過內存進行。在80386以上的高檔微機中,還配置了高速緩沖存儲器(cache),這時內存包括主存與高速緩存兩部分。對於低檔微機,主存即為內存。

把存儲器分為幾個層次主要基於下述原因:


半導體存儲器
1、合理解決速度與成本的矛盾,以得到較高的性能價格比。半導體存儲器速度快,但價格高,容量不宜做得很大,因此僅用作與CPU頻繁交流信息的內存儲器。磁碟存儲器價格較便宜,可以把容量做得很大,但存取速度較慢,因此用作存取次數較少,且需存放大量程序、原始數據(許多程序和數據是暫時不參加運算的)和運行結果的外存儲器。計算機在執行某項任務時,僅將與此有關的程序和原始數據從磁碟上調入容量較小的內存,通過CPU與內存進行高速的數據處理,然後將最終結果通過內存再寫入磁碟。這樣的配置價格適中,綜合存取速度則較快。


存儲器晶元
為解決高速的CPU與速度相對較慢的主存的矛盾,還可使用高速緩存。它採用速度很快、價格更高的半導體靜態存儲器,甚至與微處理器做在一起,存放當前使用最頻繁的指令和數據。當CPU從內存中讀取指令與數據時,將同時訪問高速緩存與主存。如果所需內容在高速緩存中,就能立即獲取;如沒有,再從主存中讀取。高速緩存中的內容是根據實際情況及時更換的。這樣,通過增加少量成本即可獲得很高的速度。

2、使用磁碟作為外存,不僅價格便宜,可以把存儲容量做得很大,而且在斷電時它所存放的信息也不丟失,可以長久保存,且復制、攜帶都很方便。

❷ 計算機系統採用多級存儲體系,包括哪三方面

常見的三級存儲體系(從CPU往外)是:Cache、主存、外存。 主存儲器用來存放需CPU運行的程序和數據。用半導體RAM構成,常包含少部分ROM。可由CPU直接編程訪問,採取隨機存取方式,即:可按某個隨機地址直接訪問任一單元(不需順序尋找),存取時間與地址無關。存儲容量較大,常用位元組數表示,有時也用單元數×位數表示。速度較快,以存取周期表示。 Cache位於CPU與主存之間(有些Cache集在CPU晶元之中),用來存放當前運行的程序和數據,它的內容是主存某些局部區域(頁)的復製品。它用快速的半導體RAM構成,採取隨機存取方式。存儲容量較小而速度最快。 外存儲器用來存放暫不運行但需聯機存放的程序和數據。用磁碟、光碟、磁帶等構成,磁碟用於需頻繁訪問場合,光碟目前多用於提供系統軟體,而磁帶多用於較大系統的備份。CPU不能直接編址訪問外存,而是將它當作外圍設備調用。磁帶採取順序存取方式。磁碟與光碟採取直接存取(半順序)方式,先直接定位到某個局部區域,再在其中順序存取。外存容量可以很大,以位元組數表示。由於外存的存取時間與數據所在位置有關,所以不能用統一的存取周期指標來表示。例如磁碟的速度指標可按其工作過程分成三個階段描述:①平均尋道時間②平均旋轉延遲(等待)時間③數據傳輸率

❸ 什麼是多層次存儲結構

就是結構的嵌套由寄存器 Cache(高速緩拆仿存) 內存 磁碟 磁軌、光碟組成旅晌纖的存儲結構 作用是解決容量、速度、謹中價格間的矛盾,使效用達到最大值

❹ 計算機多層次的存儲體系結構包括

計算機存儲器採用多層次結構的目的是________。c
a.方便保存大量數據
b.減少主機箱的體積
c.解決存儲器在容量、價格和速度三者之間的矛盾
d.操作方便

❺ 簡述計算機三級存儲體系結構

在計算機系統中存儲層次可分為高速緩沖存儲器、主存儲器、輔助存儲器三級。高速緩沖存儲器用來改善主存儲器與中央處理器的速度匹配問題。輔助存儲器用於擴大存儲空間。

1、高速緩沖存儲器

存在於主存與CPU之間的一級存儲器, 由靜態存儲余局晶元(SRAM)組成,容量比較小但速度比主存高得多, 接近於CPU的速度。在計算機存儲系統的層次結構中,是介於中央處理器和主存儲器之間的高速小容量存儲器。它和主存儲器一起構成一級的存儲器。高速緩沖存儲器和主存儲器之間信息的調度和傳送是由硬體自動進行的。

2、主存儲器(Main memory)

計算機硬體的一個重要部件,其作用是存放指令和數據,並能由中央處理器(CPU)直接隨機存取。現代計算機是為了提高性能,又能兼顧合理的造價,往往採用多級存儲體系。即由存儲容量小,存取速度高的高速緩沖存儲器,存儲容量和存取速度適中的主存儲器是必不可少的。

主存儲器是按地址存放信息的,存取速度一般與地址無豎帆讓關。32位(比特)的地址最大能表達4GB的存儲器地址。這對多數應用已經足夠,但對於某些特大運算量的應用和特大型資料庫已顯得不夠,從而對64位結構提出需求。

3、外儲存器

輔助存儲器又稱外存儲器(簡稱外存)。指除計算機內存及CPU緩存以外的儲存器,此類儲存器一般斷電後仍然能保存數據。常見的外存儲器有硬碟、軟盤、光碟、U盤等。

(5)多層次的存儲體系結構擴展閱讀

計算機的主存儲器不能同時滿轎野足存取速度快、存儲容量大和成本低的要求,在計算機中必須有速度由慢到快、容量由大到小的多級層次存儲器,以最優的控制調度演算法和合理的成本,構成具有性能可接受的存儲系統。存儲系統的性能在計算機中的地位日趨重要,主要原因是:

1、馮諾伊曼體系結構是建築在存儲程序概念的基礎上,訪存操作約佔中央處理器(CPU)時間的70%左右。

2、存儲管理與組織的好壞影響到整機效率。

3、現代的信息處理,如圖像處理、資料庫、知識庫、語音識別、多媒體等對存儲系統的要求很高。

❻ 存儲系統層次結構包含哪些層

第一層:通用寄存器堆 第二層:指令與數據緩沖棧 第三層:高速緩沖存儲器 第四層:主儲存器(DRAM) 第五層:聯機外部儲存器(硬磁碟機) 第六層:離線外部儲存器(磁帶、光碟存儲器等) 這就是存儲器的層次結構~~~ 主要體現在訪問速度~~~ 1,設置多個存儲器並且使他們並行工作。本質:增添瓶頸部件數目,使它們並行工作,從而減緩固定瓶頸。 2,採用多級存儲系統,特別是Cache技術,這是一種減輕存儲器帶寬對系統性能影響的最佳結構方案。本質:把瓶頸部件分為多個流水線部件,加大操作時間的重疊、提高速度,從而減緩固定瓶頸。 3,在微處理機內部設置各種緩沖存儲器,以減輕對存儲器存取的壓力。增加CPU中寄存器的數量,也可大大緩解對存儲器的壓力。本質:緩沖技術,用於減緩暫時性瓶頸。

❼ 現代計算機的多級存儲體系及特點

現代計算機的多級存儲體系及特點如下:
多級存儲結構構成的存儲體系是一個整體。從CPU看來,這個此告握整體的速度接近於Cache和寄存器的操作速度、容量是輔存的容量,每位價格接近於輔存的位森慶價格。從而較好地解決了存儲器中速度、容量、價格三者之間的矛盾,滿足了計算機系統的應用需友衡要。
現代計算機的多級存儲體系具有容量大小從小到大、價格從低到高、存取速度從快到慢的特點。從而有效地提高存儲的效率和容量,為計算機的運行和維護提供便利。

❽ 簡述計算機三級存儲體系結構

常見的三級存儲體系是:Cache、主存、外存。

1.主存儲器用來存放需CPU運行的程序和數據。用半導體RAM構成,常包含少部分ROM。可由CPU直接編程訪問,採取隨機存取方式,存儲容量較大,常用位元組數表示;

2.Cache位於CPU與主存之間,用來存放當前運行的程序和數據。由快速的半導體RAM構成,採取隨機存取方式。存儲容量較小而速度最快;

3.外存儲器用來存放伏衡暫不運行,但需聯機存放的程序和數據。用磁碟、光碟、磁帶等構成,磁碟用於需頻繁訪問場合,光碟多用於提供系統軟體,磁帶多用於較大系統的備份。外存容量很大,以位元組數表示。由於外存的存缺陪做取時間與數據所在位置有關,所以不能用統一的亂明存取周期指標來表示。

❾ 多級存儲體系的簡介

存儲器的多級結構如圖1所示。
圖中最內層是CPU中的通用寄存器,很多運算可直接在CPU的通用寄存器中進行,減少了CPU與主存的數據交換,很好地解決了速度匹配的問題,但通用寄存器的數量是有限的一般在幾個到幾百個之間,如Pentium CPU中有8個32位的通用寄存器。
高速緩沖存儲器(Cache)設置在CPU和主存之間,可以放在CPU 內部或外部。其作用也是解決主存與CPU的速度匹配問題。Cache一般是由高速SRAM組成,其速度要比主存高1到2個數量級。由主存與Cache構成的「主存-Cache存儲層次,從CPU來看,有接近於Cache的速度與主存的容量,並有接近於主存的每位價格。通常,Cache還分為一級Cache和二級Cache。
但是,以上兩層僅解決了速度匹配問題,存儲器的容量仍受到內存容量的制約。因此,在多級存在儲結構中又增設了輔助存儲器(由磁碟構成)和大容量(又稱海量)存儲器(由磁帶構成)。隨著操作系統和硬體技術的完善,主存之間的信息傳送均可由操作系統中的存儲管理部件和相應的硬體自動完成,從而構成了主存一輔存的價格,從而彌補了主存容量不足的問題。