【计算机组成原理】存储系统基本概念与基本组成

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存储器的层次化结构

主存和cache可以直接被CPU访问;但是辅存中的数据只有调到主存后才能被CPU访问。

主存与cache之间的数据交换是由硬件自动完成的,不需要软件关心

主存与辅存的作用:实现了虚拟存储系统,解决了主存容量不够的问题。

cache与主存的作用:解决了主存与CPU速度不匹配的问题

明明主存的读写速度很快了,那为什么还要增加一层cache呢?

CPU也可以直接从cache中读写数据,但是远远还跟不上CPU的运算速度,因此增加cache层是为了缓解主存与CPU之间的速度矛盾。

而寄存器的速度又要比cache快得多,越靠近CPU的速度越快,同时造价越高、容量也会越小。

注:有的教材把安装在电脑内部的磁盘称为"辅存",把u盘、光盘等称为"外存"。 也有的教材把磁盘、U盘、光盘等统称为"辅存"或"外存"

各层存储器的速度与价格

各种型号的CPU里面都有一定容量的cache层,并且现在的cache也是分层的,比如有L1 cache;L2 cache

一般机械硬盘的速度为100M每秒,而SSD的速度为4GB每秒。

存储器的分类

层次

存储介质

存取方式

信息的可更改性

信息的可保存性

断电后,存储信息消失的存储器一一易失性存储器(主存、Cache)

断电后,存储信息依然保持的存储器――非易失性存储器(磁盘、光盘)

信息读出后,原存储信息被破坏――破坏性读出(如DRAM芯片,读出数据后要进行重写)信息读出后,原存储信息不被破坏――非破坏性读出(如SRAM芯片、磁盘、光盘)

存储器的性能指标

1.存储容量:存储字数×字长(如1M×8位)。

2.单位成本:每位价格=总成本/总容量。

3.存储速度:数据传输率=数据的宽度/存储周期。

主存带宽(Bm)::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,单位为字/秒、字节/秒(B/s)或位/秒(b/s) 。

总结

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