多級結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng)簡介

1. 概念與追求的目標(biāo)
當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，采用三種運(yùn)行原理不同、性能差異很大的存儲介質(zhì)，來分別構(gòu)建高速緩沖存儲器、主存儲器和虛擬存儲器
三級結(jié)構(gòu)的存儲器系統(tǒng)如下圖所示：

這種多級結(jié)構(gòu)的存儲器使CPU大部分時間訪問高速緩存(速度最快)，；僅在從緩存中讀不到數(shù)據(jù)時,才去讀主存(速度略慢但容量較大)；當(dāng)從主存中還讀不到數(shù)據(jù)時,才去批量讀虛存(速度很慢容量極大),這樣就解決了對速度、容量、成本的需求。多級結(jié)構(gòu)的存儲器具有良好的性能/價格比是建立在程序運(yùn)行的局部性原理之上的。

2. 程序運(yùn)行的局部性原理
◎在一小段時間內(nèi)，最近被訪問過的程序和數(shù)據(jù)很可能再次被訪問。

◎在空間上，這些被訪問的程序和
數(shù)據(jù)往往集中在一小片存儲區(qū)

◎在訪問順序上，指令順序執(zhí)行比
轉(zhuǎn)移執(zhí)行的可能性大 (大約 5:1 )

3. 三級不同的存儲器存放的信息必須滿足以下兩個原則

（1）一致性原則：同一個信息在幾個級別的存儲器中必須保持相同的值。

（2）包含性原則：處在內(nèi)層（更靠近CPU）存儲器中的信息一定被包含在各外層的存儲器中。

4.三級不同的存儲器的區(qū)別
選用生產(chǎn)與運(yùn)行成本不同的、存儲容量不同的、讀寫速度不同的多種存儲介質(zhì)，組成一個統(tǒng)一管理的存儲器系統(tǒng)。使每種介質(zhì)都處于不同的地位，起到不同的作用，充分發(fā)揮各自在速度、容量、成本方面的優(yōu)勢，從而達(dá)到最優(yōu)性能價格比，以滿足使用要求。　　　　　

◎高速緩存：使用靜態(tài)存儲器芯片

◎主存儲器：使用動態(tài)存儲器芯片

◎虛擬存儲器：使用磁盤存儲器上的一片區(qū)域