存储器六个层级结构

存储器六个层级结构

        在计算机时代，计算机成为仅次于人脑的一个存在。在人脑的世界里，海马体是负责存储和学习的，而在计算机里，存储器就是计算机的“海马体”，可以说，存储器的性能直接影响计算机的综合性能，是不可或缺的一部分。

        存储器是用来存储计算机信息的，且是电脑系统不可或缺的组成部分之一。电脑中的存储器大致可划分两大类：一类是主存，即内存；另一类是辅存，即外存。二者的重要区别之一，就在于他们与CPU之间的物理连接方法不同。与CPU地址线直接相连的存储器就是内存，而通过接口与CPU间接相连的存储器就是外存。

        存储器六个层级结构： 寄存器、 高速缓存、 主存储器、 磁盘存储、 固定磁盘、 可移动存储介质。

寄存器访问速度最快，能与CPU协调工作，但价格昂贵，容量不大。用途：寄存器用于加速存储器的访问速度，如用寄存器存放操作数，或作地址寄存器加快地址转换速度。

高速缓存容量大于或远大于寄存器，但小于内存，访问速度高于主内存器。根据程序局部性原理，将主存中一些经常访问的信息存放在高速缓存中，减少访问主存储器的次数，可大幅度提高程序执行速度。通常，进程的程序和数据存放在主存，每当使用时，被临时复制到高速缓存中，当CPU访问一组特定信息时，首先检查它是否在高速缓存中，如果已存在，则直接取出使用，否则，从主存中读取信息。有的计算机系统设置了两级或多级高速缓存，一级缓存速度最高，容量小；二级缓存容量稍大，速度稍慢。

主存储器是计算机系统中的一个主要部件，用于保存进程运行时的程序和数据，CPU的控制部件只能从主存储器中取得指令和数据，数据能够从主存储器中读取并将他们装入到寄存器中，或者从寄存器存入到主存储器，CPU与外围设备交换的信息一般也依托于主存储器地址空间。但是，主存储器的访问速度远低于CPU执行指令的速度，于是引入了寄存器和高速缓存。

磁盘缓存，磁盘的IO速度远低于对主存的访问速度，因此将频繁使用的一部分磁盘数据和信息暂时存放在磁盘缓存中，可减少访问磁盘的次数，磁盘缓存本身并不是一种实际存在的存储介质，它依托于固定磁盘，提供对主存储器空间的扩充，即利用主存中的存储空间，来暂存从磁盘中读出或写入的信息。主存可以看做是辅存的高速缓存，因为，辅存中的数据必须复制到主存方能使用，反之，数据也必须先存在主存中，才能输出到辅存。