‘壹’ 计算机三级存储体系是什么
计算机的存储体系中,“三级存储”指的是:高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器。
三级存储的用途:高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题;辅助存储器用于扩大存储空间。
计算机存储器包括主存(main memory),辅存(mass storage)和寄存器(register)。主存就是平时所说的内存,计算机运行时操作系统和其它进程的代码存储在其中。辅存主要指硬盘,也包括其它辅助存储设备,如软盘,U盘,光盘等,可以存放大量数据。寄存器位于CPU内,在指令执行时起临时存放作用。
寄存器和主存、主存和辅存之间存在不停的数据传输和交流,其速度和容量就影响了计算机的性能。如果寄存器和主存之间每条指令和每个数据都进行一次传输,那么计算机的运行速度就受到限制。因此出现了高速缓冲存储器(cache memory),用于成批处理寄存器内的数据,以同主存进行交流。
而且频繁使用的数据,CPU可以直接从高速缓存中读取,减少CPU的等待时间,提高系统效率。内存的容量有限,有时不能一次载入硬盘中所需的数据,这里会出现虚拟存储(virtual memory)的概念。
虚拟存储是指当要接收的数据超过内存容量时,系统会在硬盘内分配足够的空间存储这些数据,再把这些数据分成很多页(page),再根据需要实时地把一定的页载入内存,这样用户感觉内存的容量就比真实的容量偏大。
另外,缓冲区(buffer)是用于存储速度不同步的设备或优先级不同的设备之间传输数据的区域,使进程之间的相互等待变少,从而使从速度慢的设备读入数据时,速度快的设备的操作进程不发生间断。
这里再顺便说下脱机(spooling)的概念。脱机是指当多个进程要求同时使用非共享资源如打印机时,系统会根据需求把所有的数据同时读取到硬盘,再在打印机上逐个打印,这样给用户的感觉就是一台打印机同时打印多个进程包含的文件。
‘贰’ 简述计算机三级存储体系结构
在计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级。高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。辅助存储器用于扩大存储空间。
1、高速缓冲存储器
存在于主存与CPU之间的一级存储器, 由静态存储芯片(SRAM)组成,容量比较小但速度比主存高得多, 接近于CPU的速度。在计算机存储系统的层次结构中,是介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。它和主存储器一起构成一级的存储器。高速缓冲存储器和主存储器之间信息的调度和传送是由硬件自动进行的。
2、主存储器(Main memory)
计算机硬件的一个重要部件,其作用是存放指令和数据,并能由中央处理器(CPU)直接随机存取。现代计算机是为了提高性能,又能兼顾合理的造价,往往采用多级存储体系。即由存储容量小,存取速度高的高速缓冲存储器,存储容量和存取速度适中的主存储器是必不可少的。
主存储器是按地址存放信息的,存取速度一般与地址无关。32位(比特)的地址最大能表达4GB的存储器地址。这对多数应用已经足够,但对于某些特大运算量的应用和特大型数据库已显得不够,从而对64位结构提出需求。
3、外储存器
辅助存储器又称外存储器(简称外存)。指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器,此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。
(2)存储等级3级扩展阅读
计算机的主存储器不能同时满足存取速度快、存储容量大和成本低的要求,在计算机中必须有速度由慢到快、容量由大到小的多级层次存储器,以最优的控制调度算法和合理的成本,构成具有性能可接受的存储系统。存储系统的性能在计算机中的地位日趋重要,主要原因是:
1、冯诺伊曼体系结构是建筑在存储程序概念的基础上,访存操作约占中央处理器(CPU)时间的70%左右。
2、存储管理与组织的好坏影响到整机效率。
3、现代的信息处理,如图像处理、数据库、知识库、语音识别、多媒体等对存储系统的要求很高。
‘叁’ 计算机三级存储体系是什么
计算机的存储体系中,“三级存储”指的是:高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器。
‘肆’ 计算机的三级存储层次有哪些
计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级
高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题
辅助存储器用于扩大存储空,即硬盘,光盘等,容量大,但存取数据慢,计算机都是先把辅存中要读的东西放到主存后处理,然后在依据情况是否写回。
主存即为内存,断电信息丢失,但存取数据块,他的容量大小直接影响计算机运行速度。
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‘伍’ 计算机为什么要使用三级存储系统
三级存储,通常是指CPU的缓存,内存和硬盘。
其读写速度依次递减,而容量依次递增。
通过操作系统的缓存机制,分成不同等级能充分使用低速度存储设备的容量大的优势,又能充分发挥直接存储设备的速度优势。
‘陆’ 现代计算机储存器的分级体系
在计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级。高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。辅助存储器用于扩大存储空间。
存储系统的性能在计算机中的地位日趋重要,主要原因是:
1、冯诺伊曼体系结构是建筑在存储程序概念的基础上,访存操作约占中央处理器(CPU)时间的70%左右。
2、存储管理与组织的好坏影响到整机效率。
3、现代的信息处理,如图像处理、数据库、知识库、语音识别、多媒体等对存储系统的要求很高。
内储存器(内存)
内储存器直接与CPU相连接,由存取速度较快的电子元件构成,但储存容量较小。用来存放当前运行程序的指令和数据,并直接与 CPU 交换信息,是 CPU 处理数据的主要来源。
内储存器由许多储存单元组成,每个单元能存放一个二进制数或一条由二进制编码表示的指令。内储存器是由随机储存器和只读储存器构成的。只读存储器(ROM,Read Only Memory)用于机器的开机初始化工作和系统默认的设备参数设置。
‘柒’ 计算机的三级存储系统是什么解决了什么实际问题
计算机的三级存储系统是什么?
答:计算机系统中存储层次可分为三级:高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器。高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题;辅助存储器用于扩大存储空间。
解决了什么实际问题?
答:计算机的三级存储系统解决存储器速度、容量、价格三者之间的矛盾,并且提升了CPU访存速度,改善了系统的总体性能;
‘捌’ 三级存储系统是指哪三种存储器计算机系统为何采用三级存储系统
摘要 Cache(高速缓冲存储器)、主存储器、辅助存储器;三者速度依次降低。
‘玖’ 三级存储系统构成工作原理
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。MDR和MAR逻辑上在主存中,实际上在CPU中;地址译码器在主存中。
三级缓存是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存,在拥有三级缓存的CPU中,只有约5%的数据需要从内存中调用,这进一步提高了CPU的效率。
其运作原理在于使用较快速的储存装置保留一份从慢速储存装置中所读取数据且进行拷贝,当有需要再从较慢的储存体中读写数据时,缓存(cache)能够使得读写的动作先在快速的装置上完成,如此会使系统的响应较为快速。