Ⅰ 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。
Ⅱ 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。
Ⅲ 计算机的存储系统通常包括
计算机的存储系统通常包括:
一、存储器:是计算机的重要组成部分。
它可分为:
计算机内部的存储器(简称内存)
计算机外部的存储器(简称外存)
内存储器从功能上可以分为:读写存储器 RAM、只读存储器ROM两大类
计算机存储容量以字节为单位,它们是:字节B( 1Byte=8bit)、千字节(1KB=1024B)、兆字节(1MB=1024KB)、千兆字节(1GB=1024MB)、1TB=1024GB
二、计算机的外存储器一般有:软盘和软驱、硬盘、CD-ROM、可擦写光驱即CD-RW光驱还有USB接口的移动硬盘、光驱、或可擦写电子硬盘(优盘)等。
存储器的容量的基本单位是字节(Byte),并有下列的运算换算关系:
1KB=1024Bytes
1MB=1024KB
1GB=1024MB
1TB=1024GB
1个汉字在计算机内需要2个字节来存储;
1个英文字符(即ASCII码)在计算机中需要1个字节来存储;
1个字节相当于8个二进制位。
(3)当前的存储体系扩展阅读:
计算机的存储系统指计算机中由存放程序和数据的各种存储设备、控制部件及管理信息调度的设备和算法所组成的系统。存储系统是计算机的重要组成部分之一。存储系统提供写入和读出计算机工作需要的信息(程序和数据)的能力,实现计算机的信息记忆功能。现代计算机系统中常采用寄存器、高速缓存、主存、外存的多级存储体系结构。
计算机存储系统的核心是存储器,存储器是计算机中必不可少、用来存储程序和数据的记忆设备。内部存储器(简称内存)主要存储计算机当前工作需要的程序和数据,包括高速缓冲存储器(Cache,简称缓存)和主存储器。
Ⅳ 简述计算机存储系统的三级存储体系概念
高速缓存:位于计算机内部或某些设备内部,速度比较快; 内部存储器:位于计算机内部,就是通常所说的内存; 外部存储器:就是光盘,U盘,磁带等等。 通常计算机内还有寄存器的,这个速度是最快的,不过容量太小。
Ⅳ 存储器有哪些常见分类存储器系统为什么采用多级存储结构
存储的基础部分分为ROM和RAM。
为了缓解主存储器读写速度慢,不能满足CPU运行速度需要的矛盾,另一方面解决了主存储器容量小,存不下更多的程序和数据的难题。当前计算机系统中,广泛采用了多级结构的存储器系统,应用是建立在程序运行的局部性原理之上的。
(5)当前的存储体系扩展阅读:
注意事项:
外储存器是指除计算机内存及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。所以说硬盘也属于外存储器,外存储器最大的特点就是容量大,价格低,速度慢。
硬盘一般都是固定在电脑主机上的,只要在搬动主机或者电脑上时注意不要大幅度的晃动,不要长时间让硬盘处于震荡状态。定期进行磁盘碎片整理,使用杀毒软件杀毒。
Ⅵ 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。
(6)当前的存储体系扩展阅读
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。
Ⅶ 常用的存储架构有
顺序存储方法它是把逻辑上相邻的结点存储在物理位置相邻的存储单元里,结点间的逻辑关系由存储单元的邻接关系来体现,由此得到的存储表示称为顺序存储结构。顺序存储结构是一种最基本的存储表示方法,通常借助于程序设计语言中的数组来实现。
链接存储方法它不要求逻辑上相邻的结点在物理位置上亦相邻,结点间的逻辑关系是由附加的指针字段表示的。由此得到的存储表示称为链式存储结构,链式存储结构通常借助于程序设计语言中的指针类型来实现。
顺序存储和链接存储的基本原理
顺序存储和链接存储是数据的两种最基本的存储结构。
在顺序存储中,每个存储空间含有所存元素本身的信息,元素之间的逻辑关系是通过数组下标位置简单计算出来的线性表的顺序存储,若一个元素存储在对应数组中的下标位置为i,则它的前驱元素在对应数组中的下标位置为i-1,它的后继元素在对应数组中的下标位置为i+1。在链式存储结构中,存储结点不仅含有所存元素本身的信息,而且含有元素之间逻辑关系的信息。
数据的链式存储结构可用链接表来表示。
其中data表示值域,用来存储节点的数值部分。Pl,p2,…,Pill(1n≥1)均为指针域,每个指针域为其对应的后继元素或前驱元素所在结点(以后简称为后继结点或前驱结点)的存储位置。通过结点的指针域(又称为链域)可以访问到对应的后继结点或前驱结点,若一个结点中的某个指针域不需要指向其他结点,则令它的值为空(NULL)。
在数据的顺序存储中,由于每个元素的存储位置都可以通过简单计算得到,所以访问元素的时间都相同;而在数据的链接存储中,由于每个元素的存储位置保存在它的前驱或后继结点中,所以只有当访问到其前驱结点或后继结点后才能够按指针访问到,访问任一元素的时间与该元素结点在链式存储结构中的位置有关。
储存器方面的储存结构
储存系统的层次结构为了解决存储器速度与价格之间的矛盾,出现了存储器的层次结构。
程序的局部性原理
在某一段时间内,CPU频繁访问某一局部的存储器区域,而对此范围外的地址则较少访问的现象就是
程序的局部性原理。层次结构是基于程序的局部性原理的。对大量典型程序运行情况的统计分析得出的结论是:CPU对某些地址的访问在短时间间隔内出现集中分布的倾向。这有利于对存储器实现层次结构。
多级存储体系的组成
目前,大多采用三级存储结构。
即:Cache-主存-辅存,如下图:
3、多级存储系统的性能
考虑由Cache和主存构成的两级存储系统,其性能主要取决于Cache和贮存的存取周期以及访问它们的
次数。(存取周期为: Tc,Tm ;访问次数为: Nc,Nm)
(1)Cache的命中率 H= Nc / (Nc+Nm)
(2)CPU访存的平均时间 Ta= H * Tc+ (1-H) Tm
Cache-主存系统的效率
e= Tc / Ta
=1/H+(1-H)Tm/Tc
根据统计分析:Cache的命中率可以达到90%~98%
当Cache的容量为:32KB时,命中率为86%
64KB时,命中率为92%
128KB时,命中率为95%
256KB时,命中率为98%
Ⅷ 计算机系统采用多级存储体系,包括哪三方面
常见的三级存储体系(从CPU往外)是:Cache、主存、外存。 主存储器用来存放需CPU运行的程序和数据。用半导体RAM构成,常包含少部分ROM。可由CPU直接编程访问,采取随机存取方式,即:可按某个随机地址直接访问任一单元(不需顺序寻找),存取时间与地址无关。存储容量较大,常用字节数表示,有时也用单元数×位数表示。速度较快,以存取周期表示。 Cache位于CPU与主存之间(有些Cache集在CPU芯片之中),用来存放当前运行的程序和数据,它的内容是主存某些局部区域(页)的复制品。它用快速的半导体RAM构成,采取随机存取方式。存储容量较小而速度最快。 外存储器用来存放暂不运行但需联机存放的程序和数据。用磁盘、光盘、磁带等构成,磁盘用于需频繁访问场合,光盘目前多用于提供系统软件,而磁带多用于较大系统的备份。CPU不能直接编址访问外存,而是将它当作外围设备调用。磁带采取顺序存取方式。磁盘与光盘采取直接存取(半顺序)方式,先直接定位到某个局部区域,再在其中顺序存取。外存容量可以很大,以字节数表示。由于外存的存取时间与数据所在位置有关,所以不能用统一的存取周期指标来表示。例如磁盘的速度指标可按其工作过程分成三个阶段描述:①平均寻道时间②平均旋转延迟(等待)时间③数据传输率
Ⅸ 目前有哪些主流存储技术
1、直接附加存储(DAS)
特点是:硬件的堆叠,存储操作依赖于服务器,不带有存储操作系统。应用环境特殊。数据处理和传输能力较低;服务器出现宕机时,波及到存储数据,使其无法使用。
2、网络附加存储(NAS)
通过网络接口与网络直接相连,访问。存储设备类似于专用的文件服务器,提供文件系统功能,降低设备的成本。优化了系统硬软件体系结构。以数据为中心,存储设备与服务器分离,其存储设备在功能上完全独立。支持多种TCPIP网络协议。
3、存储区域网络SAN
通过专用交换机将磁盘阵列与服务器连接。采用块(block)级别存储最大特点是将存储设备从做以太网中分离了出来,成为独立的存储区域网络SAN的系统结构。
(9)当前的存储体系扩展阅读:
有效利用网络存储技术是任何数据存储管理策略的重要组成部分,仅仅依靠硬盘、JBOD和其它类型的本地存储是不足以保护关键业务数据的完整性的,网络存储在这个时候真正显示出巨大的威力,它不仅可以容纳由服务器产生的业务数据,还可以容纳由PC端产生的数据,并为数据提供良好的保护。
许多网络存储厂商都提供了合作伙伴计划,包括惠普、EMC、戴尔、IBM和NetApp等公司,但最重要的是要了解组成存储网络的每一种技术,如NAS网关,光纤通道SAN,RAID阵列等。
Ⅹ 对计算机存储体系的认识
1)内存储器与外存储器(或主存储器与辅助存储器):2)CPU——Cache 存储层次:由于主存储器的读写速度低于CPU的速度,而CPU每执行一条指令都要访问内存储器,所以CPU总是处于等待状态,严重降低了系统的效率。引入Cache后,在Cache内保存着主存储器内容的部分副本,CPU在读写数据时首先访问Cache。由于Cache的速度与CPU相同,因此CPU就能在零等待状态下迅速地完成数据的读写。 3)、Cache——内存储器存储层次:当Cache中不含有CPU所需的数据时,CPU才去访问内存储器。此时用一个存储器读取周期的时间从内存中读出这个数据后送到CPU,并且,把含有这个数据的整个数据块从内存送到Cache中。 4)、内存储器——外存储器存储层次:当一个程序需要执行时,计算机必须将其程序通过一定的调度算法从外存调入内存。Cache- >内存储器- >外存储器:其容量越来越大,但读写速度越来越低。