多级结构的存储器系统简介

多级结构的存储器系统简介

1. 概念与追求的目标
当前计算机系统中，采用三种运行原理不同、性能差异很大的存储介质，来分别构建高速缓冲存储器、主存储器和虚拟存储器
三级结构的存储器系统如下图所示：

这种多级结构的存储器使CPU大部分时间访问高速缓存(速度最快)，；仅在从缓存中读不到数据时,才去读主存(速度略慢但容量较大)；当从主存中还读不到数据时,才去批量读虚存(速度很慢容量极大),这样就解决了对速度、容量、成本的需求。多级结构的存储器具有良好的性能/价格比是建立在程序运行的局部性原理之上的。

2. 程序运行的局部性原理
◎在一小段时间内，最近被访问过的程序和数据很可能再次被访问。

◎在空间上，这些被访问的程序和
数据往往集中在一小片存储区

◎在访问顺序上，指令顺序执行比
转移执行的可能性大 (大约 5:1 )

3. 三级不同的存储器存放的信息必须满足以下两个原则

（1）一致性原则：同一个信息在几个级别的存储器中必须保持相同的值。

（2）包含性原则：处在内层（更靠近CPU）存储器中的信息一定被包含在各外层的存储器中。

4.三级不同的存储器的区别
选用生产与运行成本不同的、存储容量不同的、读写速度不同的多种存储介质，组成一个统一管理的存储器系统。使每种介质都处于不同的地位，起到不同的作用，充分发挥各自在速度、容量、成本方面的优势，从而达到最优性能价格比，以满足使用要求。　　　　　

◎高速缓存：使用静态存储器芯片

◎主存储器：使用动态存储器芯片

◎虚拟存储器：使用磁盘存储器上的一片区域