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计算机多层次的存储体系结构包括

希赛网 2023-11-07 09:36:07

计算机存储体系结构是指用于存储和访问数据和程序的一系列硬件和软件组成的系统。计算机存储体系结构在计算机系统中占有至关重要的位置,为计算机系统提供了各种类型和级别的数据存储。下面从多个角度来分析计算机多层次的存储体系结构。

1. 存储器的类型

计算机存储器通常被分为3类:

1)主存储器(内存)。

主存是CPU可以直接寻址的存储器,是计算机科学中最重要的存储器。主存储器的主要任务是为CPU提供快速的读写操作,通常是RAM(随机存储器)。

2)辅助存储器。

辅助存储器(也称为外存)是与主存储器不同的存储器。它以较慢的速度存储数据,但是具有非常大的容量。辅助存储器通常是硬盘、光盘、磁带等。

3)高速缓存存储器。

高速缓存存储器是介于CPU和主存之间的一种存储器,它在很大程度上提高了计算机的速度。高速缓存通常分为一级缓存和二级缓存。一级缓存通常嵌入在CPU中,速度非常快。而二级缓存通常是安装在CPU上方的芯片上,由于容量较大,速度相对一级缓存较慢。

2. 存储器的层次

计算机的存储器层次结构是一个金字塔状的结构,在顶部是CPU的逻辑寄存器,具有最小的容量和最快的存储速度。从CPU开始,每一层都比下一层的容量大,速度慢,成本便宜。存储器的层次如下:

CPU 内部寄存器 → Cache → 主内存(RAM)→ 辅助内存(硬盘)。

因此,存储器的分层结构与存储器的类型具有一定的相似性和区别。

3. 存储器的组织方式

计算机的存储器组织方式通常可以分为两种:

1)堆栈组织方式。

堆栈组织方式把主存储器划分成数个内存单元,并采用先进后出的方式来管理数据。因此,堆栈结构非常适合于计算机的程序流程。

2)并行组织方式。

并行存储器是一种将数据存储在多个存储器单元中的方法。并行存储器可以通过使用几个存储器来增加存储容量和性能。并行存储器可以是在同一时间存取多个内存单元或者在同一时间存取同一单元的副本。

4. 存储器的访问方式

计算机的存储器访问方式通常可以分为两种:

1)直接访问方式。

直接访问指的是CPU直接访问主存储器中特定单元(或页)的方式,并在数据被存储后立即将其读取到CPU寄存器中。直接访问非常适合于寻址简单的数据和程序代码,例如,变量和循环结构。

2)分页访问方式。

分页访问方式将主存储器划分为若干个页,然后将页面组成一个具有固定大小的块。然后通过虚拟内存把磁盘上的数据和程序读取到主存储器的页面上,CPU寻址内存页面,由操作系统负责将页面置换进/出内存中。

综上所述,计算机多层次的存储体系结构包括主存储器(内存)、辅助存储器,高速缓存存储器,存储器的组织方式可以分为堆栈组织方式和并行组织方式,存储器的访问方式可以分为直接访问方式和分页访问方式。这样的存储体系结构的作用在于提供快速的访问和存储数据和程序,从而提高计算机的性能和效率。

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