计算机存储器系统的层次结构

计算机存储器系统是计算机中非常重要的组成部分之一，用于存储指令和数据，是计算机进行数据处理与计算的重要基础。计算机存储器系统的层次结构包括了多个层次，每个层次的存储器特性不同，能够存储的数据也有所区别。

从低到高，计算机存储器系统的层次结构可以分为以下几个层次：

第一层：寄存器

寄存器是在CPU内部的高速存储器，由于它的存取速度非常之快，因此能够保证CPU在执行指令的时候能够尽可能快地获取数据和指令，提高计算机的执行效率。寄存器的容量很小，目前一般都是64位或128位，但是由于寄存器存储的是CPU所需要的指令和数据，因此寄存器的容量并不会对CPU的性能造成太大影响。

第二层：高速缓存

高速缓存是位于CPU与主存之间的缓存存储器，它的存储速度比主存快得多，因此在计算机执行指令时，先将指令和数据存储到高速缓存中，然后再从高速缓存中读取，提高计算机执行效率。高速缓存的容量一般都比寄存器大，目前的处理器一般都有2MB、4MB、8MB等规模的高速缓存。

第三层：主存

主存是计算机存储器系统中最主要的一层，它一般采用DRAM芯片，由于主存的容量很大，能够存储大量的指令和数据，使得CPU能够在执行指令的时候尽量少访问主存，减少指令执行时间，节省执行效率。目前的计算机主存的容量一般都是1GB、2GB、4GB等规模。

第四层：虚拟存储器

虚拟存储器是一种在主存和辅助存储器之间进行数据交换的系统，它允许计算机在主存不够用的情况下，使用辅助存储器来存储数据，当需要使用数据时，再将数据从辅助存储器中读取到主存中。具体来说，虚拟存储器将主存分成若干个大小相等的块，每个块称为页，同时将辅助存储器也分成若干个大小相等的块，每个块称为页框，当主存不够用的时候，就将不常用的数据存储到辅助存储器中的页框中，然后将主存中不使用的页替换出去，这样就可以将主存容量扩大一倍甚至更多。

第五层：辅助存储器

辅助存储器是计算机存储器系统中容量最大的一层，代表性的设备包括硬盘、U盘等，它们一般采用磁盘、固态盘等媒介来存储数据。辅助存储器的优点是容量大，价格便宜，但是它的读取速度比主存慢得多，因此在使用辅助存储器时需要注意数据的读取速度，避免影响计算机执行效率。

综上所述，计算机存储器系统的层次结构是一个由低到高、容量逐渐扩大的结构，其中每一层都有自己的特点和功能，这些特点和功能的区别使得计算机在执行指令和存储数据时能够更加高效地进行操作，并减少访问时间，提高计算机的执行效率。