多级存储结构是什么

多级存储结构是指在计算机体系结构中，采用不同速度和成本的存储设备构成多层次的存储系统，以达到高效的数据存储和访问的目的。通常将多级存储系统中的存储设备分为三种：CPU Cache、内存和外部存储器。

从访问速度和存储容量两个因素来看，多级存储结构的好处是显而易见的。CPU与Cache之间只需要几个时钟周期即可完成访问，而内存需要几个纳秒，外部存储器需要几毫秒。显然在访问速度和存储容量的平衡上，多级存储结构能够在不影响存储空间的前提下，使得计算机系统的性能得到提升。

具体来说，访问CPU Cache时，CPU可以直接访问Cache中的数据，在 Cache 这个存储层级中没有必要使用地址转换。访问内存时，CPU需要给出内存地址，然后内存控制器将使用地址转换将物理地址转换为内存条的行和列。每个内存周期通常需要耗费CL或CAS延迟，由于CPU在访问内存时会面临一定的等待时间，在处理一些关键操作时会造成不必要的延迟。当需要访问远程存储设备时，数据的访问速度会更慢。对于需要进行频繁访问的数据，如果直接存入较慢的外部存储设备中，将会访问性能大幅下降，因此，多级存储结构将这些数据存储在高速存储设备中，以便更快地将它们加载到CPU中。

除了提高访问速度外，多级存储结构还可以帮助节省成本。存储器本身就是一种昂贵、稀有、有限的资源，多级存储结构可以利用存储空间更高昂的存储设备来存储访问频率低的数据，这样可以节省成本，提高存储效率。因此，多级存储结构对于需要对大量数据进行处理并保存的企业和组织而言，具有无可替代的优势。

总的来说，多级存储结构是一种解决访问速度和存储容量效率的方式。多级存储结构可以显著提高计算机系统的性能，同时通过合理使用不同速度和成本的存储设备实现成本效益最大化。