系统结构第四章-基本概念

2021/02/10

存储介质

介绍的存储介质,以存储速度从快到慢进行介绍

Register/寄存器:距离CPU最近,最快的存储介质。有如指令地址寄存器,指令寄存器等

Cache/高速缓冲区:CPU中集成的存储介质,价格昂贵对CPU的性能影响较大

SDRAM/内存条:随着断电数据丢失

ROM/只读存储器:出厂前写入经常用的程序到该存储器中,通常较难更改里面的数据

Falsh memory:读速度比存速度快

SSD 硬盘:一块硬盘上集成多个Falsh memory

磁盘:一个盘上面有磁道,通过磁头的电流与磁道的磁发生反应读取数据

网盘/云盘:数据存储到云上面,存取速度由网速决定

存储系统的基本要求:速度快、价格低、容量大

主存-辅存存贮层次,从整体结构来看速度是主存,容量是辅存(DISK)。

Catch-主存存贮层次,从CPU角度来看,速度是Cache,容量的主存。

层次化存储系统:

根据程序的局部性原理设计了层次化存储系统。数据在使用到时,往往旁边的数据也会被使用到。

sequenceDiagram
	participant CPU
	participant Register
	participant Cache
	participant MainMemory
	participant DISK
	CPU->>Register:寻找数据
	Note right of CPU: 若是找到数据直接返回否则向下寻找
	Register->>Cache:寻找数据
	Note right of Register:  若是找到数据直接返回并且<br/>周围数据整块上传到上层存储起来把,<br/>否则向下寻找
	Cache->>MainMemory:寻找数据
	Note right of Cache:  若是找到数据直接返回并且<br/>周围数据整块上传到上层存储起来把,<br/>否则向下寻找
    MainMemory->>DISK:寻找数据
	Note right of MainMemory:  若是找到数据直接返回并且<br/>周围数据整块上传到上层存储起来,<br/>否则没有找到数据
	DISK-->>MainMemory:返回数据
	MainMemory-->>Cache:返回数据
	Cache-->>Register:返回数据
	Register-->>CPU:返回数据

存储层次的性能参数

性能参数:容量S、速度TA、价格C

每位价格:$总价格\div总容量$

命中率:命中就是CPU直接在寄存器找到需要的数据。命中率越高就代表算法越好。

$R_1$—访问寄存器的次数

$R_2$—访问寄存器之外的存储介质的次数

命中率

失效率

平均访问时间

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