存儲層次結構中

❶ 計算機內的存儲器呈現出一種層次結構形式包括哪三層結構

第一層：通用寄存器堆
第二層：指令與數據緩沖棧
第三層：高速緩沖存儲器
第四層：主儲存器（DRAM）
第五層：聯機外部儲存器（硬磁碟機）
第六層：離線外部儲存器（磁帶、光碟存儲器等）
這就是存儲器的層次結構~~~ 主要體現在訪問速度~~~

❷ 常用的存儲架構有

順序存儲方法它是把邏輯上相鄰的結點存儲在物理位置相鄰的存儲單元里，結點間的邏輯關系由存儲單元的鄰接關系來體現，由此得到的存儲表示稱為順序存儲結構。順序存儲結構是一種最基本的存儲表示方法，通常藉助於程序設計語言中的數組來實現。
鏈接存儲方法它不要求邏輯上相鄰的結點在物理位置上亦相鄰，結點間的邏輯關系是由附加的指針欄位表示的。由此得到的存儲表示稱為鏈式存儲結構，鏈式存儲結構通常藉助於程序設計語言中的指針類型來實現。
順序存儲和鏈接存儲的基本原理
順序存儲和鏈接存儲是數據的兩種最基本的存儲結構。
在順序存儲中，每個存儲空間含有所存元素本身的信息，元素之間的邏輯關系是通過數組下標位置簡單計算出來的線性表的順序存儲，若一個元素存儲在對應數組中的下標位置為i，則它的前驅元素在對應數組中的下標位置為i-1，它的後繼元素在對應數組中的下標位置為i+1。在鏈式存儲結構中，存儲結點不僅含有所存元素本身的信息，而且含有元素之間邏輯關系的信息。
數據的鏈式存儲結構可用鏈接表來表示。
其中data表示值域，用來存儲節點的數值部分。Pl，p2，…，Pill(1n≥1)均為指針域，每個指針域為其對應的後繼元素或前驅元素所在結點(以後簡稱為後繼結點或前驅結點)的存儲位置。通過結點的指針域(又稱為鏈域)可以訪問到對應的後繼結點或前驅結點，若一個結點中的某個指針域不需要指向其他結點，則令它的值為空（NULL）。
在數據的順序存儲中，由於每個元素的存儲位置都可以通過簡單計算得到，所以訪問元素的時間都相同；而在數據的鏈接存儲中，由於每個元素的存儲位置保存在它的前驅或後繼結點中，所以只有當訪問到其前驅結點或後繼結點後才能夠按指針訪問到，訪問任一元素的時間與該元素結點在鏈式存儲結構中的位置有關。
儲存器方面的儲存結構
儲存系統的層次結構為了解決存儲器速度與價格之間的矛盾，出現了存儲器的層次結構。
程序的局部性原理
在某一段時間內，CPU頻繁訪問某一局部的存儲器區域，而對此范圍外的地址則較少訪問的現象就是
程序的局部性原理。層次結構是基於程序的局部性原理的。對大量典型程序運行情況的統計分析得出的結論是：CPU對某些地址的訪問在短時間間隔內出現集中分布的傾向。這有利於對存儲器實現層次結構。
多級存儲體系的組成
目前，大多採用三級存儲結構。
即：Cache-主存-輔存，如下圖：
3、多級存儲系統的性能

考慮由Cache和主存構成的兩級存儲系統，其性能主要取決於Cache和貯存的存取周期以及訪問它們的
次數。（存取周期為: Tc,Tm ;訪問次數為: Nc,Nm）
（1）Cache的命中率 H= Nc / (Nc+Nm)

（2）CPU訪存的平均時間 Ta= H * Tc+ (1-H) Tm
Cache-主存系統的效率
e= Tc / Ta
=1/H+(1-H)Tm/Tc
根據統計分析：Cache的命中率可以達到90%~98%
當Cache的容量為：32KB時，命中率為86%
64KB時，命中率為92%
128KB時，命中率為95%
256KB時，命中率為98%

❸ 計算機存儲系統分為哪幾個層次

在計算機系統中存儲層次可分為高速緩沖存儲器、主存儲器、輔助存儲器三級。高速緩沖存儲器用來改善主存儲器與中央處理器的速度匹配問題。輔助存儲器用於擴大存儲空間。

存儲系統的性能在計算機中的地位日趨重要，主要原因是：

1、馮諾伊曼體系結構是建築在存儲程序概念的基礎上，訪存操作約佔中央處理器（CPU）時間的70%左右。

2、存儲管理與組織的好壞影響到整機效率。

3、現代的信息處理，如圖像處理、資料庫、知識庫、語音識別、多媒體等對存儲系統的要求很高。

(3)存儲層次結構中擴展閱讀：

移動存儲特點：

1、獲國家保密局認證，安全可靠；

2、與加密系統無縫結合，防護能力倍增；

3、 國內首創，將普通U盤變為加密U盤，徹底解決U盤的方便性帶來的風險；

4、 採用雙因子認證技術；

5、專用加密移動存儲與系統無縫結合，管理更流暢；

6、功能多樣，可滿足各種不同需求的保密要求；

7、 完善的審計功能，隨時掌握U盤持有人的行為。

移動存儲功能：

1、集中注冊與授權。可通過注冊信息實現U盤身份識別和介質追蹤；

2、主機身份認證。所有安裝客戶端的計算機都須經管理員分配實名信息後方可使用；

3、加密上鎖。對加密上鎖後的U盤需要用戶進行身份認證；

4、訪問控制。可靈活控制移動存儲介質注冊策略和信息，設定允許使用的計算機或租；

5、外出拷貝。拷入U盤內的數據可與外界的計算機進行數據交互使用，也可實現定向拷貝；

6、用戶審計。移動管理存儲系統提供詳細的審計記錄及審計報告。

主存儲器：

存放指令和數據，並能由中央處理器直接隨機存取的存儲器，有時也稱操作存儲器或初級存儲器。主存儲器的特點是速度比輔助存儲器快，容量比高速緩沖存儲器大。

計算機存儲介質：

計算機存儲介質是計算機存儲器中用於存儲某種不連續物理量的媒體。計算機存儲介質主要有半導體、磁芯、磁鼓、磁帶、激光碟等。

❹ 1. 簡述存儲系統層次結構的基本思想

制約計算機存儲器設計的問題歸納起來有三個：容量多大？速度多快？價格多貴？
容量多大的問題似乎沒有限制，不管容量多大，總要開發出應用來使用它。速度多快的問題在某種意義上更容易回答。為了獲得多大的性能，存儲器速度必須能夠跟上處理器的速度，即當處理器執行指令時，我們不想使它停下來等待指令或操作數。最後一個問題也必須考慮，對於實用的系統，存儲器的價格相對於其他部件必須是合理的。
正如人們所預料的，在存儲器的3個關鍵特性即價格、容量和存取時間之間需要進行權衡。任何時候，都有各種技術可用來實現存儲系統。在這個技術領域中，存在如下關系：
存取時間越短，每位的價格就越高；
容量越大，每位的價格就越低；
容量越大，存取時間就越長；
很顯然，擺在設計者面前的難題是，不僅需要大容量，而且需要低的每位價格，因此希望採用提供大容量存儲器的技術。但為了滿足性能需求，設計者又必須使用昂貴、容量較小和存取時間快的存儲器。
解決這個難題的方法是採用存儲器層次結構，而不只是依賴單一的存儲部件或技術。下圖給出了一個通用存儲層次結構，圖中從上到下，出現下列情況：
每位價格降低；
容量增大；
存取時間增大；
處理器訪問存儲器的頻度降低；
因此，容量較小、價格較貴、速度較快的存儲器可作為容量較大、速度較慢的存儲器的補充。這種組織方式成功的關鍵是最後一項，即處理器訪問存儲器的頻度降低。
條件四有效的基礎是訪問局部性原理。在程序執行的過程中，處理器訪問存儲器中的指令和數據傾向於成簇（塊）。程序通常通常包含很多迭代循環和子程序，一旦進入了一個循環和子程序，則需重復訪問一小組指令。同樣，對於表和數組的操作，包含存取一簇簇的數據。在一長段時間內，使用的簇是變動的；而在一小段時間內，處理器主要訪問存儲器中的固定簇。
因此，通過分層結構組織數據，有可能使存取較低層的百分比低於存取高層存儲器的百分比。考慮剛才給出的二級存儲器的例子，讓第二級的存儲器包含所有程序的指令和數據，當前的簇臨時放在第一級，第一級的某些簇會不時地交換回第二級，為將要進入第一級的簇騰出空間。然而，平均來說，多數的訪問是對第一級中的指令和數據。
這個原則可以應用到二級以上的存儲器。考察圖所示的分層結構，速度較快、容量較小且價格最貴的存儲器是處理器的內部寄存器。下跳兩層是主存儲器，它是計算機中主要的內存系統。主存儲器常用速度更快，容量更小的高速緩存來擴充。
（很多體系結構或組成原理相關的書籍上都有的。回答比較粗糙，建議你參考William Stalling的計算機組織與體系結構，這本書上有對該問題的完整的論述。）

❺ 存儲結構有哪些

存儲結構有順序存儲和鏈接存儲。順序存儲和鏈接存儲是數據的兩種最基本的存儲結構。

1、順序存儲

順序存儲方法是把邏輯上相鄰的結點存儲在物理位置相鄰的存儲單元里，結點間的邏輯關系由存儲單元的鄰接關系來體現，由此得到的存儲表示稱為順序存儲結構。順序存儲結構是一種最基本的存儲表示方法，通常藉助於程序設計語言中的數組來實現。

2、鏈接存儲

鏈接存儲方法它不要求邏輯上相鄰的結點在物理位置上亦相鄰，結點間的邏輯關系是由附加的指針欄位表示的。由此得到的存儲表示稱為鏈式存儲結構，鏈式存儲結構通常藉助於程序設計語言中的指針類型來實現。

(5)存儲層次結構中擴展閱讀：

數據的存儲結構是指數據的邏輯結構在計算機中的表示。數據元素之間的關系有兩種不同的表示方法：順序映象和非順序映象，並由此得到兩種不同的存儲結構：順序存儲結構和鏈式存儲結構。

儲存系統的層次結構為了解決存儲器速度與價格之間的矛盾，出現了存儲器的層次結構。

❻ 存儲器層次結構主要體現在什麼地方為什麼要分這些層次，計算機如何管理這些層次

cpu的內部
第一層：通用寄存器堆
第二層：指令與數據緩沖棧
第三層：高速緩沖存儲器
第四層：主儲存器（DRAM）
第五層：聯機外部儲存器（硬磁碟機）
第六層：離線外部儲存器（磁帶、光碟存儲器等）
這就是存儲器的層次結構~~~ 主要體現在訪問速度~~~
① 設置多個存儲器並且使他們並行工作。本質：增添瓶頸部件數目，使它們並行工作，從而減緩固定瓶頸。

② 採用多級存儲系統，特別是Cache技術，這是一種減輕存儲器帶寬對系統性能影響的最佳結構方案。本質：把瓶頸部件分為多個流水線部件，加大操作時間的重疊、提高速度，從而減緩固定瓶頸。

③ 在微處理機內部設置各種緩沖存儲器，以減輕對存儲器存取的壓力。增加CPU中寄存器的數量，也可大大緩解對存儲器的壓力。本質：緩沖技術，用於減緩暫時性瓶頸。

❼ 在計算機的層次化存儲器結構中,虛擬存儲器是指

虛擬存儲器(Virtual Memory)：在具有層次結構存儲器的計算機系統中，自動實現部分裝入和部分替換功能，能從邏輯上為用戶提供一個比物理貯存容量大得多，可定址的「主存儲器」。虛擬存儲區的容量與物理主存大小無關，而受限於計算機的地址結構和可用磁碟容量。
通俗的講，虛擬內存，分布式共享內存，分頁存儲都屬於這個范疇。

❽ 在存儲器的層次結構中，越遠離cpu的存儲器，其存取速度 a，越快 b，越慢 c，沒有

b越慢，
結構層次是這樣的，第一層是cpu的高速緩存，第二層是內存，第三層是外存，比如硬碟，目前的計算機，高速緩存一級緩存是百GB/s的量級，內存是十GB/s的量級，而硬碟，最快也達不到10GB/s，每層之間基本上是10倍甚至更多的差距，所以越遠，越慢。

❾ 存儲器的層次體系結構是什麼樣的

各存儲器之間的關系
按照與CPU的接近程度，存儲器分為內存儲器與外存儲器，簡稱內存與外存。內存儲器又常稱為主存儲器（簡稱主存），屬於主機的組成部分；外存儲器又常稱為輔助存儲器（簡稱輔存），屬於外部設備。CPU不能像訪問內存那樣，直接訪問外存，外存要與CPU或I/O設備進行數據傳輸，必須通過內存進行。在80386以上的高檔微機中，還配置了高速緩沖存儲器（cache），這時內存包括主存與高速緩存兩部分。對於低檔微機，主存即為內存。

把存儲器分為幾個層次主要基於下述原因：


半導體存儲器
1、合理解決速度與成本的矛盾，以得到較高的性能價格比。半導體存儲器速度快，但價格高，容量不宜做得很大，因此僅用作與CPU頻繁交流信息的內存儲器。磁碟存儲器價格較便宜，可以把容量做得很大，但存取速度較慢，因此用作存取次數較少，且需存放大量程序、原始數據（許多程序和數據是暫時不參加運算的）和運行結果的外存儲器。計算機在執行某項任務時，僅將與此有關的程序和原始數據從磁碟上調入容量較小的內存，通過CPU與內存進行高速的數據處理，然後將最終結果通過內存再寫入磁碟。這樣的配置價格適中，綜合存取速度則較快。


存儲器晶元
為解決高速的CPU與速度相對較慢的主存的矛盾，還可使用高速緩存。它採用速度很快、價格更高的半導體靜態存儲器，甚至與微處理器做在一起，存放當前使用最頻繁的指令和數據。當CPU從內存中讀取指令與數據時，將同時訪問高速緩存與主存。如果所需內容在高速緩存中，就能立即獲取；如沒有，再從主存中讀取。高速緩存中的內容是根據實際情況及時更換的。這樣，通過增加少量成本即可獲得很高的速度。

2、使用磁碟作為外存，不僅價格便宜，可以把存儲容量做得很大，而且在斷電時它所存放的信息也不丟失，可以長久保存，且復制、攜帶都很方便。

❿ 為什麼現代微機的存儲系統中採用層次結構

cpu的內部
第一層：通用寄存器堆
第二層：指令與數據緩沖棧
第三層：高速緩沖存儲器
第四層：主儲存器（DRAM）
第五層：聯機外部儲存器（硬磁碟機）
第六層：離線外部儲存器（磁帶、光碟存儲器等）
這就是存儲器的層次結構~~~ 主要體現在訪問速度~~~
① 設置多個存儲器並且使他們並行工作。本質：增添瓶頸部件數目，使它們並行工作，從而減緩固定瓶頸。

② 採用多級存儲系統，特別是Cache技術，這是一種減輕存儲器帶寬對系統性能影響的最佳結構方案。本質：把瓶頸部件分為多個流水線部件，加大操作時間的重疊、提高速度，從而減緩固定瓶頸。

③ 在微處理機內部設置各種緩沖存儲器，以減輕對存儲器存取的壓力。增加CPU中寄存器的數量，也可大大緩解對存儲器的壓力。本質：緩沖技術，用於減緩暫時性瓶頸。