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存储器的层次

发布时间: 2022-08-03 01:24:00

‘壹’ 存储器层次结构主要体现在什么地方为什么要分这些层次,计算机如何管理这些层次

cpu的内部
第一层:通用寄存器堆
第二层:指令与数据缓冲栈
第三层:高速缓冲存储器
第四层:主储存器(DRAM)
第五层:联机外部储存器(硬磁盘机)
第六层:脱机外部储存器(磁带、光盘存储器等)
这就是存储器的层次结构~~~ 主要体现在访问速度~~~
① 设置多个存储器并且使他们并行工作。本质:增添瓶颈部件数目,使它们并行工作,从而减缓固定瓶颈。

② 采用多级存储系统,特别是Cache技术,这是一种减轻存储器带宽对系统性能影响的最佳结构方案。本质:把瓶颈部件分为多个流水线部件,加大操作时间的重叠、提高速度,从而减缓固定瓶颈。

③ 在微处理机内部设置各种缓冲存储器,以减轻对存储器存取的压力。增加CPU中寄存器的数量,也可大大缓解对存储器的压力。本质:缓冲技术,用于减缓暂时性瓶颈。

‘贰’ 存储器的层次体系结构是什么样的

各存储器之间的关系
按照与CPU的接近程度,存储器分为内存储器与外存储器,简称内存与外存。内存储器又常称为主存储器(简称主存),属于主机的组成部分;外存储器又常称为辅助存储器(简称辅存),属于外部设备。CPU不能像访问内存那样,直接访问外存,外存要与CPU或I/O设备进行数据传输,必须通过内存进行。在80386以上的高档微机中,还配置了高速缓冲存储器(cache),这时内存包括主存与高速缓存两部分。对于低档微机,主存即为内存。

把存储器分为几个层次主要基于下述原因:


半导体存储器
1、合理解决速度与成本的矛盾,以得到较高的性能价格比。半导体存储器速度快,但价格高,容量不宜做得很大,因此仅用作与CPU频繁交流信息的内存储器。磁盘存储器价格较便宜,可以把容量做得很大,但存取速度较慢,因此用作存取次数较少,且需存放大量程序、原始数据(许多程序和数据是暂时不参加运算的)和运行结果的外存储器。计算机在执行某项任务时,仅将与此有关的程序和原始数据从磁盘上调入容量较小的内存,通过CPU与内存进行高速的数据处理,然后将最终结果通过内存再写入磁盘。这样的配置价格适中,综合存取速度则较快。


存储器芯片
为解决高速的CPU与速度相对较慢的主存的矛盾,还可使用高速缓存。它采用速度很快、价格更高的半导体静态存储器,甚至与微处理器做在一起,存放当前使用最频繁的指令和数据。当CPU从内存中读取指令与数据时,将同时访问高速缓存与主存。如果所需内容在高速缓存中,就能立即获取;如没有,再从主存中读取。高速缓存中的内容是根据实际情况及时更换的。这样,通过增加少量成本即可获得很高的速度。

2、使用磁盘作为外存,不仅价格便宜,可以把存储容量做得很大,而且在断电时它所存放的信息也不丢失,可以长久保存,且复制、携带都很方便。

‘叁’ 存储器的主要功能是什么为什么要把存储系统分成若干个不同层次

一、存储器的主要功能:

1、随机存取存储器(RAM)。

2、只读存储器(ROM)。

3、闪存(Flash Memory)。

4、先进先出存储器(FIFO)。

5、先进后出存储器(FILO)。

二、存储器分为若干个层次主要原因:

1、合理解决速度与成本的矛盾,以得到较高的性能价格比。

磁盘存储器价格较便宜,可以把容量做得很大,但存取速度较慢,因此用作存取次数较少,且需存放大量程序、原始数据(许多程序和数据是暂时不参加运算的)和运行结果的外存储器。

2、使用磁盘作为外存,不仅价格便宜,可以把存储容量做得很大,而且在断电时它所存放的信息也不丢失,可以长久保存,且复制、携带都很方便。

(3)存储器的层次扩展阅读:

存储器可做处理器,未来装置有望更加轻薄短小:

有一群跨国研究团队做了实验,并真的成功运用存储器执行一般电脑芯片的运算任务,倘若技术成熟,将有望使手机与电脑等装置更加轻薄。

新加坡南洋理工大学、德国亚琛阿亨工业大学和欧洲最大的跨学科研究中心德国尤利希研究中心组成的研究团队发现,在调整演算法后,存储器能如英特尔、高通等传统处理器一般,进行运算处理。

目前市面上的装置或电脑都是透过CPU从存储器提取资讯进行运算处理,以二进制0跟1来实现指令,如字母A是用“01000001”这样8位元的形式来处理或纪录。而存储器ReRAM透过不同电阻态代表0或1的数据状态储存资讯,其实还可实现更高基数的数据状态记录。

研究团队就将ReRAM原型(prototype)调整为0、1、2的三进制,透过这样的高基数运算系统可加速运算任务,并于存储器就可进行逻辑运算。也节省了处理器与存储器间数据传输的时间与功耗的消耗。

研究参与人之一、南洋理工大学资讯工程学系助理教授Chattopadhyay解释,这就像一段很长的会话却只用一个极小的翻译器来转换,是一段耗时且费力的过程,团队所做的就是增加这个小型翻译器的处理容量,使其能更有效的处理数据。

‘肆’ 存储器可分为哪三类

存储器不仅可以分为三类。因为按照不同的划分方法,存储器可分为不同种类。常见的分类方法如下。

一、按存储介质划分

1. 半导体存储器:用半导体器件组成的存储器。

2. 磁表面存储器:用磁性材料做成的存储器。

二、按存储方式划分

1. 随机存储器:任何存储单元的内容都能被随机存取,且存取时间和存储单元的物理位置无关。

2. 顺序存储器:只能按某种顺序来存取,存取时间和存储单元的物理位置有关。

三、按读写功能划分

1. 只读存储器(ROM):存储的内容是固定不变的,只能读出而不能写入的半导体存储器。

2. 随机读写存储器(RAM):既能读出又能写入的存储器。

二、选用各种存储器,一般遵循的选择如下:

1、内部存储器与外部存储器

一般而言,内部存储器的性价比最高但灵活性最低,因此用户必须确定对存储的需求将来是否会增长,以及是否有某种途径可以升级到代码空间更大的微控制器。基于成本考虑,用户通常选择能满足应用要求的存储器容量最小的微控制器。

2、引导存储器

在较大的微控制器系统或基于处理器的系统中,用户可以利用引导代码进行初始化。应用本身通常决定了是否需要引导代码,以及是否需要专门的引导存储器。

3、配置存储器

对于现场可编程门阵列(FPGA)或片上系统(SoC),可以使用存储器来存储配置信息。这种存储器必须是非易失性EPROM、EEPROM或闪存。大多数情况下,FPGA采用SPI接口,但一些较老的器件仍采用FPGA串行接口。

4、程序存储器

所有带处理器的系统都采用程序存储器,但是用户必须决定这个存储器是位于处理器内部还是外部。在做出了这个决策之后,用户才能进一步确定存储器的容量和类型。

5、数据存储器

与程序存储器类似,数据存储器可以位于微控制器内部,或者是外部器件,但这两种情况存在一些差别。有时微控制器内部包含SRAM(易失性)和EEPROM(非易失)两种数据存储器,但有时不包含内部EEPROM,在这种情况下,当需要存储大量数据时,用户可以选择外部的串行EEPROM或串行闪存器件。

6、易失性和非易失性存储器

存储器可分成易失性存储器或者非易失性存储器,前者在断电后将丢失数据,而后者在断电后仍可保持数据。用户有时将易失性存储器与后备电池一起使用,使其表现犹如非易失性器件,但这可能比简单地使用非易失性存储器更加昂贵。

7、串行存储器和并行存储器

对于较大的应用系统,微控制器通常没有足够大的内部存储器。这时必须使用外部存储器,因为外部寻址总线通常是并行的,外部的程序存储器和数据存储器也将是并行的。

8、EEPROM与闪存

存储器技术的成熟使得RAM和ROM之间的界限变得很模糊,如今有一些类型的存储器(比如EEPROM和闪存)组合了两者的特性。这些器件像RAM一样进行读写,并像ROM一样在断电时保持数据,它们都可电擦除且可编程,但各自有它们优缺点。

参考资料来源:网络——存储器

‘伍’ 存储器一般分为哪三个层次

如果按读写方式分为只读存储器(ROM)和可擦写存储器(RAM),其中,硬盘、内存等属于RAM,而BIOS内存,一般光盘等则属于ROM;如果按存储类型分可分为外存储器和内存储器,其中硬盘、内存等属于内存储器,光盘、软盘、U盘等则属于外存储器;按介质分可分为硬盘、内存、软盘、光盘等,硬盘和软盘以软磁盘片为介质,U盘、内存等以芯片为介质(读写速度极快),光盘则以塑料基片为介质

‘陆’ 计算机的存储系统分为哪几个层次

计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级

高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题

辅助存储器用于扩大存储空,即硬盘,光盘等,容量大,但存取数据慢,计算机都是先把辅存中要读的东西放到主存后处理,然后在依据情况是否写回。

主存即为内存,断电信息丢失,但存取数据块,他的容量大小直接影响计算机运行速度。

‘柒’ 存储系统包含哪三个层次他们各自的特点是什么

计算机存储层次
在计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级。

高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。辅助存储器用于扩大存储空间

‘捌’ 计算机存储系统分哪几个层次每一层次主要采用什么存储介质

计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级

高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题

辅助存储器用于扩大存储空,即硬盘,光盘等,容量大,但存取数据慢,计算机都是先把辅存中要读的东西放到主存后处理,然后在依据情况是否写回。

主存即为内存,断电信息丢失,但存取数据块,它的容量大小直接影响计算机运行速度。由于储存速度,储存器各种类的造价问题,及储存器的容量问题,电脑就形成了以CPU内置高速Cache(最快最贵),内存(快速贵),硬盘(便宜容量大),为主的储存方式,而光盘,闪存是方便移动的储存器介质

‘玖’ 计算机内的存储器呈现出一种层次结构形式包括哪三层结构

第一层:通用寄存器堆
第二层:指令与数据缓冲栈
第三层:高速缓冲存储器
第四层:主储存器(DRAM)
第五层:联机外部储存器(硬磁盘机)
第六层:脱机外部储存器(磁带、光盘存储器等)
这就是存储器的层次结构~~~ 主要体现在访问速度~~~

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