多级存储体系结构

A. 现代计算机中为什么要采用多级存储体系结构

以我自身的理解解释吧：
CPU缓存到硬盘，一级比一级快，如果没CPU缓存、内存，直接让CPU读取硬盘的话，CPU会一直等硬盘慢慢地把数据传过来给它处理，这样慢死了。所以先把硬盘上准备处理的数据传到内存等待，最急着处理的就由内存传到CPU缓存里，CPU可以以最高的速度读取要处理的数据。
这样的多级存储体系结构就能以最高速度处理数据了。所以CPU缓存多的CPU性能比缓存少的性能要高。

B. 简述计算机三级存储体系结构

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。

1、高速缓冲存储器

存在于主存与CPU之间的一级存储器， 由静态存储余局芯片(SRAM)组成，容量比较小但速度比主存高得多， 接近于CPU的速度。在计算机存储系统的层次结构中，是介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。它和主存储器一起构成一级的存储器。高速缓冲存储器和主存储器之间信息的调度和传送是由硬件自动进行的。

2、主存储器（Main memory）

计算机硬件的一个重要部件，其作用是存放指令和数据，并能由中央处理器（CPU）直接随机存取。现代计算机是为了提高性能，又能兼顾合理的造价，往往采用多级存储体系。即由存储容量小，存取速度高的高速缓冲存储器，存储容量和存取速度适中的主存储器是必不可少的。

主存储器是按地址存放信息的，存取速度一般与地址无竖帆让关。32位（比特）的地址最大能表达4GB的存储器地址。这对多数应用已经足够，但对于某些特大运算量的应用和特大型数据库已显得不够，从而对64位结构提出需求。

3、外储存器

辅助存储器又称外存储器（简称外存）。指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器，此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。

(2)多级存储体系结构扩展阅读

计算机的主存储器不能同时满轿野足存取速度快、存储容量大和成本低的要求，在计算机中必须有速度由慢到快、容量由大到小的多级层次存储器，以最优的控制调度算法和合理的成本，构成具有性能可接受的存储系统。存储系统的性能在计算机中的地位日趋重要，主要原因是：

1、冯诺伊曼体系结构是建筑在存储程序概念的基础上，访存操作约占中央处理器（CPU）时间的70%左右。

2、存储管理与组织的好坏影响到整机效率。

3、现代的信息处理，如图像处理、数据库、知识库、语音识别、多媒体等对存储系统的要求很高。

C. 什么是分级的存储体系结构它主要解决了什么问题

分级存储是将数据采取不同的存储方式分别存储在不同性能的存储设备上，减少非重要性数据在一级本地磁盘所占用的空间，还可加快整个系统的存储性能。分级存储是根据数据的重要性、访问频率、保留时间、容量、性能等指标，将数据采取不同的存储方式分别存储在不同性能的存储设备上，通过分级存储管理实现数据客体在存储设备之间的自动迁移。

数据分级存储的工作原理是基于数据访问的局部性。通过将不经常访问的数据自动移到存储层次中较低的层次，释放出较高成本的存储空间给更频繁访问的数据，可以获得更好的性价比。这样，一方面可大大减少非重要性数据在一级本地磁盘所占用的空间，还可加快整个系统的存储性能。

(3)多级存储体系结构扩展阅读

在分级数据存储结构中，存储设备一般有磁带库、磁盘或磁盘阵列等，而磁盘又可以根据其性能分为FC磁盘、SCSI磁盘、SATA磁盘等多种，而闪存存储介质(非易失随机访问存储器(NVRAM))也因为较高的性能可以作为分级数据存储结构中较高的一级。一般，磁盘或磁盘阵列等成本高、速度快的设备，用来存储经常访问的重要信息，而磁带库等成本较低的存储资源用来存放访问频率较低的信息。

信息生命周期管理(Information Lifecycle Management,ILM)是StorageTek公司针对不断变化的存储环境推出的先进存储管理理念，ILM试图实现根据数据在整个生命周期过程中不断变化的数据访问需求而进行数据的动态分布。

分级存储和ILM在存储体系结构上基本相同，目标也都是使不同级别的数据在给定时间和不同级别的存储资源能够更好的匹配。二者本质差别是数据分级的标准不同：前者标准为数据近期被访问的概率;后者标准为数据近期对企业的价值。