多层存储系统

‘壹’ 多级存储体系的介绍

在一个计算机系统中，对存储器的容量、速度和价格这三个基本性能指标都有一定的要求。存储容量应确保各种应用的需要；存储器速度应尽量与CPU的速度相匹配并支持I/O操作；存储器的价格应比较合理。然而，这三者经常是互相矛盾的。例如存储器的速度越快，则每位的价格就越高；存储器的容量越大，则存储器的速度就越慢。按照目前的技术水平，仅仅采用一种技术组成单一的存储器是不可能同时满足这些要求的。只有采用由多级存储器组成的存储体系，把几种存储技术结合起来，才能较好地解决存储器大容量、高速度和低成本这三者之间的矛盾。

‘贰’ 什么是多级存储结构为什么要采用这种存储结构

多级存储是一种拓扑结构
，为了缓解主存储器读写速度慢，不能满足CPU运行速度需要的矛盾，另一方面又
要解决主存储器容量小，存不下更多的程序和数据的难题，当前计算机系统中，
广泛采用了多级结构的存储器系统。它的应用是建立在程序运行的局部性原理之
上的。

‘叁’ 存储器有哪些常见分类存储器系统为什么采用多级存储结构

存储的基础部分分为ROM和RAM。

为了缓解主存储器读写速度慢，不能满足CPU运行速度需要的矛盾，另一方面解决了主存储器容量小，存不下更多的程序和数据的难题。当前计算机系统中，广泛采用了多级结构的存储器系统，应用是建立在程序运行的局部性原理之上的。

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注意事项：

外储存器是指除计算机内存及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。所以说硬盘也属于外存储器，外存储器最大的特点就是容量大，价格低，速度慢。

硬盘一般都是固定在电脑主机上的，只要在搬动主机或者电脑上时注意不要大幅度的晃动，不要长时间让硬盘处于震荡状态。定期进行磁盘碎片整理，使用杀毒软件杀毒。

‘肆’ 在计算机中,为什么要引入多层次的存储系统

每个层次的内存速度不一样，成本也不一样，采用多层次就是解决在不影响基本速度的情况下降低成本，或者说在不增加成本的情况下提高速度。

‘伍’ 计算机存储系统分为哪几个层次

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。

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。

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移动存储特点：

1、获国家保密局认证，安全可靠；

2、与加密系统无缝结合，防护能力倍增；

3、 国内首创，将普通U盘变为加密U盘，彻底解决U盘的方便性带来的风险；

4、 采用双因子认证技术；

5、专用加密移动存储与系统无缝结合，管理更流畅；

6、功能多样，可满足各种不同需求的保密要求；

7、 完善的审计功能，随时掌握U盘持有人的行为。

移动存储功能：

1、集中注册与授权。可通过注册信息实现U盘身份识别和介质追踪；

2、主机身份认证。所有安装客户端的计算机都须经管理员分配实名信息后方可使用；

3、加密上锁。对加密上锁后的U盘需要用户进行身份认证；

4、访问控制。可灵活控制移动存储介质注册策略和信息，设定允许使用的计算机或租；

5、外出拷贝。拷入U盘内的数据可与外界的计算机进行数据交互使用，也可实现定向拷贝；

6、用户审计。移动管理存储系统提供详细的审计记录及审计报告。

主存储器：

存放指令和数据，并能由中央处理器直接随机存取的存储器，有时也称操作存储器或初级存储器。主存储器的特点是速度比辅助存储器快，容量比高速缓冲存储器大。

计算机存储介质：

计算机存储介质是计算机存储器中用于存储某种不连续物理量的媒体。计算机存储介质主要有半导体、磁芯、磁鼓、磁带、激光盘等。

‘陆’ 存储系统层次结构包含哪些层

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。

‘柒’ 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。

‘捌’ 计算机的多级储存系统系统的组成及优点

答：一、计算机的多级储存系统的组成

1、最内层是CPU中的通用寄存器，很多运算可直接在CPU的通用寄存器中进行，减少了CPU与主存的数据交换，很好地解决了速度匹配的问题，但通用寄存器的数量是有限的一般在几个到几百个之间。

2、高速缓冲存储器设置在CPU和主存之间，可以放在CPU 内部或外部。

3、以上两层仅解决了速度匹配问题，存储器的容量仍受到内存容量的制约。

因此，在多级存在储结构中又增设了辅助存储器（由磁盘构成）和大容量存储器（由磁带构成）。

二、计算机的多级储存系统的优点

从CPU看来，这个整体的速度接近于Cache和寄存器的操作速度、容量是辅存的容量，每位价格接近于辅存的位价格。

从而较好地解决了存储器中速度、容量、价格三者之间的矛盾，满足了计算机系统的应用需要。

三、存储层次

1、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。

2、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。

3、辅助存储器用于扩大存储空间。

‘玖’ 为什么现代微机的存储系统中采用层次结构

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。

‘拾’ 计算机系统采用多级存储体系，包括哪三方面

常见的三级存储体系(从CPU往外)是：Cache、主存、外存。 主存储器用来存放需CPU运行的程序和数据。用半导体RAM构成，常包含少部分ROM。可由CPU直接编程访问，采取随机存取方式，即：可按某个随机地址直接访问任一单元(不需顺序寻找)，存取时间与地址无关。存储容量较大，常用字节数表示，有时也用单元数×位数表示。速度较快，以存取周期表示。 Cache位于CPU与主存之间(有些Cache集在CPU芯片之中)，用来存放当前运行的程序和数据，它的内容是主存某些局部区域(页)的复制品。它用快速的半导体RAM构成，采取随机存取方式。存储容量较小而速度最快。 外存储器用来存放暂不运行但需联机存放的程序和数据。用磁盘、光盘、磁带等构成，磁盘用于需频繁访问场合，光盘目前多用于提供系统软件，而磁带多用于较大系统的备份。CPU不能直接编址访问外存，而是将它当作外围设备调用。磁带采取顺序存取方式。磁盘与光盘采取直接存取(半顺序)方式，先直接定位到某个局部区域，再在其中顺序存取。外存容量可以很大，以字节数表示。由于外存的存取时间与数据所在位置有关，所以不能用统一的存取周期指标来表示。例如磁盘的速度指标可按其工作过程分成三个阶段描述：①平均寻道时间②平均旋转延迟(等待)时间③数据传输率