题目
存储器的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?
存储器的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?
题目解答
答案
答:存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。 Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用,即从整体运行的效 果分析,CPU访存速度加快,接近于Cache的速度,而寻址空间和位价却接近于 主存。
主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用,即从程序 员的角度看,他所使用⏺的存 储器其容量和位价接近于 辅存,而速度接近于主存。
综合上述两个存 储层次的作用,从整个存 储系统来看,就达到了速度快、容量大、 位价低的 优化效果。
主存与CACHE之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存与辅存层次的 调度目前广泛采用虚 拟存储技术实现 ,即将主存与 辅存的一部分通 过软硬结合的 技术组成虚拟存储器,程序员可使用这个比主存 实际空间(物理地址空 间)大得 多的虚拟地址空间(逻辑地址空间)编程,当程序运行 时,再由软、硬件自 动配 合完成虚 拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此,这两个层次上的 调度或 转换操作对于程序 员来说都是透明的。
解析
步骤 1：存储器层次结构的体现
存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。
步骤 2：存储器层次结构的必要性
存储器层次结构的必要性在于，不同层次的存储器在速度、容量和成本上存在显著差异。高速缓存（Cache）速度快但容量小且成本高，主存（RAM）速度适中、容量较大且成本适中，而辅助存储器（如硬盘）速度慢但容量大且成本低。通过分层结构，可以实现速度、容量和成本之间的最佳平衡，满足不同应用的需求。
步骤 3：计算机如何管理这些层次
主存与CACHE之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现，即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器，程序员可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编程，当程序运行时，再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。
存储器的层次结构主要体现在Cache-主存和主存-辅存这两个存储层次上。Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。主存-辅存层次在存储系统中主要起扩容作用，即从程序员的角度看，他所使用的存储器其容量和位价接近于辅存，而速度接近于主存。综合上述两个存储层次的作用，从整个存储系统来看，就达到了速度快、容量大、位价低的优化效果。
步骤 2：存储器层次结构的必要性
存储器层次结构的必要性在于，不同层次的存储器在速度、容量和成本上存在显著差异。高速缓存（Cache）速度快但容量小且成本高，主存（RAM）速度适中、容量较大且成本适中，而辅助存储器（如硬盘）速度慢但容量大且成本低。通过分层结构，可以实现速度、容量和成本之间的最佳平衡，满足不同应用的需求。
步骤 3：计算机如何管理这些层次
主存与CACHE之间的信息调度功能全部由硬件自动完成。而主存与辅存层次的调度目前广泛采用虚拟存储技术实现，即将主存与辅存的一部分通过软硬结合的技术组成虚拟存储器，程序员可使用这个比主存实际空间（物理地址空间）大得多的虚拟地址空间（逻辑地址空间）编程，当程序运行时，再由软、硬件自动配合完成虚拟地址空间与主存实际物理空间的转换。因此，这两个层次上的调度或转换操作对于程序员来说都是透明的。