存储系统 3.2 存储器的层次化结构

Posted 2022-09-30 zhongzhenhua

那么为了解决我们的存储系统的大容量、高速、低成本这三个相互制约的一个矛盾，于是我们提出了存储系统的层次化结构。

我们来看一下是怎样的一个层次化的结构。我们看这张图，我们看到它分成两层，哪两层呢？一个是Cache和主存的这样一个层次，还有一个呢是主存和辅存的这样一个层次，它们解决的问题是不同的。前者也就是我们的Cache和主存，它解决的是什么样的问题呢？解决的是CPU和我们主存速度不匹配。我们知道CPU的运算速度是非常快的，而主存是远远达不到我们CPU的运算速度的，那为了能够使它们速度进行一个匹配，我们就提出了Cache和主存的这样一个层次，也就是在我们的CPU和主存之间加入一个高速缓冲存储器。那么由于Cache的存在，我们就解决了CPU和主存的一个速度匹配的问题。那么第二个层次，主存和辅存，这样的层次是解决了容量的一个问题。因为我们知道，主存的容量是比较小的，并且它的价格也是非常贵的，那么为了解决我们的大容量、低成本的问题，我们就提出了辅存这样的概念，辅存的容量、价格都是比较好的，容量是比较大的，价格呢是比较低的，但是速度却没有主存那么快。那么在我们这样的一个存储体系当中，Cache和主存是能够直接交换信息的，但是辅存是要通过主存才能够和CPU交换信息的。

好的，也就是说前者解决了速度的匹配 问题，后者解决了容量的匹配问题。那么解决速度匹配问题的呢，是通过我们的硬件自动完成的。但是解决容量的问题呢，是要通过硬件和操作系统同时进行完成的，并且呢我们还提出了一个叫做虚存的概念。这将要在我们接下来的课程当中进行详细的讲解，并且呢在操作系统的课程当中，这里也要进行一个讲解。

那么，这样的一个金字塔的一个结构，是我们经常可以看到的一个结构。也就是说，越往上，我们的速度是越快的，但是容量越来越小，价格也越来越高。