存储系统

存储系统

计算机对存储器的要求是容量大,速度快,成本低。为了解决这三方面的矛盾,计算机采用多级存储体系结构,即cache,主存和外存。cpu能直接发你给我内存(cache, 主存),但不能直接访问外存。存储器的技术指标有存储容量,存取时间,存储周期,存储器带宽。

广泛使用的SRAM和DRAM都是半导体随机读写存储器,前者速度比后者快,按集成度不如后者高。二者的有点是体积小,可靠性高,价格低廉,缺点是断电后不能保存信息。只读存储器和闪速存储器正好弥补了SRAM和DRAM的缺点,即使断电后也能保存原先使用的数据,特别是闪速存储器能提供高性能,低功耗,高可靠性以及瞬时启动能力,因而有可能使现有的存储器体系结构发生重大变化。

双端口存储器和多模块交叉存储器属于并行存储器结构。前者采用空间并行技术,后者采用时间并行技术。

相联存储器不是按地址而是按内容访问的存储器,在cache中用来存放地址表,在虚拟存储器中用来存放段表,页表和快表。在这两种应用中,都需要快速查找。

cache是一种告诉缓存存储器,是为了解决CPU和内存之间速度不匹配而采用的一项重要的硬件技术,并且发展为多节cache体系,指令cache和数据cache分设体系。要求cache的命中率接近于1.主存于cache的地址映射有全相连,直接,组相连三种方式。其中组相连方式是前两者的折中方案,适度的兼顾了两者的优点又尽量避免其缺点,从灵活性,命中率,硬件投资来说较为理想,因而得到普遍采用。

虚拟存储器指的是主存-外存层次,它给用户提供了一个比实际主存空间大得多的虚拟地址空间。因此虚拟存储器只是一个容量非常大的存储器分逻辑模型,不是任何实际的物理存储器,按照主存-外存层次的信息传送单位不同,虚拟存储器有页式,段式,段页式三类。

多个用户共享主存时,系统应提供存储保护。通常采用的方法存储区域保护和访问方式保护,并用硬件来实现。有些机器中提供特权指令来实现某种保护。