2017.0621.《计算机组成原理》-存储器层次结构

1.在了解存储器层次结构之前，必须要先对各种类型的存储器有所了解。

按着书中给出的金字塔结构，从上往下，直接可以看出不同的存储器所代表的不同功能。寄存器，缓存，主存，辅存。

出现这么多存储器的原因是人们想追求，高速度，大容量，低位价的存储器，但是单一的存储器无法满足人们的这一需求，因此，人们构建了一个存储器体系。

这个体系可以满足人们的需求，单一的个体没法达到要求，那就谋求整个体系达到这个要求。

2.这个金字塔体系中还有两点需要强调，一是CPU可以直接和缓存，主存进行信息交流，（寄存器就不用说了，它是直接嵌在CPU里面的），但是CPU是无法和辅存

进行信息交流的，辅存都是和主存进行交流。辅存的作用就是存放当前用不到的程序和数据，相当于一个大仓库。二是随着科技的发展，缓存现在也已经嵌入在CPU

里面了。

3.从CPU芯片的里面一直到计算机外设中的辅存，不同的存储器处于不同的位置，也起着不同的作用，最终一起组成了一个完整的存储器体系。

4.讲解过完整的计算机体系之后，我们开始对这一完整体系进行一个划分，将体系划分为层次结构，加强人们对于存储器的认识。

5.在计算机技术中，一种本来是存在的事物或属性，但从某个角度看似乎不存在，称为透明性现象。通常，在计算机系统中，低层次的机器级的概念性结构和功能特性，对高级程序员来说是透明的。

6.对于寄存器，缓存，主存还要再做一些补充说明。

寄存器不光在CPU里面存在（CPU就是运算器和控制器组成），在其他的部件，如I/O端口也存在。寄存器也分不同的种类，有计算机体系结构寄存器和非计算机体系结构寄存器。计算机体系结构寄存器对程序员是不透明，编程的时候可以调用。非计算机体系结构寄存器是不透明的，无法调用。

缓存也不是之前理解的那样，全部嵌入在CPU里面，而是部分在CPU里面，部分在外面。在CPU芯片的那部分，是无法提高计算机的运行速度的，是不是可以理解为，这部分算作了CPU的一份子。

寄存器，缓存和主存三者都是半导体存储器，都位于主机里。

7. 整个金字塔存储器体系通过软件，硬件以及软硬件结合的方式，将不同介质的存储体黏合成一个存储体系。

8.在整个存储体系中，着重分析了体系中的两个分层结构，缓存-主存和主存-辅存。

9.所要运行的程序都是放在主存中的，在不用的时候，放置在辅存中。主存和辅存之间，是用软硬件结合的方式，将两者结合在一起。在程序运行的过程中，这种软硬件结合部，起到在主存和辅存间进行调动的作用，将主存和辅存组合在一起的目的是，用辅存来扩大主存的容量，同时速度接近主存，价格接近辅存。

10.缓存-主存层次结构分析

CPU的运行速度增长过快，为了缓解CPU和主存之间的速度差，我们在CPU和主存之间，增加了一个缓存。这个缓存可以有效地提高主存的运行速度。

缓存中保存的是主存中程序的副本。CPU可以直接通过访问缓存来访问主存，缓存和主存之间还可以进行信息交流。缓存和主存是采用硬件的方法连接成一个整体。

主存和缓存之间数据的调入调出对于程序员是透明的，不需要了解。

11.为什么缓存和主存之间采用硬件，而主存和辅存之间采用软硬件结合的方式？不同的结合方式源于不同的出发点，缓存—主存主要是为了提高存储器的速度，硬件的结合可以做到这一点，而主存—辅存是为了提高容量，因此软硬件结合就很容易地做到这一点。

12.存储体系的第二个层次结构，主存—辅存还拓展出了重要的一点，虚拟存储器。