2.3.1 存储分级【译】

      无论主存有多大，它总是小的。人们总是想存储比内存容量更多的信息，主要原因是随着技术的进步，人们开始考虑像科幻小说一样整体地存储过去的数据。比如，假如美国政府的预算规则强制政府机构自行创收，设想一下国会图书馆决定将藏书全部电子化然后出售的场景（“全人类的知识仅售299.95美元”）。粗略的认为有5000万本书，每本有1MB的文本和1MB的压缩图片，需要10^14字节或100兆兆字节。存储全部50000部电影大概差不多。这种数量的信息不会存在主存中，至少十年内不会。
      存储大量数据的传统解决方案是存储分级，如图2-18。顶部是CPU寄存器，可以连接全速的CPU。接下来是缓存内存，现在从32KB到几MB不等。再往下是主存，当前规模从入门级系统的1G到高端系统的几百G。接着是电晶体盘和磁盘，目前稳定存储的主力。最后，我们用磁带和光盘做档案存储。

 

 

      从上往下，三个关键参数在增长，首先，访问时间变长了。CPU寄存器的访问时间可以是纳秒级的甚至更快。访问缓存内存花费的时间是CPU寄存器几倍。主存访问时间通常是10nm。现在有一个大豁口，电晶体盘访问时间要慢十倍，磁盘要慢100倍。如果磁带和光盘必须被拿取然后插入驱动，那它们的访问时间就是秒级的。
      然后，从上往下，存储能力增加了。CPU寄存器能处理128字节数据，缓存是10MB，磁盘是TB，磁带和光盘通常线下保存，所以它们的存储能力取决于使用者的预算。
      第三，从上往下每花费一块钱所获取的比特数增加了。虽然实际价格波动比较大，但主存用元/MB，电晶体盘用元/GB，磁盘和磁带用分/GB来衡量。
      我们已经讨论过寄存器，缓存和主存。下面的几节我们讨论磁盘和电晶体盘；然后我们研究光盘。我们不研究磁带，因为现在不怎么用到了，而且磁带也没什么好说的。