【知识强化】第三章 存储系统 3.2 存储器的层次化结构

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。越往下我们的速度变慢了，但是我们的容量和价格，容量变大了，价格也变低了。那么这就是一个存储器的多级的存储系统，我们再来回顾一下，我们有两个层次，一个是Cache和主存的层次，一个是主存和辅存的层次，前者呢解决了CPU和主存的速度的匹配问题，后者呢就解决了我们存储系统的一个容量的问题。那么在主存和辅存，这一个层次的不断发展当中，也逐渐形成了虚拟存储系统，这时候呢程序员的编程的地址和虚存的地址是相对应的，所以呢我们编程时可用的空间啊要远远大于我们的主存空间，然后这样的一个金字塔的图越往上我们的速度越快，容量越小和价格越高，越往下速度越慢，容量越大，价格呢也越低。这就是我们存储器的一个层次化的结构。

好的，我们来回顾一下我们第一节的主要内容，也就是我们的基本概念的内容。基本概念我们讲了三节课，第一节课我们讲了存储器的分类，我们通过4种分类方式逐一地给大家进行了讲解。然后我们讲解了性能指标，有三个性能指标。最后我们讲解了存储系统的层次化的结构，两个层次，一个是Cache和主存的层次，它实现了速度的不匹配的问题。然后呢我们讲解了主存和辅存的这样一个层次，它呢解决了容量的一个问题。像我们第一节的内容呢还是比较简单而基础的，大家只要稍加留意就可以了。一般呢，只会在选择题当中进行出现，大题很少出。