内存层次结构设计及其特征

在计算机系统设计中，内存层次结构是组织内存的增强功能，可以最大程度地减少访问时间。内存层次结构是根据称为引用局部性的程序行为而开发的，下图清楚地说明了内存层次结构的不同级别：

此内存层次结构设计分为2个主要类型：

1. 外部存储器或辅助存储器–
   包括磁盘，光盘，磁带，即处理器可以通过I / O模块访问的外围存储设备。
2. 内部存储器或主存储器–
   包括主内存，高速缓存内存和CPU寄存器。处理器可以直接访问。

我们可以从上图推断出存储器层次结构设计的以下特征：

1. 容量：
   它是内存可以存储的全局信息量。当我们在层次结构中从上到下移动时，容量会增加。
2. 存取时间：
   它是读/写请求和数据可用性之间的时间间隔。当我们在层次结构中从上到下移动时，访问时间会增加。
3. 表现：
   早先在没有内存层次结构设计的情况下设计计算机系统时，由于访问时间的巨大差异，CPU寄存器和主内存之间的速度差距增大。这导致系统性能降低，因此需要增强。此增强以“内存层次设计”的形式进行，因此可以提高系统的性能。提高系统性能的最重要方法之一是最大程度地减少了处理数据所需的内存层次。
4. 每位成本：
   当我们在层次结构中从下到上移动时，每位成本增加，即内部存储器比外部存储器更昂贵。