存储系统（1）-------存储系统的层次结构

1. 目的

为了解决计算机容量，价格，速度之间的关系

2.层次

1). 逻辑上分为以下层次：

CPU(通用寄存器) <-> cache <-> 主存 <-> 辅存

2). 主要层次：

• cache：提高访问速度

• 虚拟存储器：提高存储器容量

3.原则

1）.包含性原则：上层存储器存储内容为下层存储器一部分内容的副本。比如cache内容为主存某一部分内容的副本。

2）.一致性原则：不同层次存储器内容保持一致。（涉及写回策略）

4.指标（命中率）

1）.概念：CPU访存时在cache中找到所需信息的概率

2）.如何保证命中率：（局部性原则：）

• 时间局部性原则： 刚刚被访问过的数据有可能再次被访问

• 空间局部性原则： 一段时间内被访问的数据往往保存在一小段区域

2）.影响因素：

• 程序执行地址流分布情况

• cache替换算法

• cache容量

• cache块大小及预取算法

4）.公式：

• H = N1 / N　　　　　　　　　　//h:命中率， N1:cache命中次数， N：访存总次数

• F = 1 - H　　　　　　　　　　　//F: 失效率

• Ta = H*Tc + (1-H)*Tm　　　　//Ta:平均访存时间， Tc:cache存取时间， Tm：主存存取时间

• Sp = Tm / Ta　　　　　　　　　//加速比

• e = Tc / Ta　　　　　　　　　　//访问效率