深入浅出计算机组成原理学习笔记:存储器层次结构全景-数据存储的大金字塔长什么样?(第35讲)...

一、理解存储器的层次结构

1、和阅读书籍做个对照

1、CPU比喻成计算机的“大脑”我们思考的东西、就好比CPU中的 寄存器

2、而我们大脑中的记忆,就好比 CPU Cache

2、SRAM

1、SRAM为什么被称为静态存储器

2、SRAM的存储密度不高

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3、不过,因为SRAM的电路简单,所以访问速度非常快

3、CPU的三级缓存

1、L1

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2、L2

3、L3

4、和阅读对比

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4、DRAM

1、和SRAM对比

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2、存储器类型

3、存储容量更大

4、如何保持数据不丢失

二、存储器的层次结构

1、本质

2、大脑(CPU)中的记忆(L1 Cache)

3、我们自己的书房和书桌大脑

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4、CPU并不是直接和每一种存储器设备打交道

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三、现在主流的笔记本电脑分析

使用存储器的时候,该如何权衡价格和性能?

存储器在不同层级之间的性能差异和价格差异,都至少在一个数量级以上。L1 Cache的访问延时是1纳秒(ns),而内存就已经是100纳秒了。在价格上,这两者也差出了400倍。

我这里放了一张各种存储器成本的对比表格,你可以看看。你也可以在点击这个链接,通过拖拉,查看1990~2020年随着硬件设备的进展,访问延时的变化。

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因为这个价格和性能的差异,你会看到,我们实际在进行电脑硬件配置的时候,会去组合配置各种存储设备。

我们可以找一台现在主流的笔记本电脑来看看,比如,一款入门级的惠普战66的笔记本电脑。今天在京东上的价格是4999人民币。它的配置是下面这样的。

  • 1. Intle i5-8265U的CPU(这是一块4核的CPU)
  • 2、. 8GB的内存
  • 3. 一块128G的SSD硬盘
  • 4. 一块1T的HDD硬盘


你可以看到,在一台实际的计算机里面,越是速度快的设备,容量就越小。这里一共十多兆的Cache,成本只是几十美元。而8GB的内存、128G的SSD以及1T的HDD,大概零售价格加在一起,

也就和我们的高速缓存的价格差不多。

四、总结延伸

这节的内容不知道你掌握了多少呢?为了帮助你记忆,我这里再带你复习一下本节的重点。

 

我们常常把CPU比喻成高速运转的大脑,那么和大脑同步的寄存器(Register),就存放着我们当下正在思考和处理的数据。而L1-L3的CPU Cache,

好比存放在我们大脑中的短期到长期的记忆。我们需要小小花费一点时间,就能调取并进行处理。

我们自己的书桌书架就好比计算机的内存,能放下更多的书也就是数据,但是找起来和看起来就要慢上不少。而图书馆更像硬盘这个外存,能够放下更多的数据,
找起来也更费时间。从寄存器、CPU Cache,到内存、硬盘,这样一层层下来的存储器,速度越来越慢,空间越来越大,价格也越来越便宜。

这三个“越来越”的特性,使得我们在组装计算机的时候,要组合使用各种存储设备。越是快且贵的设备,实际在一台计算机里面的存储空间往往就越小。

而越是慢且便宜的设备,在实际组装的计算机里面的存储空间就会越大。

在后面的关于存储器的内容里,我会带着你进一步深入了解,各个层次的存储器是如何运作的,在不同类型的应用和性能要求下,是否可以靠人工添加一层缓存层来解决问题,

以及在程序开发层面,如何利用好不同层次的存储器设备的访问原理和特性。

转载于:https://www.cnblogs.com/luoahong/p/11328671.html

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