存储系统概述

一：层次化存储结构
↓ CPU：最快，容量小，成本高
↓ cache：按内容存取
↓ 主存（内存）：随机存储器RAM，只读存储器ROM
↓ 辅存（外存）：硬盘，光盘，u盘
速度慢
容量大

局部性原理是层次化存储结构的支撑
时间局部性：刚被方问的内容，立即又被方问
空间局部性：刚被方问的内容，临近的空间很快被访问

分类：
1.存储器位置：
内存 & 外存
2.存取方式
按内容存取：相联存储器（如cache）

按地址存： 随机存储器（如内存）
顺序存取存储器（如磁带）
直接存取存储器（如磁盘）

工作方式：
随机存取存储器RAM（如内存DRAM），内容掉电会丢失
只读存储器：内容不会丢失。如BIOS

eg：CPU方问存储器时，被访问数据一般聚集在一个较小的连续存储区域中，若一个存储单元已被访问，则其邻近的存储单元还有可能被访问该特性被称为：
A:数据局部性
B：指令局部性
C：空间局部性
D:时间局部性（√）

eg：虚拟存储器有（）两级存储器构成
A：主存-辅存(√)
B：寄存器-cache
C：寄存器-主存
D：cache-主存
三级存储结构：cache --主存 --外存

eg：在微机系统中，BIOS保存在？
A：主板中的ROM（√）
B：CPU的寄存器
C：主板上的RAM
D：虚拟存储器

二：cache
在计算机的存储系统体系中，cache是访问速度最快的层次（若有寄存器，则寄存器最快）
使用cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理
时间局部性：用到的数据，后面频繁用
空间局部性：用到的地址，相邻的地址频繁使用

cache概念
如果 h 代表cache的访问命中率，t1表示cache的周期时间，t2表示主存储器周期时间，以读操作为例，使用cache+主存储器的系统的平均周期为t3，则：
t3 = h *t1 +（1-h）*t2
其中，（1-h）又称为失效率（未命中率）

cache内容与主存的关系
直接相联映像：硬件电路简单，但冲突率很高
全相联映像：电路难于设计和实现，只适用于小容量的cache，冲突率较低
组相联映像：直接相联与全相联的折中
注：主存和cache直接的地址映射由硬件直接完成
eg：以下关于cache的叙述中，不正确的是？
A：cache的设置扩大了主存的容量（√）
B：cache的内容三十主存部分内容的拷贝
C：cache的命中率并不随其内容增大线性的提高
D：cache位于主存和cpu之间。

eg：在程序执行过程中，高速缓存在主存间的地址映射由？
A:操作系统进行管理
B:存储软件进行管理
C：程序员自行安排
D：硬件自动完成（√）

eg：主存与cache的地址映射方式中，（A）方式可以实现主存任意一块装入cache中任意位置，只有装满才需要被替换。
A：全相联（√）
B：直接映射
C：组相联
D：串并联

三：主存编址计算
主存–编址
存储单元：存储单元个数 = 最大地址-最小地址 +1

编址内容：
按字编址：存储体的存储单元是字符单元，即最小寻址单位是一个字
按字节编址：存储体的存储单元是字节存储单元，即最小寻址单位是一个字节。

总容量 = 存储单元个数 * 编址内容

根据存储器所要求的容量和选定的存储芯片的容量，就可以计算出所需芯片的总数，即：
总片数 = 总容量 / 每片容量。
eg：内存按字节编址，地址从A0000H到CFFFFH的内存，共有（）字节，若用存储容量位64k x 8bit的存储器芯片构成该内存空间，至少需要多少片？
CFFFF+1 = D0000;
D0000-A0000=30000 = 316⁴B;//因为内存按字节编址 所以单位是字节
32¹⁶B / 2¹⁰ =192KB;
192KB / 64K x 8bit = 3; //8bit = 1B
即 192KB /64 KB = 3；