简述现代计算机常用的三级存储体系
三级结构的存储器
具有多层次、分级存储的特点， 能够提高存储器的访问速度和容 量，满足计算机不同层次存储需 求。
三级结构存储器的分类
根据存储介质
可分为半导体存储器、磁表面存储器 和光学存储器等。
根据访问方式
可分为随机访问存储器和顺序访问存 储器。
三级结构存储器的重要性
提高存储器性能
01
通过多层次、分级存储，三级结构存储器能够提高存储器的访
用于提供高可用性和高性能的存储服务。
嵌入式系统内存
用于存储嵌入式系统的程序和数据。
辅助存器的应用场景
硬盘驱动器
用于长期存储大量数据和程序，如操作系统、应用程序和文件。
固态驱动器
用于提高硬盘的读写速度和耐用性。
外部存储设备
如U盘、移动硬盘、SD卡等，用于便携式数据存储和备份。
05
CATALOGUE
固态硬盘
固态硬盘的容量介于闪存存储器和机械硬盘之间，常见的有256GB 、512GB等，价格也相对较高。
价格比较
闪存存储器
闪存存储器的价格较高， 因为其制造成本较高。
机械硬盘
机械硬盘的价格较低，因 为其制造成本较低。
固态硬盘
固态硬盘的价格介于闪存 存储器和机械硬盘之间， 因为其制造成本也介于两 者之间。
04
CATALOGUE
三级结构存储器的应用场景
高速缓存的应用场景
CPU缓存
用于存储CPU最近使用过的指令和数据，提高访问速 度。
GPU缓存
用于存储图形数据，加速图形渲染。
网络缓存
用于存储网页内容，减少网络带宽消耗和访问延迟。
主存储器的应用场景
计算机内存
用于存储正在运行或近期运行的程序和数据。
4901061《计算机组成原理》(周建敏)414-9答案
第1章计算机系统概论1．简答题（1）计算机硬件包括哪些基本功能部件？为什么要有这些部件？答：计算机的最基本的功能部件是运算器、存储器、控制器、输入单元和输出单元。
计算机的基本功能就是存储和处理外部世界的信息并在需要的时候向外界提供这些信息。
为了完成这些基本功能，要求计算机能够自动地输入信息、输出信息、存储信息以及处理信息。
计算机的基本部件就是根据这些要求设置的，分别用一个部件完成上述个功能，完后用一个控制器实现上述功能的自动化。
（2）简述现代计算机常用的三级存储体系。
答：CPU能按存储单元地址直接访问主存（内存）；增加高速缓存（Cache）的目的是为了提高速度，解决CPU与主存之间速度不匹配的矛盾；增加辅存（外存）的目的是弥补主存容量的不足。
（3）运算器中有哪些寄存器？答：运算器中有存放操作数和运算结果的寄存器，包括移位寄存器和若干通用寄存器。
（4）计算机软件有哪些类型？答：计算机软件一般可分为系统软件和应用软件两类。
系统软件是整个计算机系统的一部分，为用户操作计算机以及应用软件的运行提供一个方便的界面。
主要的系统软件有两类，一类是操作系统软件，负责计算机系统的运行控制；另一类是对程序设计语音进行处理的软件，包括编译程序解释程序、汇编程序等。
应用软件是完成用户所需功能的软件，专门为解决某文字处理软件、游戏软件等都属于应用软件。
（5）为什么说计算机的硬件和软件在功能上是等价的？答：因为计算机系统绝大部分硬件的功能可以用软件实现，软件的功能也可以用硬件来实现。
例如，浮点运算功能，早期的计算机中没有浮点运算部件，在这些计管机中实现浮点数据的运算是靠软件进行，现在计算机中都采用了硬件浮点运算部件。
可见计算机功能的这两种实现在逻辑上是等效的，其区别在于速度、成本、可靠性、存储容量、变更周期等因素。
2．改错题（1）现在的数字计算机系统的硬件都是由超大规模集成电路以及机电一体的外围设备构成的。
（2）运算器可以对数据进行算术运算和逻辑运算。
5章-三级结构的存储器
S
=1 =1
=1 =0
=0 =1 0 1 截止 导通 见191页图5.4 高灵敏放大器
假如电容CS已经充满电，为“1”状态，就使 D端为“1”，T4导通，D1=0。 假如电容CS未充电，为“0”状态，就使 D端为“0”，T4截止，D1=1。
写数据过程如下：
写“1”： 使字线为“1”，T管 导通，当数据线为“0” 时，电源向电容Cs冲电， Cs冲满电时，为写“1”。 写“0”：
为“1” 为 “1”
T导通 T导通
使字线为“1”，T管 导通，当数据线为“1” 时，电容Cs经T管、数据 线、电源进行放电，Cs 放完电时，为写“0”。
Cs放电 电容充电
控制总线：用来传送控制命令。控制总线的工作周期可以包
括：主存储器读周期、主存储器写周期、I/O设备读周期、 I/O 设备写周期。 如果计算机系统中使用了不同读写速度的主存储器，在 CPU发出读写主存储器的命令后，CPU不知道读写操作完成的 时刻，可以由主存储器本身提供读写完成的回答信号。称异 步运行方式。
如：SDRAM 的 PC100、PC133；
还有 DDR SDRAM 的 PC1600、PC2100、PC2700、PC3200、PC3500、PC3700； 以及 RDRAM 的 PC600、PC800 和 PC1066 等。
一、SDRAM 传输标准
1) PC100 PC100 是 JEDEC 和英特尔共同制订的一个 SDRAM 内存条的标准， 符合该标准的内存都称为 PC100，其中的 100 代表该内存工作频率可达 100MHz。 2) PC133 PC133 是威盛公司联合了三星、现代、日立、西门子、和 NEC 等数家著 名 IT 厂商联合推出的内存标准，其中的 133 指的是该内存工作频率可达 133MHz。PC133 SDRAM 的数据传输速率，可以达到 1.06GB/s。
计算机三级存储体系
三级缓存是为读取二级缓存后未命中旳数据设 计旳—种缓存，在拥有三级缓存旳CPU中，只有约5% 旳数据需要从内存中调用，这进一步提升了CPU旳效 率。其运作原理在于使用较迅速旳储存装置保存一 份从慢速储存装置中所读取数据且进行拷贝，当有 需要再从较慢旳储存体中读写数据时，缓存(cache) 能够使得读写旳动作先在迅速旳装置上完毕，如此 会使系统旳响应较为迅速。
四小组第二次讨论报告
计算机三级存储体系
first
Introduction:
一级缓存都内置在CPU内部并与CPU同 速运营，能够有效旳提升CPU旳运营效率。 一级缓存越大，CPU旳运营效率越高，但 受到CPU内部构造旳限制，2 CACHE)出现是为了协调一级
缓存与内存之间旳速度。二级缓存比一级缓存 速度更慢，容量更大，主要就是做一级缓存和 内存之间数据临时互换旳地方用。实际上，目 前Intel和AMD处理器在一级缓存旳逻辑构造设 计上有所不同，所以二级缓存对CPU性能旳影 响也不尽相同。
丢失”旳特征。
QUESTION:
计算机为何要使用三级存储体 系?
second
计算机旳三级存储系统处理 存储器速度、容量、价格三者之 间旳矛盾，而且提升了CPU访存速 度，改善了系统旳总体性能。
谢谢观看！
• 高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处 理器旳速度匹配问题；辅助存储器用来扩大 存储空间。
CPU、处理器、内存、外 存、寄存器、缓存旳区别
1、CPU：Central Process Unit中央处理器单元，即CPU属于处理器。 2、CPU中有寄存器，所以寄存器“外旳存速”度。最快！内存、外存统称为CPU旳 3、高速们缓之存间是速存度储不在匹C配P旳U中矛旳盾，，它使是得介内于存C访P问U与CP内U存旳知时己候旳较，快以。缓解它 4、缓存是指在以内缓存解中C划P分U与出外一设块处区理域速用度于不存匹储配常旳使问用题旳。输入输出数据， （ 内5存内、具存CP有、U“外与掉存（电）内信是存息指、全对外部存存消储）失器是”旳不旳划同特分旳征，概，内念而存，外旳C存速PU则度是具较一有外种“存独掉旳立电速旳信度概息快念也，，不而而会且
计算机体系结构中的存储器层级
计算机体系结构中的存储器层级计算机体系结构是指计算机硬件系统中相互关联的各个组成部分及其之间的工作方式和结构。
在计算机体系结构中，存储器层级是一个关键组成部分。
存储器层级是指计算机内存的不同层次，按照速度和成本的不同，从高速、小容量的寄存器到低速、大容量的辅助存储器，构成了一个层次结构。
本文将探讨计算机体系结构中的存储器层级及其作用。
1. 寄存器寄存器是CPU内部最快的一级存储器，用于存储指令、数据和地址等临时数据。
寄存器位于CPU的芯片内部，访问速度非常快，通常可以在一个时钟周期内完成数据的读写操作。
由于寄存器的容量有限，一般只能存储一小部分数据，但它们对CPU的运行至关重要，可以提供快速的数据交换和运算。
2. 高速缓存高速缓存是位于CPU和内存之间的一级高速存储器。
它的主要作用是提供CPU近期使用的数据和指令，以加快访问速度。
高速缓存的容量比寄存器大，可以存储更多的数据。
高速缓存通常分为多级，例如L1、L2和L3缓存，其中L1缓存离CPU最近，速度最快，而L3缓存离CPU最远，速度较慢。
3. 内存内存是计算机中主要的存储介质，它能够存储正在使用的程序和数据。
内存的访问速度比较快，但相对于寄存器和高速缓存来说仍然较慢。
内存的容量相对较大，通常以GB为单位。
内存按照地址进行划分，并且能够被CPU直接寻址，但需要通过内存控制器进行数据的读写操作。
4. 辅助存储器辅助存储器包括磁盘、固态硬盘（SSD）和光盘等，它们位于计算机内部或外部，用于长期存储数据和程序。
辅助存储器的容量非常大，可以达到TB级别。
相比于其他存储器层级，辅助存储器的访问速度较慢，但它具有非常重要的持久性特征，即使计算机断电，数据也能得到保留。
存储器层级的设置是为了平衡计算机处理器的速度和存储器的容量。
高速存储器层级可以提供快速的数据访问，以满足CPU的运算需求；而容量较大的存储器层级可以存储更多的数据，保证程序的正常运行。
同时，存储器层级也有助于节省成本，因为高速存储器的成本显然比较贵，而容量较大的存储器成本比较低。
计算机中的存储器层次结构及其特点是什么
计算机中的存储器层次结构及其特点是什么计算机的存储器层次结构是指由多个不同速度和容量的存储器组成的层次化结构，其目的是在满足性能和成本的要求下，提供高效的数据存储和访问。
存储器层次结构包括高速缓存、主存储器和辅助存储器，每个层次的存储器都有其特定的特点和用途。
1. 高速缓存高速缓存是位于计算机中央处理器（CPU）内部的一种特殊存储器，用于存放最常用的数据和指令。
它具有以下特点：- 高速访问：由于其接近CPU，高速缓存能够以更快的速度提供数据，从而减少CPU的等待时间，提高系统性能。
- 小容量：高速缓存的容量相对较小，一般只能存储少量的数据和指令。
- 自动管理：高速缓存采用自动管理机制，通过缓存替换算法和预取策略来提高数据访问效率。
2. 主存储器主存储器属于计算机系统的核心组成部分，用于暂时存储正在执行的程序和数据。
主存储器具有以下特点：- 大容量：相比于高速缓存，主存储器的容量较大，可以存储更多的数据和指令。
- 较低的访问速度：相对于高速缓存，主存储器的访问速度慢一些，但仍然比辅助存储器快得多。
- 动态随机存取：主存储器采用动态随机存取存储器（DRAM）作为存储单元，具有读写功能。
3. 辅助存储器辅助存储器用于长期存储和备份数据和程序，其特点如下：- 大容量：辅助存储器具有非常大的容量，可以存储大量的数据和程序。
- 相对较慢的访问速度：辅助存储器的访问速度相对较慢，但它能够长期保存数据，并且可以进行离线操作。
- 持久性存储：与高速缓存和主存储器不同，辅助存储器是非易失性存储器，即断电后数据仍然会被保留。
通过这三个层次的存储器结构，计算机系统能够根据数据的访问频率和容量需求进行智能管理和分配，从而提高系统性能和运行效率。
高速缓存作为最接近CPU的快速存储器，能够快速提供数据，减少CPU的等待时间。
主存储器作为快速存取存储器，存储正在执行的程序和数据。
而辅助存储器则用于长期保存数据和进行离线操作。
总结起来，计算机中的存储器层次结构通过高速缓存、主存储器和辅助存储器的组合，实现了性能和成本的平衡。
常见存储设备的三种类型
常见存储类设备的三种类型1 常见存储类型对于企业存储设备而言，根据其实现方式主要划分为DAS、SAN和NAS三种，分别针对不同的应用环境，提供了不同解决方案。
（区别见图2）图1三种存储技术比较1.1 DASDAS（Direct Attach STorage）：是直接连接于主机服务器的一种储存方式，每一台主机服务器有独立的储存设备，每台主机服务器的储存设备无法互通，需要跨主机存取资料时，必须经过相对复杂的设定，若主机服务器分属不同的操作系统，要存取彼此的资料，更是复杂，有些系统甚至不能存取。
通常用在单一网络环境下且数据交换量不大，性能要求不高的环境下，可以说是一种应用较为早的技术实现。
1.2 SANSAN（Storage Area Network）：是一种用高速（光纤）网络联接专业主机服务器的一种储存方式，此系统会位于主机群的后端，它使用高速I/O 联结方式，如SCSI, ESCON 及Fibre- Channels。
一般而言，SAN应用在对网络速度要求高、对数据的可靠性和安全性要求高、对数据共享的性能要求高的应用环境中，特点是代价高，性能好。
例如电信、银行的大数据量关键应用。
1.3 NASNAS（Network Attached Storage）：是一套网络储存设备，通常是直接连在网络上并提供资料存取服务，一套NAS 储存设备就如同一个提供数据文件服务的系统，特点是性价比高。
例如教育、政府、企业等数据存储应用。
2 三种技术比较以下，通过表格的方式对于三种存储技术进行一个简单的比较。
表格1 三种技术的比较录像存储录像存储是指将监控图像录制下来，并以文件形式存储在存储设备中，并可在以后随时被读出回放。
存储的实现有多种模式，包括DAS（直连存储）、SAN（存储区域网）和NAS（网络存储）等。
DAS就是普通计算机系统最常用的存储方式，即将存储介质（硬盘）直接挂接在CPU的直接访问总线上，优点是访问效率高，缺点是占用系统总线资源、挂接数量有限，一般适用于低端PC系统。
计算机常用的三级存储体系
计算机常用的三级存储体系在我们日常生活中，存储东西真的是一门大学问。
想想看，你的手机里存着多少照片、视频，还有那些有用的文件。
每次看着满满当当的存储空间，心里总会冒出一个疑问：这些数据到底是怎么管理的？说到这里，咱们就不得不提到计算机的三级存储体系。
这个名字听上去高大上，其实说白了就是存储数据的不同层次，简单易懂又能让你对计算机有更深的了解。
让我们聊聊一级存储，也就是咱们常说的“寄存器”和“缓存”。
嘿，你可以把它想象成一个快速的小仓库，里面储存着最常用的数据和指令。
就像你在厨房里常用的调料罐，盐、糖、酱油总是放在手边，想用就能立刻拿到。
寄存器是CPU里的一部分，速度飞快，几乎可以说是计算机里的“超跑”。
缓存则稍微大一些，但也得非常迅速。
哎呀，这俩东西的速度和效率，简直能让你忍不住拍手叫好。
然后就是二级存储，咱们通常称为“主存”或“内存”。
这个就像是你的冰箱，虽然没有那么快，但却能存放大量的数据。
你想想，冰箱里有多少东西能让你一顿饭不愁？同样，内存中储存着程序运行时所需的数据和指令。
这部分存储可以随时读写，非常灵活。
不过，记住了，内存里的数据一旦断电就全没了，和那冰箱里的食物一样，过期了就得扔掉，真是让人心疼。
再往下就是三级存储，咱们称它为“外部存储”或“磁盘存储”。
这一层就像是你家里的仓库，可以放下超多的东西。
外部存储包括硬盘、固态硬盘、U盘等等。
这些家伙的容量大得惊人，能够装下你一辈子的视频、音乐和文件。
说到这里，你肯定会想，哎，为什么不把所有东西都放在外部存储里呢？哈哈，问题就在于速度。
外部存储的读写速度相比内存和缓存慢得多，这就像你去仓库找东西，总得花点时间才能翻到那个你想要的文件。
你看，这三级存储就像一座金字塔。
最上面的是寄存器，速度快但容量小；中间是内存，速度和容量中等；最下面是外部存储，容量大但速度慢。
这种分层存储的方式，可以让计算机在运行时既能高效又能节省资源，真是聪明绝顶的设计。
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简述现代计算机常用的三级存储体系
现代计算机常用的三级存储体系是指计算机内存的三个层次，包括高
速缓存（Cache）、主存储器（Main Memory）和辅助存储器（Auxiliary Storage），每个层次的存储器速度和容量不同，以及在计算机中的作用
也不同。
下面将分别对这三个层次进行详细说明。
1. 高速缓存（Cache）
高速缓存是位于中央处理器（CPU）和主存储器之间的一层存储器，
其作用是临时存储处理器频繁使用的数据或指令，以提高处理器的访问速度。
高速缓存的特点是速度非常快，可以与CPU进行同步操作，并且容量
较小。
高速缓存采用的是容量较小但速度非常快的SRAM（Static Random Access Memory）或DRAM（Dynamic Random Access Memory）来存储数据。
高速缓存采用了一种称为“局部性原理”的策略，根据程序访问数据
和指令的局部性特征，预先将可能用到的数据和指令存储到高速缓存中，
当CPU需要访问数据或指令时，首先在高速缓存中查找，如果找到则直接
返回，从而避免了频繁访问主存储器的延迟。
2. 主存储器（Main Memory）
主存储器是计算机中的主要存储器，通常是指随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），它可以直接被CPU访问。
主存的特点
是速度相对较快（相比辅助存储器），容量较大。
主存储器存储的是当前
运行的程序和数据，存储的内容会随着程序的加载和运行而不断变化。
主存储器一般采用的是DRAM，其存储单元是由电容和晶体管构成的。
DRAM的数据是以电容的充放电状态表示的，因此对DRAM的访问速度受限
于电容的充放电时间，相对较慢。
3. 辅助存储器（Auxiliary Storage）
辅助存储器能够永久保存数据，即使计算机断电也不会丢失数据。
它
通常用于存储操作系统、应用程序和用户数据等，在程序需要执行或大量
数据需要读写时，会从辅助存储器中加载到主存储器中进行处理。
辅助存
储器的访问速度较慢，但容量大，适合存储大量的数据和程序。
在实际计算机系统中，还有一些其他的存储层次，如二级缓存、虚拟
内存等，它们对于提高计算机系统的性能和扩展存储容量起着重要的作用。
但无论是哪个层次的存储器，都是为了满足计算机对存储和访问数据的需求，通过不同的存储层次的组合和优化，可以提高计算机的运行速度和存
储容量，提升整个系统的性能。