软件设计师设计笔记：计算机硬件知识框架（2）

目录

三、存储体系结构

1．高速缓存单元

2. 主存储器（主存）

四、可靠性评估方法

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三、存储系统架构设计

分层存储体系

存储规模由小至大依次为：寄存器 → 高速缓存 → 主存 → 辅助存储

高速缓存并非系统运行的必要组件，主存可以直接与CPU进行数据交互，但其访问速度较为迟缓。通常情况下，高速缓存的存储容量以千字节或兆字节为单位，而主存的容量则以吉字节为计量标准。高速缓存中所保存的数据仅为主存中极小一部分内容。

1．Cache

Cache的核心功能在于提升CPU数据的输入输出效率，从而突破冯·诺依曼架构中CPU与存储系统之间数据传输带宽的限制。在计算机存储体系结构中，Cache是访问速度最快的层级。通过引入Cache来优化系统性能的理论基础是程序的局部性原理。由于CPU与主存之间存在数据传输带宽的瓶颈，因此在二者之间配置了高速缓冲存储器（Cache），其访问速度通常高于内存，从而提高整体运行效率。然而，由于制造成本较高，Cache的容量远小于内存。此外，Cache属于一种相联存储器（即按内容进行存储和访问的设备）。

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