存储系统

存储器分类与层次结构

• 主存储器（内存）： 直接与CPU交换数据，速度快，容量有限，断电丢失数据（如DRAM、SRAM）。
• 辅存储器： 容量大，速度慢，断电不丢失（如硬盘、SSD、U盘、光盘等）。
• 高速缓冲存储器（Cache）： 位于CPU与主存之间，速度接近CPU，容量小，用于缓解"瓶颈效应"。
• 虚拟存储器： 利用磁盘空间扩展主存容量，实现"以小博大"，支持多任务。

存储层次结构

• 寄存器 > Cache > 主存 > 辅存，速度递减，容量递增，成本递减。
• 多级Cache（L1/L2/L3）进一步提升系统性能。

存储系统原理与性能指标

• 存储容量： 存储器能存储的信息总量，单位为字节（B）、千字节（KB）、兆字节（MB）等。
• 存取速度： 包括存取周期、存取时间、带宽等。
• 命中率： Cache/虚拟存储中，CPU访问命中Cache/主存的概率，命中率高则性能好。
• 平均访问时间： 结合命中率和各级存储速度计算。

Cache工作原理

• 采用"局部性原理"（时间局部性、空间局部性）提升命中率。
• 常见映射方式：直接映射、全相联、组相联。
• 替换算法：LRU、FIFO、随机等。

虚拟存储器原理

• 采用分页、分段或段页式管理，支持进程隔离和内存扩展。
• 缺页中断、页面置换算法（如LRU、FIFO）。