为什么要配置层次式存储器？

层次式存储器是一种将存储器按照速度、容量、成本等因素分为若干层次的存储器系统。具体来说，层次式存储器通常由高速、小容量的存储器作为一级缓存，中速、中容量的存储器作为二级缓存，低速、大容量的存储器作为主存储器，以及更大容量的辅助存储器（如硬盘）等组成。

配置层次式存储器的主要目的是提高计算机系统的性能。一方面，高速缓存可以快速地响应处理器的读写请求，减少了等待时间，提高了计算机系统的运行速度。另一方面，由于高速缓存的容量较小，无法容纳所有需要的数据，因此需要中速缓存、主存储器、辅助存储器等不同层次的存储器作为补充，以满足不同的存储需求。这样可以有效地提高存储器的总容量，并且避免了主存储器和辅助存储器的频繁访问，大大提高了计算机系统的性能。

相关问题

什么是虚拟存储器？如何实现分页虚拟存储器？

虚拟存储器是一种计算机内存管理技术，它可以使得运行的程序看起来好像有比实际存在的物理内存更多的内存可用。虚拟存储器将内存空间分为多个页（page），并将页映射到物理内存或磁盘上。当程序访问一个不在物理内存中的页时，操作系统会将其从磁盘上读取到内存中。

分页虚拟存储器的实现需要将程序的地址空间划分为固定大小的页，通常为4KB或8KB。每个页都有一个唯一的页号，对应一个物理内存或磁盘上的页框（page frame）。当程序访问一个虚拟地址时，操作系统会根据其页号和页内偏移量找到对应的物理地址。如果该页不在物理内存中，则需要将其从磁盘上读取到一个空闲的页框中，并更新页表中的页号到页框的映射关系。

当物理内存不足以容纳所有需要的页时，操作系统需要使用页面置换算法将一些页从内存中换出到磁盘上，以便为新的页腾出空间。常见的页面置换算法有最近最少使用算法（LRU）和时钟算法（Clock）等。

总之，分页虚拟存储器可以有效地扩展计算机的内存容量，提高多任务处理能力和系统的整体性能。

什么是虚拟存储器？页式系统如何实现虚拟存储？

虚拟存储器是一种计算机内存管理技术，它使得操作系统能够将进程所需要的全部地址空间暂时存储在外部存储器上，而不是全部存储在内存中。虚拟存储器技术使得多个进程能够共享系统内存，并且允许运行大于物理内存的程序。

页式系统是虚拟存储器的一种实现方式。在页式系统中，进程的地址空间被划分成大小相等的页（Page），而物理内存也被划分成相同大小的页框（Page Frame）。当进程需要访问内存时，需要将逻辑地址转换为物理地址。这个转化过程需要使用页表（Page Table）来完成。

当进程访问一个不在物理内存中的页时，会触发一个缺页异常（Page Fault），操作系统会根据页表信息将该页从磁盘上读入到内存中的一个空闲页框中，然后再重新执行之前的指令。这个过程称为页面置换（Page Replacement）。

通过页式系统实现虚拟存储，能够使得进程能够访问大于物理内存的地址空间，从而提高了系统的利用率和效率。同时，页式系统还可以实现内存保护、共享和动态重定位等功能。