计算机系统结构：存储系统层次与优化

"该资源是关于计算机系统结构的课件，重点讲述了存储系统。内容涵盖了存储系统的构成，包括主存储器、辅助存储器和通用寄存器组的作用，以及存储系统的层次结构，如高速缓冲存储器（Cache）、主存储器和辅助存储器。此外，还讨论了存储系统的三个关键参数：存储容量S、存储器速度T和存储器价格C。课件提到了存储系统的层次结构，从通用寄存器到脱机大容量存储器，每一层的速度、容量和价格都有所变化，遵循Ti<Ti+1, Si<Si+1, Ci>Ci+1的规律。存储系统的包含性和一致性原则也被提及，确保信息在不同层次间的同步。最后，课件介绍了通过并行访问和缓冲存储器来提升存储系统的性能以及频带宽度的概念，提出了解决频带平衡的方法。" 在计算机系统中，存储系统扮演着至关重要的角色，它负责存储和管理程序及数据。主存储器，即内存，是系统中直接与CPU交互的部分，用于存放当前运行的程序和数据。而辅助存储器，如硬盘，通常具有更大的容量，但访问速度较慢，用于存储等待运行的程序和长期数据。通用寄存器组是一组快速访问的存储单元，用来暂存频繁使用的数据，以提高计算效率。 存储系统的层次结构是为了平衡速度、容量和成本。从顶层的高速缓存（Cache）到底层的辅助存储器，每一层都有其特定的性能指标，如访问速度和容量。高速缓存能提供快速的数据访问，但容量有限；主存储器的容量大于Cache，速度稍慢；辅助存储器容量最大，但访问速度最慢。这种层次结构通过包含性确保信息的一致性，当信息在不同层级间移动时，副本会得到更新以保持一致。 为了提高整体存储性能，存储系统常常采用并行访问技术，比如多体并行访问存储器，这使得在单个主存周期内能读写更多数据。同时，使用缓冲存储器，如指令缓存、读写缓存，可以进一步优化数据传输速率。频带宽度是衡量存储系统性能的重要指标，表示单位时间内能处理的数据量，通过并行访问、交叉访问等手段可以提升频带宽度，实现存储系统的频带平衡。