计算机系统-存储器层次结构

存储

补充：内存和主存的区别，cache，寄存器之间的关系

1.     
寄存器：中央处理器内的组成部份。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，它们可用来暂存指令、数据和位址。在中央处理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。寄存器是CPU内部的元件，寄存器拥有非常高的读写速度，所以在寄存器之间的数据传送非常快。

2.    内存包含的范围非常广，一般分为只读存储器（ROM）、随机存储器（RAM）和高速缓存存储器（cache）。

3.     
Cache ：即高速缓冲存储器，是位于CPU与主内存间的一种容量较小但速度很高的存储器。由于CPU的速度远高于主内存，CPU直接从内存中存取数据要等待一定时间周期，Cache中保存着CPU刚用过或循环使用的一部分数据，当CPU再次使用该部分数据时可从Cache中直接调用,这样就减少了CPU的等待时间,提高了系统的效率。Cache的出现缓解了CPU和内存之间运算速度差异的情况。

金字塔结构

寄存器

高速缓存cache

内存ram

磁盘

脱机存储器

读取数据的流程：CPU  <— > 寄存器<— > 缓存<— >内存

寄存器的工作方式很简单，只有两步：（1）找到相关的位，（2）读取这些位。

内存的工作方式就要复杂得多：

（1）找到数据的指针。（指针可能存放在寄存器内，所以这一步就已经包括寄存器的全部工作了。）

（2）将指针送往内存管理单元（MMU），由MMU将虚拟的内存地址翻译成实际的物理地址。

（3）将物理地址送往内存控制器（memory controller），由内存控制