存储器层次结构

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存储层次是在电脑架构储存系统阶层的排列顺序。每一层于下一层相比都拥有较高的速度和较低延迟性,以及较小的容量(也有少量例外,如AMD早期的Duron CPU)。大部分现今的中央处理器的速度都非常的快。大部分程序工作量需要记忆体访问。由于高速缓存的效率和记忆体传输位于阶层中的不同等级,所以实际上会限制处理的速度,导致中央处理器花费大量的时间等待记忆体I/O完成工作。

大部分电脑中的存储层次如下四层:

  1. 寄存器–可能是最快的访问。在32位处理器,每个寄存器就是32位。x86处理器共有16个寄存器。
  2. 高速缓存(L1-L3:SRAM、L4:DRAM
    1. 第一级高速缓存(L1)–通常访问只需要几个周期,通常是几十个KB。
    2. 第二级高速缓存(L2)–比L1约有2到10倍较高延迟性,通常是几百个KB或更多。
    3. 第三级高速缓存(L3)–比L2更高的延迟性,通常有数MB之大。
    4. 第四级高速缓存(L4)(不一定有)–CPU外部的DRAM,但速度较主记忆体高。
  3. 主记忆体DRAM)–访问需要几百个周期,可以大到数十GB。
  4. 磁盘储存–需要成千上万个周期,容量非常大。

参考