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三、存储体系

（一） 存储层次的形成及评价

1.存储层次的形成

由于速度快的存储器价格贵，容量就不能做得太大;而价格低的存储器容量可能做得很大，但它的存取速度却比较慢。因此，在综合考虑容量、速度、价格的基础上，人们建立了能满足系统对存储器在性能与价格两方面要求的存储组合，称为存储层次（memory hierarchy）。存储层次由若干层组成，高层存储器更小、更快、每字节价格也更贵，低层存储器则更大、更慢、价格也更便宜，任何相邻两层之间的关系都是如此。此外，高层的数据都是低层数据的子集，也就是说所有的数据都能在最底层中找到。

2.存储体系的依据

实现存储体系的依据是局部性原理。我们已经知道有两种类型的局部性:时间局部性是指当前访问的项目在最近的将来还会访问;空间局部性是指某地址附近的内容可能会被一起访问。这就是说，在主存储器内，顺序执行的程序和数据往往在一段时间内集中分布在某个局部或者在同一时刻内出现在邻近的区域内。这是计算机程序所共有的特性，它也称为程序或数据的局部性，或称访问的局部性。这种局部性乃是存储器逻辑地址可预测性的基础，也是多级存储体系能成功运行的依据。尤其是为实现Cache提供了理论根据，即在某一段时间内，可以集中访问小容量的Cache，而且，当Cache需要从主存读取信息时，不是只读一条指令或一个数据，而是把该单元所在的主存的某一局部区域的内容都读入Cache。

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