存储系统是计算机体系结构中的重要一环。本章首先从系统结构的角度介绍存储系统的原理，然后介绍两个典型的存储系统：虚拟存储系统和Cache存储系统。
1．存储系统原理
存储系统的定义是：两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来成为一个系统。存储系统对应用程序员透明，并且，从应用程序员的角度看，它是一个存储器，这个存储器的速度接近速度最快的那个存储器，存储容量与容量最大的那个存储器相等或接近，单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。
计算机的使用者希望存储器的容量要大、速度要快，价格要便宜，存储系统就能够达到这些要求，Cache存储系统的主要目标是为了提高存储器的速度，而虚拟存储系统的主要目标是为了增加存储器的存储容量。
在容量、速度和价格这3个参数中，速度是关键，为了提高存储系统的等效速度，引入了命中率和访问效率的概念。
本节的要求是：首先弄清存储系统的一些基本概念，在此基础上能够分析、计算存储系统的主要性能参数。
2、虚拟存储系统
虚拟存储系统是现代操作系统的一个基本特征，是实现多进程的基础技术。虚拟存储系统使用硬盘中的一部分空间作为内存的交换区，通过MMU的管理，形成了对用户透明的内存容量近乎无限的存储子系统。
首先，结合页式虚拟存储器，要了解虚拟存储系统的基本原理，
然后，学会3种虚拟存储器地址映象及变换方法，并了解他们的优缺点。
本节的重点有：
(1)加快内部地址变换的方法，这是虚拟存储系统能够实用化的关键；
(2)虚拟存储系统的页面替换算法：FIFO，LFU，LRU。
3、Cache存储系统
Cache是为了平滑处理机和内存处理速度差别的一种手段。它和内存之间的关系，非常类似与内存和硬盘交换区之间的关系，其机理也和虚拟内存大致相同。所不同的是，cache全部使用硬件实现，对操作系统是透明的。
首先，根据不同的地址映象和变换方法，有全相联、直接映象和组相联等几种不同的Cache存储系统，要了解这3种Cache存储系统的原理和优缺点。
其次，要了解Cache的页面替换算法，主要算法有：轮换法，LFU，堆栈法等。
最后，要弄清提高Cache系统性能的方法和在单处理机系统中维护Cache一致性的主要方法。
本节的重点是组相联方式中地址映象及变换方法。
|