内外存储器缓存内存虚拟内存-课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2007年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,*,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,1,存储器,内存,储器,外存,储器,1,缓存,2,内存,3,显存,4,硬盘,5,光驱,6,闪存,0-5,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容1存储器内存外,1,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,2,内存储器,微型计算机的内存储器是由半导体器件构成的。从使用功能上分，有随机存储器（,Random Access Memory,，简称,RAM,），又称读写存储器；只读存储器（,Read Only Memory,，简称为,ROM,）。,1,随机存储器（,Random Access Memory,）,RAM,有以下特点：可以读出，也可以写入。读出时并不损坏原来存储的内容，只有写入时才修改原来所存储的内容。,断电后，存储内容立即消失,，即具有易失性。,RAM,可分为,动态（,Dynamic RAM,）,DRAM,的集成度高，主要用于大容量内存储器；,静态（,Static RAM,）,SRAM,存取速度快，主要用于高速缓冲存储器。,2,只读存储器,(Read Only Memory),ROM,是只读存储器。顾名思义，它的特点是只能读出原有的内容，不能由用户再写入新内容。原来存储的内容是采用掩膜技术由厂家一次性写入的，并永久保存下来。它一般 用来存放专用的固定的程序和数据。,不会因断电而丢失。,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容2内存储器微型,2,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,3,外存储器,内存储器的特点,:,最突出的特点是存取速度快，但是容量小、价格贵；,内存储器用于存放那些立即要用的程序和数据；,外存储器的特点,:,容量大、价格低，但是存取速度慢。,用于存放暂时不用的程序和数据。,外存储器也属于输入输出设备，,它只能与内存储器交换信息，不能被计算机系统的其它部件直接访问。,外存储器主要有磁盘存储器、磁带存储器和光盘存储器。磁盘是最常用的外存储器，通常它分为软磁盘和硬磁盘两类。,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容3外存储器 内,3,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,4,缓存,Cache,缓存定义,缓存作用,工作原理,缓存分类,缓存命中,L1,VS,L2,二级缓存,AMD,缓存与英特缓存区别,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容4缓存Ca,4,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,5,一、缓存定义,CPU,缓存（,Cache Memory,）是位于,CPU,与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但交换速度快。,在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内,CPU,即将访问的，当,CPU,调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。,由此可见，,在,CPU,中加入缓存是一种高效的解决方案，这样整个内存储器（缓存,+,内存）就变成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统了,。,缓存对,CPU,的性能影响很大，主要是因为,CPU,的数据交换顺序和,CPU,与缓存间的带宽引起的。,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容5一、缓存定义,5,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,6,二、缓存作用,缓存,是为,CPU,和内存在数据交换时提供一个高速的数据缓冲区,缓存（,Cache,）中存储数据，对缓存中的数据进行访问，可以提高平均访问时间，提高了数据的传输速度。因为随着时间的变化，被访问得最频繁的数据不是一成不变的，也就是说，刚才还不频繁的数据，此时已经需要被频繁的访问，刚才还是最频繁的数据，现在又不频繁了，所以说,缓存中的数据要经常按照一定的算法来更换，这样才能保证缓存中的数据是被访问最频繁的,。,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容6二、缓存作用,6,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,7,三、工作原理,缓存的工作原理是当,CPU,要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给,CPU,处理；如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给,CPU,处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。,虚拟内存说穿了就是把内存中的信息分出去一部分存在硬盘上,。缓存的目的是加快系统的速度，而虚拟内存技术是为了使更多的程序能够在有限的内存中运行,。,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容7三、工作原理,7,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,8,四、缓存分类,CPU,缓存,位于,CPU,与内存之间的临时存储器，,磁盘缓存,磁盘缓存,又称为虚拟缓存，它的读,/,写速度比管理磁介质快得多，是改善硬盘性能的主要手段。在硬盘空闲时会把数据预先存入缓存，一旦程序请求到此段资料，可以马上从缓存中得到，无须再读,/,写硬盘，特别是连续存取的操作之中，,Cache,能够极大地提高系统的整体速度。,磁盘缓存分为读缓存和写缓存,读缓存是指，操作系统为已读取的文件数据，在内存较空闲的情况下留在内存空间中（这个内存空间被称之为,“,内存池,”,），当下次软件或用户再次读取同一文件时就不必重新从磁盘上读取，从而提高速度。,写缓存实际上就是将要写入磁盘的数据先保存于系统为写缓存分配的内存空间中，当保存到内存池中的数据达到一个程度时，便将数据保存到硬盘中。这样可以减少实际的磁盘操作，有效的保护磁盘免于重复的读写,显示缓存,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容8四、缓存分类,8,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,9,四、缓存分类,三、显示缓存,显示缓存,Link title,显示缓存也就是通常我们所说的,“,显存,”,。显示卡必须有显示缓存才能显示，显示缓存越大，显示卡能达到的显示色彩和分辨率就会越高，显示速度也就越快。,大缓存对于专业的图形图像工作人员来说非常重要。因为提高色彩和分辨率都要占显示内存，所以要提高分辨率就得牺牲色彩，而提高色彩的话分辨率就不能很高。我们要想同时提高分辨率和色彩，唯一的方法就是增加显示缓存。,智能显示缓存管理技术 智能显示缓存管理技术,Dynamic Video Memory Technology(DVMT),。这个独特的技术可让我们设置多种显示缓存分配方案：包括有,Fixed Memory,（固定模式）、,DVMT Memory,（动态分配模式）、以及用前两者结合的,“,Fixed+DVMT,”,Memory,。,Fixed Memory,：是一种预设固定缓存容量大小的模式，根据系统的内存容量，我们可以选择,24MB,到,127MB,的固定显示缓存。,DVMT Memory,是一种动态缓存占用技术，它可根椐工作的需求，让系统自行管理缓存的大小，最高可以设置,224MB,的缓存容量。,“,Fixed+DVMT,”,Memory,：该模式是前者的结合，一种固定和动态结合的缓存设定方式。,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容9四、缓存分类,9,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,10,五、缓存命中,定义：,CPU,在缓存中找到有用的数据被称为命中，当缓存中没有,CPU,所需的数据时（这时称为未命中），,CPU,才访问内存。,从理论上讲，在一颗拥有二级缓存的,CPU,中，读取一级缓存的命中率为,80%,。也就是说,CPU,一级缓存中找到的有用数据占数据总量的,80%,，剩下的,20%,从二级缓存中读取。由于不能准确预测将要执行的数据，读取二级缓存的命中率也在,80%,左右（从二级缓存读到有用的数据占总数据的,16%,）。,那么还有的数据就不得不从内存调用，但这已经是一个相当小的比例了。目前的较高端的,CPU,中，还会带有三级缓存，它是为读取二级缓存后未命中的数据设计的,种缓存，在拥有三级缓存的,CPU,中，只有约,5%,的数据需要从内存中调用，这进一步提高了,CPU,的效率。,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容10五、缓存命,10,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,11,六、,L1 cache VS L2 cache,用于存储数据的缓存部分通常被称为,RAM,，掉电后其中信息就会消失。,RAM,又分两种（静态,RAM(SRAM),和动态,RAM(DRAM),）。,CPU,的,L1,级缓存,通常都是静态,RAM,，速度非常的快，但是静态,RAM,集成度低,(,存储相同的数据，静态,RAM,的体积是动态,RAM,的,6,倍,),，而且价格也相对较为昂贵,(,同容量的静态,RAM,是动态,RAM,的四倍,),。,高速动态,RAM,做为,L2,级缓存,。高速动态,RAM,速度要比常规动态,RAM,快，但比原来的静态,RAM,缓存慢，而且成本也较为适中。一级缓存和二级缓存中的内容都是内存中访问频率高的数据的复制品,(,映射,),，它们的存在都是为了减少高速,CPU,对慢速内存的访问。二级缓存是,CPU,性能表现的关键之一，在,CPU,核心不变化的情况下，增加二级缓存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的,CPU,高低端之分往往也是在二级缓存上存在差异，,目前的较高端,CPU,中，还会带有,三级缓存,，它是为读取二级缓存后未命中的数据设计的,种缓存，在拥有三级缓存的,CPU,中，只有约,5%,的数据需要从内存中调用，这进一步提高了,CPU,的效率，,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容11六、L1,11,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,12,七、英特尔二级缓存,Core Duo,使用的核心为,Yonah,，它的二级缓存则是两个核心共享,2MB,的二级缓存。,共享式的二级缓存配合,Intel,的,“,Smart cache,”,共享缓存技术，实现了真正意义上的缓存数据同步，大幅度降低了数据延迟，减少了对前端总线的占用，性能表现不错，是目前双核心处理器上最先进的二级缓存架构。,今后,Intel,的双核心处理器的二级缓存都会采用这种两个内核共享二级缓存的,“,Smart cache,”,共享缓存技术。,内核,1,2M L2,共享,内核,2,内核,1,1M L2,内核,2,1M L2,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容12七、英特尔,12,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,13,七、,AMD,二级缓存,Athlon 64 X2 CPU,的核心主要有,Manchester,和,Toledo,两种，他们的二级缓存都是,CPU,内部两个内核具有互相独立的二级缓存，,处理器内部的两个内核之间的缓存数据同步是依靠,CPU,内置的,System Request Interface(,系统请求接口，,SRI),控制，传输在,CPU,内部即可实现。,优点：不但,CPU,资源占用很小，而且不必占用内存总线资源，数据延迟也比,Intel,的,Smithfield,核心和,Presler,核心大为减少，协作效率明显胜过这两种核心。,不足：由于这种方式仍然是两个内核的缓存相互独立，从架构上来看也明显不如以,Yonah,核心为代表的,Intel,的共享缓存技术,Smart Cache,。,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容13七、AMD,13,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,14,八、,AMD,与英特缓存区别,core,高速缓存,缓存,L2,AMD Athlon 64,M,M,M,M,M,CPU,CPU,M,M,M,M,CPU,内核,GMCH,缓存,L2,CPU,内核,CPU,内核,CPU,内核,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容14八、AMD,14,2019年上海和雍零售业务群人力资源部工作内容,15,内存的概念,内存广义的定义,用来存储程序和数据的部件。,内存狭义的定义,内存指的就是主板