Иерархическая структура памяти

Иерархическая структура памяти является традиционным решением проблемы хранения больших объемов данных (рис. 5.1). На самом верху иерархии нахо­дятся регистры процессора. Доступ к регистрам осуществляется быстрее всего. Дальше идет кэш-память, объем которой сейчас составляет от 32 Кбайт до не­скольких мегабайтов. Затем следует основная память, которая в настоящее вре­мя может вмещать от 16 Мбайт до десятков гигабайтов. Затем идут магнитные диски и, наконец, накопители на магнитной ленте и оптические диски, которые используются для хранения архивов.

По мере продвижения сверху вниз по иерархии меняются три параметра. Во-первых, увеличивается время доступа. Доступ к регистрам занимает несколь­ко наносекунд, доступ к кэш-памяти — немного больше, доступ к основной памя­ти — несколько десятков наносекунд. Дальше идет большой разрыв: доступ к дискам занимает по крайней мере 10 мкс, а время доступа к магнитным лентам и оптическим дискам вообще может измеряться в секундах (поскольку эти нако­пители информации еще нужно поместить в соответствующее устройство).

 

 

Во-вторых, растет объем памяти. Регистры могут содержать в лучшем случае 128 байт, кэш-память — несколько мегабайтов, основная память — несколько гигабайтов, магнитные диски — от сотен гигабайтов до нескольких терабайтов. Магнитные ленты и оптические диски хранятся автономно от ком­пьютера, поэтому их совокупный объем ограничивается только финансовыми возможностями владельца.