コンピュータストレージシステムの階層
**コンピューターに階層ストレージシステムを使用する主な目的は、ストレージ容量、コスト、および速度の間の主な矛盾を解決することです。
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2レベルストレージ：キャッシュ-メインメモリ、メインメモリ-セカンダリメモリ（仮想ストレージシステム）
局所性の原則：一般に、CPUが実行されている場合、アクセスされるデータは、次の2つの便利さを含め、より小さなローカル空間アドレスにある傾向があります。
時間的局所性の原則-データ項目がアクセスされている場合、近い将来に再びアクセスされる可能性があります。つまり、同じデータ項目が隣接する時間にアクセスされます。
空間的局所性の原則-近い将来に使用されるデータのアドレスとアクセスされるデータのアドレスは類似している可能性があります。つまり、隣接する空間アドレスは連続してアクセスされます。
キャッシュは、最もアクティブなプログラムとデータを格納するために使用され、CPUと直接対話し、CPUとメインメモリの間に配置され、容量が小さく、メモリの5〜10倍高速です。半導体材料で構成されています。 。デバイスの内容はメインメモリのコピーであり、プログラマーには透過的です。
キャッシュは、制御部と記憶部で構成され、メモリにデータが格納されます。制御部は、CPUがアクセスするデータがキャッシュにあるかどうかを判断します。ある場合はヒットし、ない場合はヒットします。特定のアルゴリズムに従ってメインメモリから置き換えられます。
アドレスマッピング：CPUが動作しているとき、メインメモリユニットのアドレスが送信され、情報はキャッシュメモリから読み書きされる必要があります。これにはメインメモリアドレスをキャッシュメモリアドレスに変換する必要があります。このアドレス変換これはアドレスマッピングと呼ばれます。ハードウェアは、次の3つの方法でマッピングを自動的に完了します。
**直接マッピング：キャッシュメモリは等しいブロックに分割され、メインメモリも等しいブロックに分割されて番号が付けられます。メインメモリ内のブロックとキャッシュ内のブロックの間の対応する関係は固定されています。つまり、2つのブロック番号は同じです。アドレス変換は単純ですが柔軟性がなく、リソースを浪費する傾向があります。
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**完全な連想画像：同じものがブロックに均等に分割され、番号が付けられます。メインメモリ内の任意のブロックは、キャッシュ内の任意のブロックに対応します。したがって、キャッシュの任意の場所に自由に転送できますが、アドレス変換が複雑で速度が遅くなります。メインメモリはCahceの任意のブロックに任意に転送できるため、ブロックの競合は、キャッシュがいっぱいの場合にのみ発生します。これは、ブロックの競合が発生する可能性が最も低いものです。
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**グループグループ接続イメージ：前の2つの方法を組み合わせると、キャッシュメモリは最初にブロックに分割されてからグループ化され、メインメモリもブロックに分割されてからグループ化されます。グループ間で直接マッピングが使用されます。メインメモリのグループ番号とCahceのグループ番号同じグループのみをヒットできますが、グループ内の完全に関連付けられたイメージ、つまり、同じグループ番号を持つ2つのグループ内のすべてのブロックを任意に入れ替えることができます。
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**キャッシュヒット率
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CPUがアクセスするデータがキャッシュ内にある場合、それはヒットと呼ばれ、データはキャッシュから直接読み取られます。それ以外の場合、ヒットはなく、必要なデータをメインメモリから読み取る必要があります。
バス構造
**通常は3つのカテゴリに分類されます：
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内部バス：内部チップレベルバス、チップとプロセッサ間で通信するバス
システムバス：コンピュータ内部のさまざまな部品間の接続に使用されるボードレベルのバスです。注文してください）。ISAバス、EISAバス、PCIバスで表されます。
外部バス：デバイスレベルのバス、マイクロコンピューターと外部デバイス間のバス。代表的なものは、RS232（シリアルバス-低速、長距離）、SCSI（パラレルバス）、USB（ユニバーサルシリアルバス、プラグアンドプレイ、ホットスワップのサポート）です。
**システムの信頼性分析
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平均故障間隔MTTF=1/故障率
平均故障修理時間MTTR=1/修理率
平均故障間隔MTBF=MTTF + MTTR
システムの可用性=MTTF/（MTTF + MTTR）* 100％
直列、並列、混合モード
直列システムでは、1つのデバイスが信頼でき、システム全体がクラッシュします。
R = R1 X R2XR3…Rn
並列システムでは、すべてのデバイスの信頼性が低く、システム全体が崩壊します。
R = 1-（1 -R1）X（1- R2）X（1- R3）…X（1-Rn）