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存储器体系结构英文解释翻译、存储器体系结构的近义词、反义词、例句

英语翻译:

【计】 memory architecture

分词翻译:

存储器的英语翻译:

storage; store
【计】 M; memorizer; S

体系结构的英语翻译:

【计】 architecture

专业解析

存储器体系结构(英文:Memory Hierarchy)是计算机系统中组织不同存储设备的结构模型,旨在平衡存储容量、访问速度与成本之间的关系。该体系通过分层设计,将高速但容量小的存储器(如寄存器、缓存)与低速但容量大的存储器(如主存、磁盘)有机结合,优化系统整体性能。以下是详细解析:

一、核心概念与定义

  1. 汉英术语解析

    • 存储器(Memory):存储数据和指令的硬件设备,包括易失性(如RAM)与非易失性(如ROM)类型。
    • 体系结构(Hierarchy):指按速度、容量和成本划分的多级存储结构,形成“金字塔”模型(图1)。

      来源:计算机体系结构标准教材(如Hennessy & Patterson,《Computer Architecture: A Quantitative Approach》)

  2. 层级划分与功能

    • 寄存器(Register):位于CPU内部,速度最快,容量最小(通常以KB计),用于暂存当前执行的指令和数据。
    • 高速缓存(Cache):分L1/L2/L3三级,速度次之,缓存频繁访问的数据以减少访问主存延迟。
    • 主存储器(Main Memory/RAM):运行程序和数据的主要存储区,容量较大(GB级),但速度低于缓存。
    • 辅助存储器(Secondary Storage):如SSD/HDD,容量最大(TB级),用于长期数据存储,速度最慢。

      来源:IEEE《计算机存储技术白皮书》

二、设计原理与关键技术

  1. 局部性原理(Locality Principle)

    程序访问数据具有时间局部性(重复访问相同数据)和空间局部性(访问相邻数据),体系结构通过缓存机制利用该特性提升效率。

  2. 缓存映射策略

    • 直接映射(Direct Mapped):内存块固定映射到缓存的一个位置。
    • 全相联映射(Fully Associative):内存块可映射到缓存任意位置。
    • 组相联映射(Set Associative):折中方案,将缓存分组,内存块映射到特定组内任意位置。

      来源:ACM《计算机系统设计综述》

三、性能优化目标

  1. 降低平均访问时间

    公式:

    $$ T{text{avg}} = H{text{cache}} times T{text{cache}} + (1 - H{text{cache}}) times T{text{main}} $$

    其中 ( H{text{cache}} ) 为缓存命中率,( T{text{cache}} ) 和 ( T{text{main}} ) 分别为缓存与主存访问时间。

  2. 成本与容量平衡

    高速存储器成本高昂,体系结构通过分层实现“少量高速存储+大量低速存储”的经济组合。

四、应用与演进

现代计算机(如x86/ARM架构)均采用多级缓存设计,新兴技术如非易失性内存(NVM) 正逐步融入体系,以弥合内存与存储的性能鸿沟。

来源:Springer《先进存储器技术》期刊

网络扩展解释

存储器体系结构(Memory Hierarchy)是计算机系统中不同层级存储设备的组织方式,旨在平衡速度、容量和成本。其核心思想是通过多级存储,利用数据的局部性原理(时间局部性和空间局部性),让高频访问的数据靠近处理器,低频数据存储在廉价大容量设备中,从而优化整体性能。

主要层级(由快到慢、容量由小到大)

  1. 寄存器
    CPU内部直接操作的存储单元,速度最快(纳秒级),容量最小(几十到几百字节),用于暂存指令和运算数据。

  2. 高速缓存(Cache)
    分为L1、L2、L3三级,速度次之(L1约1-2周期延迟),容量从KB到MB级,缓存频繁访问的主存数据以减少CPU等待时间。

  3. 主存储器(RAM)
    即内存,速度较慢(百纳秒级),容量GB级,存储运行中的程序和数据,断电后数据丢失。

  4. 辅助存储器(如SSD/HDD)
    速度最慢(毫秒级),容量TB级,长期保存数据,通过虚拟内存机制与主存交互。

  5. 离线存储(如磁带/云存储)
    用于备份和归档,访问延迟高但成本极低。

关键设计原则

实际应用

这种分层设计使得计算机能以合理成本实现接近高速存储的性能,同时支持海量数据存储,是现代计算系统的核心基础之一。

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