為了學習後面的章節，本節簡要介紹把cpu變成計算機系統的儲存系統和匯流排系統。計算機科學家將儲存器視作乙個巨大的通過位址訪問的陣列。例如，如果用陣列m表示儲存器，那麼它的第i個元素可以表示為m[i]或mi。儲存器非常重要，因為它的大小（即儲存容量）決定了程式能夠儲存的資料量，它的速度（訪問時間）決定了程式的資料處理速率。在過去的50年裡，程式體積不斷增加，程式所使用的資料總量增加得更快。20世紀70年代的飛行模擬器就是乙個很好的例子，那時它還是非常簡單、僅關注基本的飛行動作（直線和水平飛行、爬公升、下降和轉向）。現代的飛行模擬器不僅可以完成這些基本操作，還可以生成駕駛艙和外部世界的複雜檢視。而且，它還可以提供乙個覆蓋大部分地球表面的詳細地圖。這樣乙個程式的體積也從16kb增加到幾gb。
計算機技術正在飛速進步，而儲存技術從某些方面來說卻嚴重地滯後了。例如，處理器速度的增加速率遠遠超過了儲存器的。後面的章節將介紹如何隱藏慢速儲存器帶來的問題。人們提出「儲存牆」一詞，以說明儲存效能最終會制約處理器的效能。
1.6.1 儲存層次
儲存系統的製造技術種類繁多，在計算機中隨處可見。最快的儲存器能夠在10-9秒內完成資料訪問，最慢的則會超過100秒，效能差距為1:1011。為了便於理解，大家可以參考下面的資料：我的步行速度與飛彈的速度之比約為1:104。由於cpu與儲存器的效能之間的差距不斷加大，設計者們試圖通過在使用資料之前將它們從儲存器中取出來消除相對慢速的儲存器的影響，以隱藏等待時間（也叫作延遲）。圖1-16給出了經典的儲存層次圖，展示了計算機中儲存部件的型別、速度（訪問時間）以及它們在pc機中的典型容量。對於每種部件，還列出了速度比和容量比。暫存器存放處理器的工作資料，cache是快取常用資料的快速儲存器，dram存放工作資料塊，硬碟則儲存程式和資料。請注意，硬碟的容量是暫存器的4000萬倍，但其速度卻比暫存器慢2000萬倍。在討論儲存器之前，我們會簡要介紹cache，因為它對決定計算機的效能具有非常關鍵的作用。
1.6.2 匯流排
匯流排將計算機的兩個或多個功能單元連線在一起並允許它們相互交換資料（例如cpu與顯示卡之間的匯流排）。匯流排還將計算機與外設連線在一起（例如將印表機接入計算機的usb匯流排）。匯流排是計算機系統非常重要的組成部分，因此《計算機儲存與外設》第4章的大部分內容都用來討論計算機匯流排。本節將簡要介紹匯流排並強調若干相關概念。
圖1-17描述了乙個沒有匯流排的假想系統的結構。假設其中帶陰影的圓圈代表那些必須與其他單元通訊的處理單元。在這個例子裡，一些單元只能與另外乙個單元通訊，而其他單元必須與另外幾個單元通訊。正如讀者所看到的那樣，結點之間的互連複雜並且凌亂。而且，若要向該系統中增加乙個新的單元，必須在這個新單元與它所連線的每乙個單元之間增加一條新的連線。
圖1-18展示了通過公共匯流排將所有單元連線在一起的好處。此時只有一條高速資料通路，每個單元通過乙個介面與這條通路相連。
圖1-18所示互鏈結構的問題在於，每次只有唯一乙個裝置能夠與其他裝置通訊，因為這裡只有一條資訊通路。如果兩個裝置同時請求使用匯流排，它們不得不去競爭匯流排的控制權。我們用術語仲裁來描述這種兩個或多個裝置競爭同一資源（本例中是匯流排）的過程。一些系統使用乙個名為仲裁器的專用部件來決定允許哪個裝置繼續工作，而其他競爭者只能等待輪到自己。
現代計算機中有多條匯流排，包括片內匯流排、功能單元間（如cpu和儲存器間）的匯流排以及匯流排間的匯流排。
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