主流存储的三种架构的特点

1、计算机存储为金字塔型存储

这种结构主要由寄存器，缓存（cache），内存，硬盘这几部分组成。有如下两个特点：

• 越接近金字塔顶端速度越快，容量越小，价格越贵
• 每一种存储器设备只和它相邻的存储设备打交道

2、为什么金字塔结构可以优化存储器读写速度
2.1 数据被访问的概率是不均匀的
在关机情况下，计算机的数据大多数都是存储在硬盘中的，计算机开始运行，就需要将数据从硬盘到送到CPU进行处理。如果所有的数据都是均匀的分布在硬盘中，并且被访问的概率完全一样，那么只进行一次硬盘数据存取就是最快的选择。但是实际情况是，所有的数据被访问的概率并不是均匀的，而是存在集中性。比如你的电脑有10个软件，但是你可能访问最多的只有其中一两个。这种不均匀就能被用来优化计算机读写速度的可能。

这种不均匀性的一个重要应用就是二八原则，80%的重测率集中在前20%的问题上，80%的时间只用到了20%的工具/知识。所以计算机如何区分出关键的20%将是优化存储器读写速度的关键。

2.2两种优化方法
计算机存储器访问有两个规律，分别对应时间和空间的不均匀性。空间上，与当前访问的数据相邻位置数据被访问到的可能性会更大。时间上，之前被访问的数据再次被访问到的可能性更大

空间上的优化很好实现，从硬盘拷贝数据时，同时将该位置附近的数据缓存在内存或者更高级存储器中即可。

     时间上的优化，可以使用LRU算法。如下图所示，当数据被访问时，如果是新页面，就直接将该页数据的索引插入链表最开始，如果长度超过规定大小（一般是缓存空间大小），就将链表尾删除。如果是之前缓存过的数据，就将索引先删除再添加到链表头位置。

2.3 这种优化能带来什么样的效率提升

我们作如下假设：

l 存储器结构是两层金字塔，L1 和 L2，L1速度高于L2，是金字塔顶。L2是金字塔底

l 算法成功将80%可能被用到的数据提前存储在高级缓存中

l L1存取一次耗费0.01s，L2 存取一次耗费1s

那么我们可以计算出每次访问所需要的平均访问时间为：

(0.0180%+120%）/ 100% = 0.208

这种方法使我们用接近L2的成本获得了接近L1访问速度。