频率之外谁重要？计算机存储系统解析

　　不管是台式机还是笔记本的CPU，处理器的二/三缓存都是极其重要的一个数量，一方面是被厂家宣传的重点，另一方面也确实影响着电脑的速度。同时在内存不足的电脑里，增加内存对系统的性能提升往往有着立杆见影的效果。于是玩家不禁要问，为什么CPU的缓存和内存对系统的性能影响这么大呢？这就得从计算机的存储系统的工作方式和原理谈起。

　　存储器是计算机中用于存放指令和数据的部件。计算机在处理数据时，中央处理器从存储器读出指令，再按照指令中的地址从存储器中读出数据，按照指令要求对数据进行操作。中央处理器的高速运算要求存储器要在很短的时间内完成指令和数据的存取操作。

计算机层次结构存储器

　　随着对计算机性能的要求越来越高，现代计算机对存储系统有三个基本要求，即:存取时间短（速度快）、存储容量大和价格成本低。而容量越大存取的时间就会长，速度越快，价格就越高。为了解决这个问题，便采用了高速缓冲存储器，主存储器和辅助存储器3个部分组成。

计算机各种存储及其特点

　　其中寄存器（Registe）是用于CPU内部各单元之间的周转，是CPU内部用来创建和储存CPU运算结果和其它运算结果的地方，拥有非常高的读写速度，里面的数据是下一步必然会用到的，所以寄存器不属于层次结构存储器。CPU内部的寄存器有很多种类型。CPU对存储器中的数据进行处理时，往往先把数据取到内部寄存器中，而后再作处理。外部寄存器是计算机中其它一些部件上用于暂存数据的寄存器，它与CPU之间通过“端口”交换数据，外部寄存器具有寄存器和内存储器双重特点。而通用寄存器的数据宽度决定了处理器一次可以运行的数据量。

64位技术的寄存器变化

　　X86-64技术就是新增的几组CPU寄存器将提供更快的执行效率。标准的32位的x86架构包括8个通用寄存器，AMD在64 位X86架构中又增加了8组，将寄存器的数目提高到了16组。X86-64寄存器默认位64-bit。还增加了8组128-bit XMM寄存器，将能给单指令多数据流技术运算提供更多的空间，这些128位的寄存器将提供在矢量和标量计算模式下进行128位双精度处理，为3D建模、矢量分析和虚拟现实的实现提供了硬件基础。通过提供了更多的寄存器，按照X86-64标准生产的CPU可以更有效的处理数据，可以在一个时钟周期中传输更多的信息。

　　高速缓冲存储器就是我们平常所说的CPU缓存，通常包括一级、二级缓存，过去的高端产品还会有三级缓存，现在中低端产品也有L3了，比如AMD羿龙II双核系列，Intel的i3系列。关于高速缓存，后面会有更详细的介绍。

　　主存储器就是我们常说的内存条。高速缓冲存储器和主存储器（内存条）由于可以直接被CPU读取，故称之为内存储器。

　　辅助存储器主要是指硬盘，而海量存储器则是指过去主要用的磁带机一类的设备，现在随便硬盘技术的提升，辅助存储器也可以达到“海量”的标准。而且现在的辅助存储器一般都带有自身的缓存。

　　介绍完存储结构后，可能会产生一个疑问，那就是为什么层次结构存储器会加速计算机的速度，或者说层次结构的依据是什么？