Как устроена иерархия запоминающих устройств в современных операционных системах?

В современных операционных системах существует иерархия запоминающих устройств, где каждый уровень отличается временем доступа, сложностью, стоимостью и объёмом. ru.ruwiki.ru ru.wikipedia.org

Обычно выделяют два основных типа иерархии: wiki.merionet.ru

1. Внутренняя память (основная). wiki.merionet.ru К ней относятся регистры, оперативная память и кэш. wiki.merionet.ru Процессор имеет прямой доступ к внутренней памяти. wiki.merionet.ru
2. Внешняя память (вспомогательная). wiki.merionet.ru Включает вспомогательные запоминающие устройства (жёсткие и SSD-диски) и третичные хранилища (магнитный и оптический диски, магнитная лента). wiki.merionet.ru Доступ к внешней памяти процессор получает через модуль ввода-вывода. wiki.merionet.ru

Некоторые компоненты иерархии и их характеристики:

• Регистры. wiki.merionet.ru Высокоскоростные блоки памяти, которые расположены в процессоре. wiki.merionet.ru Хранят данные, которые используются чаще всего. wiki.merionet.ru У регистров самое маленькое время доступа, так как они расположены ближе всего к процессору. wiki.merionet.ru Но регистры имеют самую маленькую ёмкость и могут обрабатывать ограниченное количество информации за раз. wiki.merionet.ru
• Кэш. wiki.merionet.ru Небольшой и быстрый блок памяти, который расположен рядом с процессором. wiki.merionet.ru Процессор может временно сохранять копии информации из оперативной памяти и быстро получать доступ к часто используемым данным. wiki.merionet.ru
• Оперативная память. wiki.merionet.ru Основная память компьютерной системы. wiki.merionet.ru В ней хранятся данные и инструкции, которые процессор использует в текущий момент. wiki.merionet.ru Однако, несмотря на большую ёмкость оперативной памяти, она работает медленнее, чем регистры или кэш-память. wiki.merionet.ru
• Вспомогательное ЗУ. wiki.merionet.ru Энергонезависимая память, ёмкость которой больше, чем основной памяти. wiki.merionet.ru Здесь процессор хранит данные, к которым он обращается не так часто, но которые всё же нужно сохранить для дальнейшего использования. wiki.merionet.ru
• Третичное хранилище. wiki.merionet.ru Технология хранения, которая предлагает большую ёмкость (в сравнении с основной и вспомогательной памятью), но при этом значительно большее время доступа. wiki.merionet.ru

Такая структура гарантирует, что информация, которая используется чаще всего, будет получаться быстрее, чем та, которая используется редко. wiki.merionet.ru