存储器层次
高速缓存存储器
存储器的最底层（cache），当机器执行指令时，在高速缓存中寻找指令以及那些指令要使用的数据。如果在高速缓存中找不到这些数据，那么就要到主存中寻找，并将其拷贝到高速缓存当中。当高速缓存的数据被修改的时候，单个处理机上的数据不必需要立刻去修改，但当多处理器访问相同主存的时候，直写（立即修改主存中相应的位置）是有必要的。
主存
主存是计算机的活动中心，我们可以认为发生在计算机中的每一件事情，无论是指令的执行还是数据的操纵，都作用在主存的信息上，尽管实际的数据是转移到告诉缓存中的。
虚拟存储器
在写程序的时候，我们所使用的数据都要占据一个虚拟存储器地址空间。同样程序指令也占据一个自己的地址空间。典型的虚拟存储器大小为4GB。由于虚拟存储器的空间通常比内存要大的多，一个完全被占用的虚拟存储器大部分的内容实际上保存在硬盘上。
第二级存储器
第二级存储器也称为辅助存储器（辅存），它的速度比内存要慢很多，容量比主存大的多，并且基本是随机访问，访问不同数据项的时间差别相对较小。在操作系统中，文件以块的方式在主存与磁盘之间移动。将块从磁盘移动到主存试一次磁盘读，反之为写
第三级存储器
容量更大，速度更慢，价格更便宜
易失与非易失存储器
易失：切断电源时会忘记存储的信息
非易失，切断电源或设备故障的时数据仍得到保留
易失存储器：主存通常是易失的
非易失存储器：磁盘磁带，快闪主存
磁盘
磁盘是一种重要的二级存储器
磁盘结构
磁盘驱动器的两个移动部件
1）磁盘组合：由一个或多个圆形盘片组成，绕中心轴旋转，盘片的表面涂了一层薄的磁性材料，存储二进制位；
2）磁头组合：
磁盘控制器
磁盘控制器是一个小处理器，能够完成一下功能
1）移动磁头到指定半径
2）选择一个准备读写的盘面
3）将要求扇区的二进制位送到主存，或从主存写入扇区
磁盘存储特性
1）磁盘旋转速度
2）每个单元的盘片数
3）每面的磁道数
4）每个磁道的字节数
磁盘访问特性
从发出命令到块的内容出现在主存中所经历的时间有以下几个部分
1）处理器和磁盘控制器处理请求所花费的时间
2)磁头定位到合适的柱面
3）转盘转动的时间
4）传输时间
第二级存储器中的数据排序
两阶段多路归并排序算法分为两个步骤
1）排序主存大小的数据片段
2）对所有排序子表的归并排序
改善第二级存储器的访问时间
1）将一起被访问的块放置在同意柱面上，消除寻道时间（寻道时间占平均访问时间的一半），当访问可预测时效果较好，否则没有效果
2）将数据分到几个较小的磁盘上，使用更多可以访问独立块的磁头组合，可以增加单位时间内块访问的数量，当对同一磁盘多次操作是没有用
3）镜像磁盘，制作数据的拷贝，除了可以保护数据意外，还能够提高单位时间访问的速度，任何时候都能提高速度，但对磁盘数需求大
4）预存取，在访问数据之前预测请求块的顺序，在访问块之前提前将块装入到主存。需要额外缓冲区，当数据随机访问时没有效果
5）电梯调度法。当访问不可预测的时候可以有效减少时间
磁盘故障
1）间断性故障，读或写一个扇区的某次没有成功，再次的时候访问时成功，可以通过增加冗余位来使校验的准确性提高
2）一个或多个二进制位永久损坏
3）写故障，既不能写也不能检索
4）磁盘崩溃，某磁盘永久不可读
磁盘故障的预防方式
1）增加冗余校验位
2） 增加备份