[科普中国]-并行存储带宽

简介

并行存储带宽简单来说即单位时间内并行存取的信息量，这里并行一般是指CPU和外部设备同时往存储器存取信息。存储器的带宽决定了以存储器为中心的机器获取信息的传输速度，它是改善机器瓶颈的一的关键因素。并行存储带宽从一定程度上改善存储器的带宽，提高系统的吞吐量和系统效率。一般可以从以下几个方面改善并行存储带宽：存取周期；存储字长，使每个存取周期可读/写更多的二进制位数；增加存储体。

存储器存放程序、数据及中间结果、最后结果的装置，是计算机的主要部件之一。计算机对存储器的要求是：一要存取速度快，二要存储容量大。

一台计算机系统的存储器分为主存储器和辅助存储器。中央处理机通过指令中的地址码能够直接访问的存储器，叫做主存储器，它常与中央处理机装配在主机内，所以也叫内存储器(简称内存)。还有一种存储器叫做辅助存储器，也叫外存储器(简称外存)，是为了克服内存容量小，价格昂贵而增设的。外存储器不能与中央处理机直接交换数据，它必须通过内存作中转站，即先把外存的数据信息成批地调到内存，然后才能为CPU利用；反过来，CPU要把数据信息存到外存，也要通过内存。

一些大型计算机系统，为了发挥中央处理机的效能，克服内存速度慢的不足;在中央处理机与内存之间增加了一级，叫高速缓冲存储器，它和中央处理机直接联系，用来改善内存与中央处理机速度的匹配问题。

存储器的存储介质在计算机的发展过程中，曾先后使用过水银延迟线、金属延迟线、阴极射线管、磁鼓、磁心、磁膜、磁棒、磁带、磁盘等。内存储器使用磁心作存储介质的时间最长，从70年代起，已用半导体存储器代替；外存储器还主要用磁带及磁盘1。

存储周期对计算机存储器执行一次完整的存取操作所需的全部时间，即存储器进行连续两次存取操作所允许的最短时间间隔。对于破坏性读出的存储器(如磁心存储器)，不仅包括读出时间，也包括把读出信息重新写入原来的存储单元所需的时间。

存取周期是存储器的重要技术参数，也是电子计算机的重要技术指标，特别是内存储器，它直接影响电子计算机的速度，一台电子计算机的内存储器的存取周期，一般也是它的中央处理机的节拍周期。中央处理机在存取周期内，从内存储器取出指令，经译码后，如若是运算指令，还要有一个周期从内存储器中取出数据。

人们希望一台计算机的内存储器容量大，能存储大的程序及数据；又希望它的存取周期短，使计算速度快。由于内存储器容量大，结构就会复杂，存取速度就会降低，这里还有一个内存取速度与中央处理机速度的匹配问题。所以，容量大与周期短不能同时达到。一般计算机内存储器容量不太大，速度快些；利用大容量的外存储器，来弥补内存储器容量之不足。有的大中型计算机及较高性能的小型机还在中央处理机与内存储器之间，增加一个高速缓冲存储器(容量不大)，以克服内存储器比中央处理机速度慢的矛盾。

存储字长存储字长：一个存储单元存储一串二进制代码（存储字），这串二进制代码的位数称为存储字长，存储字长可以是8位、16位、32位等。早期计算机的存储字长一般和机器的指令字长与数据字长相等，故访问一次主存便可取一条指令或一个数据。随着计算机的应用范围的不断扩大，解题精度的不断提高，往往要求指令字长是可变的，数据字长也要求可变。为了适应指令和数据字长的可变性，其长度不由存储字长来确定，而由字节的个数来表示。1个字节（Byte)被定义为由8位（Bit）二进制代码组成。