利用空间局部性提高存储系统性能

1/1利用空间局部性提高存储系统性能第一部分空间局部性原理概述 2第二部分程序局部性与数据局部性 4第三部分存储层级结构与局部性 6第四部分块缓存与局部性优化 9第五部分预取技术与局部性优化 12第六部分页面替换算法与局部性 15第七部分文件系统布局与局部性 17第八部分应用优化与局部性 19

第一部分空间局部性原理概述关键词关键要点【空间局部性原理概述】：

1.程序在执行过程中,访问过的内存地址与近期访问过的内存地址在物理上是相近的。

2.程序在执行过程中,如果访问过某个内存地址,那么在不久的将来很可能会再次访问该内存地址或其附近的内存地址。

3.空间局部性原理是计算机体系结构和存储系统设计的基本原理之一,也是提高存储系统性能的重要手段。

【局部性原理的例子】：

#空间局部性原理概述

空间局部性原理是计算机体系结构中的一项基本原理，描述了程序在执行过程中访问内存的规律，该原理认为程序在执行过程中，经常访问的内存地址往往在物理上相邻。这是因为程序中的指令和数据通常是按照一定的顺序存储在内存中的，因此，在执行某个指令时，很有可能要访问紧邻该指令的内存地址。

空间局部性原理对计算机体系结构的设计和优化起着重要的指导作用。例如，计算机体系结构设计者可以通过利用空间局部性原理来设计出更快的缓存，从而提高程序的执行速度。

#空间局部性原理的典型表现

空间局部性原理的典型表现有：

*指令局部性：是指程序在执行过程中，经常访问的指令往往在物理上相邻。这是因为程序中的指令通常是按照一定的顺序存储在内存中的，因此，在执行某个指令时，很有可能要访问紧邻该指令的内存地址。

*数据局部性：是指程序在执行过程中，经常访问的数据往往在物理上相邻。这是因为程序中的数据通常是按照一定的顺序存储在内存中的，因此，在访问某个数据时，很有可能要访问紧邻该数据的内存地址。

*循环局部性：是指程序在执行过程中，经常访问的循环体往往在物理上相邻。这是因为循环体通常是按照一定的顺序存储在内存中的，因此，在执行某个循环体时，很有可能要访问紧邻该循环体的内存地址。

#空间局部性原理的应用

空间局部性原理的应用包括：

*缓存设计：计算机体系结构设计者可以通过利用空间局部性原理来设计出更快的缓存，从而提高程序的执行速度。这是因为缓存是一种存储速度非常快的器件，它可以存储程序和数据中最经常访问的指令和数据，从而减少对内存的访问次数，提高程序的执行速度。

*虚拟内存管理：操作系统可以通过利用空间局部性原理来提高虚拟内存的性能。这是因为在虚拟内存系统中，程序和数据通常不是连续存储在内存中的，而是分散存储在多个内存页中。当程序访问某个内存地址时，操作系统会将该内存页调入内存，从而导致内存页面的换入和换出。利用空间局部性原理，操作系统可以减少内存页面的换入和换出次数，从而提高虚拟内存的性能。

*预取技术：处理器可以通过利用空间局部性原理来预取指令和数据，从而提高程序的执行速度。这是因为处理器可以通过预测程序将要访问的内存地址，从而提前将这些指令和数据预取到缓存中。当程序实际访问这些指令和数据时，就可以直接从缓存中读取，从而提高程序的执行速度。第二部分程序局部性与数据局部性关键词关键要点【程序空间局部的表现】：

1.时间程序空间局部的表现：程序在某段运行时间内,对指令和数据的访问主要集中在某一小块区域中。

2.空间程序空间局部的表现：对于给定的程序,尽管程序区域的变址是不可预测的,但其在某一时刻执行时,所访问的程序区域往往是在该时刻的程序区域的某一小块区域内。

【程序时间局部的表现】：

程序局部性和数据局部性

#程序局部性

程序局部性是指程序在执行过程中，经常访问的指令和数据集中在一段连续的内存空间内。这种现象是由于程序的执行顺序和数据结构的组织方式决定的。

程序局部性可以分为两种类型：

*时间局部性：是指在一段时间内，程序经常访问的指令和数据集中在一段连续的内存空间内。

*空间局部性：是指在一段空间内，程序经常访问的指令和数据集中在一段连续的内存空间内。

程序局部性对于提高存储系统性能非常重要。如果程序具有良好的局部性，那么存储系统就可以将经常访问的指令和数据缓存在高速缓存中，从而减少对主存的访问次数，提高程序的执行速度。

#数据局部性

数据局部性是指数据在一段时间内或一段空间内被频繁访问的现象。数据局部性可以分为两种类型：

*时间局部性：是指在一段时间内，数据被频繁访问。

*空间局部性：是指在一段空间内，数据被频繁访问。

数据局部性对于提高存储系统性能非常重要。如果数据具有良好的局部性，那么存储系统就可以将经常访问的数据缓存在高速缓存中，从而减少对主存的访问次数，提高程序的执行速度。

#利用程序局部性和数据局部性提高存储系统性能

存储系统可以通过以下方式利用程序局部性和数据局部性来提高性能：

*使用高速缓存：高速缓存是一种小型、高速的存储器，用于存储经常访问的指令和数据。当程序访问高速缓存中的指令或数据时，可以比访问主存快几个数量级。

*使用预取技术：预取技术是指在程序访问数据之前，将数据预先加载到高速缓存中。这样，当程序真正访问数据时，数据已经存在于高速缓存中，从而避免了对主存的访问。

*使用页面调度算法：页面调度算法是指操作系统用于管理内存页面的算法。页面调度算法可以将经常访问的页面保留在内存中，而将不经常访问的页面换出到磁盘上。这样，可以提高程序的执行速度。

#结论

程序局部性和数据局部性是提高存储系统性能的重要因素。存储系统可以通过使用高速缓存、预取技术和页面调度算法等方法来利用程序局部性和数据局部性来提高性能。第三部分存储层级结构与局部性关键词关键要点【存储层级结构】：

1.存储层级结构是指在计算机系统中，存储设备按照从快到慢的顺序组织成不同的层次，使得访问速度更快的存储设备位于更高级别。

2.存储层级结构的目的是为了提高系统整体的性能，通过将不经常使用的数据存储在速度较慢但容量较大的存储设备上，使系统能够以更快的速度访问经常使用的数据。

3.存储层级结构的常见形式包括：

-DRAM：用于存储当前正在运行的程序和数据，具有极快的访问速度。

-SSD：比传统硬盘更快的闪存存储，但容量较小，价格更高。

-HDD：容量大、价格低廉的传统硬盘，但访问速度较慢。

-云存储：通过互联网访问的存储服务，可以存储大量数据，但访问速度受到网络延迟的限制。

【局部性原理】：

存储层级结构与局部性

随着计算机系统中数据量的不断增长，存储系统的性能成为影响系统整体性能的重要因素。存储层级结构是一种通过将数据存储在不同类型的存储介质上，并根据数据访问频率和性能要求来组织数据，以提高存储系统整体性能的技术。

存储层级结构通常由多个层次组成，从速度快、容量小的存储介质（如高速缓存）到速度慢、容量大的存储介质（如磁盘阵列和磁带库）。数据在存储层级结构中的移动是根据数据的访问频率来决定的。访问频率高的数据存储在速度快的存储介质上，而访问频率低的数据存储在速度慢的存储介质上。

存储层级结构与局部性紧密相关。局部性是指数据访问模式中存在的时间和空间聚集现象。时间局部性是指在一段时间内，对某个数据项的访问很可能紧跟对该数据项的另一次访问。空间局部性是指在一段时间内，对某个数据项的访问很可能紧跟对该数据项相邻数据项的访问。

存储层级结构利用局部性来提高存储系统性能。当数据访问具有时间局部性时，存储层级结构可以将数据缓存在速度快的存储介质上，以提高数据访问速度。当数据访问具有空间局部性时，存储层级结构可以将数据及其相邻数据项一起缓存在速度快的存储介质上，以减少数据访问的次数。

存储层级结构与局部性相结合，可以有效提高存储系统性能。通过将数据存储在不同类型的存储介质上，并根据数据访问频率和性能要求来组织数据，存储层级结构可以减少数据访问的次数和提高数据访问速度。

#存储层级结构的优点

存储层级结构具有以下优点：

*提高存储系统性能：存储层级结构可以根据数据的访问频率和性能要求来组织数据，从而减少数据访问的次数和提高数据访问速度。

*降低存储成本：存储层级结构可以将数据存储在不同类型的存储介质上，从而降低存储成本。

*提高存储系统的可靠性：存储层级结构可以将数据复制到多个存储介质上，从而提高存储系统的可靠性。

*提高存储系统的可扩展性：存储层级结构可以根据数据量的增长情况，灵活地增加或减少存储介质，从而提高存储系统的可扩展性。

#存储层级结构的缺点

存储层级结构也存在以下缺点：

*管理复杂性：存储层级结构的管理复杂性较高，需要对不同的存储介质和数据组织方式进行管理。

*数据迁移开销：当数据在不同的存储介质之间移动时，会产生数据迁移开销。

*数据一致性问题：当数据在不同的存储介质之间移动时，可能出现数据一致性问题。

#存储层级结构的应用

存储层级结构在计算机系统中有着广泛的应用，包括：

*操作系统：操作系统使用存储层级结构来管理内存和磁盘存储空间。

*数据库系统：数据库系统使用存储层级结构来管理数据缓冲区和磁盘存储空间。

*文件系统：文件系统使用存储层级结构来管理文件缓存和磁盘存储空间。

*Web服务器：Web服务器使用存储层级结构来管理Web缓存和磁盘存储空间。

存储层级结构是一种有效提高存储系统性能的技术，在计算机系统中有着广泛的应用。随着计算机系统数据量的不断增长，存储层级结构的重要性也将越来越突出。第四部分块缓存与局部性优化关键词关键要点基于局部性的内存分配

1.应用程序的内存访问模式通常具有局部性，即在一段时间内倾向于访问一小部分数据。

2.基于局部性的内存分配算法，如LIRS(LeastRecentlyUsedwithInter-referenceRecency)和ARC(AdaptiveReplacementCache)，可以提高缓存命中率，减少缓存开销，提高存储系统性能。

3.LIRS算法兼顾了最近最少使用(LRU)和最近最频繁使用(LFU)两者的优点，在不同的访问模式下都能表现出良好的性能。

4.ARC算法在权衡了时间和空间成本后，提出了一种新的替换策略，该策略可以动态地调整替换阈值，以适应不同的访问模式，具有良好的自适应性。

基于局部性的读写分离

1.读写分离是提高存储系统性能的常用方法，即把读写操作分开处理，以减少资源竞争和提高吞吐量。

2.基于局部性的读写分离技术可以进一步提高存储系统性能。

3.通过对应用程序的访问模式进行分析，可以识别出具有局部性的数据，并将这些数据分配到专门的读缓存或写缓存中。

4.这样，可以减少对主存储器的访问，提高缓存命中率，从而提高存储系统性能。

基于局部性的预取技术

1.预取技术是提高存储系统性能的另一种常用方法，即在数据被访问之前将其预先加载到缓存中。

2.基于局部性的预取技术可以进一步提高预取的准确性，减少不必要的预取操作，从而提高存储系统性能。

3.通过对应用程序的访问模式进行分析，可以识别出具有局部性的数据，并对这些数据进行预取。

4.这样，可以减少数据访问延迟，提高应用程序的性能。

基于局部性的数据压缩

1.数据压缩是提高存储系统性能的有效方法，可以减少数据存储空间，提高数据传输速度。

2.基于局部性的数据压缩技术可以进一步提高数据压缩率，减少存储空间，提高数据传输速度。

3.通过对应用程序的访问模式进行分析，可以识别出具有局部性的数据，并对这些数据进行压缩。

4.这样，可以减少数据存储空间，提高数据传输速度，从而提高存储系统性能。

基于局部性的数据加密

1.数据加密是保护数据安全性的重要手段，可以防止数据被未经授权的人员访问。

2.基于局部性的数据加密技术可以进一步提高数据加密效率，减少加密开销。

3.通过对应用程序的访问模式进行分析，可以识别出具有局部性的数据，并对这些数据进行加密。

4.这样，可以减少加密开销，提高数据加密效率，从而提高存储系统性能。

基于局部性的故障恢复

1.故障恢复是存储系统的重要功能，可以确保数据在发生故障时能够被恢复。

2.基于局部性的故障恢复技术可以进一步提高故障恢复效率，减少故障恢复时间。

3.通过对应用程序的访问模式进行分析，可以识别出具有局部性的数据，并对这些数据进行备份。

4.这样，在发生故障时，可以快速恢复具有局部性的数据，减少故障恢复时间，从而提高存储系统性能。一、块缓存概述

块缓存是一种高速缓存，用于存储经常访问的数据块，以减少对慢速存储设备的访问次数，从而提高存储系统的性能。块缓存通常位于存储控制器和存储设备之间，当存储控制器接收到对数据的请求时，它首先检查块缓存中是否存在该数据块，如果存在，则直接从块缓存中读取数据，否则，再从存储设备中读取数据并将其存储在块缓存中，以备下次使用。

二、局部性优化

局部性是指程序在一段时间内倾向于访问一小部分数据，并且这些数据通常在物理上彼此接近。局部性可以分为两种类型：时间局部性和空间局部性。时间局部性是指程序在一段时间内倾向于访问相同的数据多次，空间局部性是指程序在一段时间内倾向于访问物理上彼此接近的数据。

块缓存可以利用局部性来优化存储系统性能。当程序访问某个数据块时，块缓存将该数据块及其周围的数据块一起存储在缓存中。这样，当程序再次访问这些数据块时，就可以直接从块缓存中读取，而无需访问慢速存储设备。

三、块缓存与局部性优化的优点

块缓存与局部性优化的优点包括：

*提高存储系统性能：块缓存可以减少对慢速存储设备的访问次数，从而提高存储系统性能。

*降低存储设备的功耗：块缓存可以减少存储设备的读写次数，从而降低存储设备的功耗。

*延长存储设备的使用寿命：块缓存可以减少存储设备的读写次数，从而延长存储设备的使用寿命。

四、块缓存与局部性优化的缺点

块缓存与局部性优化的缺点包括：

*增加存储系统的成本：块缓存需要额外的硬件成本。

*增加存储系统的复杂性：块缓存需要额外的软件来管理。

*可能导致数据不一致：如果块缓存中的数据与存储设备中的数据不一致，则可能会导致数据不一致。

五、块缓存与局部性优化的应用

块缓存与局部性优化可以应用于多种场景，包括：

*数据库系统：数据库系统经常访问大量数据，因此块缓存可以显著提高数据库系统的性能。

*文件系统：文件系统也经常访问大量数据，因此块缓存可以显著提高文件系统的性能。

*虚拟机系统：虚拟机系统中有多个虚拟机同时运行，每个虚拟机都有自己的内存和存储空间，因此块缓存可以提高虚拟机系统的整体性能。

*云计算系统：云计算系统中有多个用户同时使用存储资源，因此块缓存可以提高云计算系统的整体性能。第五部分预取技术与局部性优化关键词关键要点空间局部性

1.空间局部性是指在计算机程序中，如果某个数据在某个时间被访问过，那么在不久的将来，这个数据很可能再次被访问。

2.空间局部性是由于程序通常具有循环结构，或者数据结构彼此相关，导致对数据访问具有聚集性。

3.空间局部性可以利用预取技术和局部性优化技术来提高存储系统性能。

预取技术

1.预取技术是指在数据被实际需要之前，将其从磁盘或其他慢速存储介质提前加载到高速缓存中。

2.预取技术可以提高数据访问速度，减少程序的等待时间，从而提高程序性能。

3.预取技术有两种基本类型：硬件预取和软件预取。

局部性优化技术

1.局部性优化技术是指通过改变数据布局或算法实现，来提高数据访问的局部性，从而减少程序对慢速存储介质的访问次数，提高程序性能。

2.局部性优化技术有许多种类型，包括：循环展开、循环对齐、数据重排、软件预取等。

3.局部性优化技术通常用于编译器中，以自动优化程序的局部性。#利用空间局部性提高存储系统性能#

存储系统性能与系统设计息息相关,局部性优化是存储系统设计的重要技术。局部性优化是指程序在执行过程中倾向于重复访问同一区域或相邻区域的数据。存储系统可利用局部性优化技术来提高系统性能。

预取技术

预取技术是指在程序访问数据之前将数据预先加载到缓存中。预取技术可有效地减少程序访问数据的延迟,提高系统性能。预取技术有两种主要类型:硬件预取和软件预取。

*硬件预取:硬件预取由硬件来实现。硬件预取技术可以根据程序的执行情况,自动地将数据预加载到缓存中。硬件预取技术不需要程序员的介入,使用简单,但灵活性较差。

*软件预取:软件预取由软件来实现。软件预取技术可以根据程序的局部性特点,有针对性地将数据预加载到缓存中。软件预取技术需要程序员的介入,灵活性强,但使用复杂。

局部性优化

局部性优化是指存储系统通过优化存储数据布局来提高程序访问数据的局部性,从而提高系统性能。局部性优化技术包括:

*数据块对齐:数据块对齐是指将数据块的起始地址与缓存行的起始地址对齐。数据块对齐可以减少程序访问数据的延迟,提高系统性能。

*数据预分配:数据预分配是指在程序访问数据之前将数据块预先分配给程序。数据预分配可以防止程序在访问数据时发生页面错误,提高系统性能。

*数据压缩:数据压缩是指将数据块压缩后存储在存储介质中。数据压缩可以减少数据块的存储空间,降低程序访问数据的延迟,提高系统性能。

*数据副本:数据副本是指将数据块的副本存储在存储介质的不同位置。数据副本可以提高程序访问数据的可靠性,降低程序访问数据的延迟,提高系统性能。

总结

利用空间局部性可以提高存储系统性能。预取技术和局部性优化技术是提高存储系统性能的有效手段。预取技术可以减少程序访问数据的延迟,提高系统性能。局部性优化技术可以提高程序访问数据的局部性,提高系统性能。第六部分页面替换算法与局部性页面替换算法与局部性

#1.局部性原理

局部性原理是计算机科学中的一项重要原理，它指计算机程序在执行过程中，倾向于在一段时间内反复访问同一组内存地址。局部性原理可以分为两种类型：时间局部性和空间局部性。

*时间局部性是指在一段时间内，程序反复访问同一组内存地址的现象。

*空间局部性是指在一段时间内，程序倾向于访问在内存中彼此相邻的内存地址的现象。

#2.页面替换算法

页面替换算法是操作系统中的一种算法，用于决定当内存空间不足时，将哪一页内存替换到磁盘上。页面替换算法有很多种，每种算法都有其优缺点。最常用的页面替换算法包括：

*先进先出(FIFO)算法：FIFO算法是一种最简单的页面替换算法。它将最先进入内存的页面最先替换出去。FIFO算法很容易实现，但它也会导致性能问题，因为经常使用的页面可能会被替换出去，而较少使用的页面可能会保留在内存中。

*最近最少使用(LRU)算法：LRU算法是一种基于局部性原理的页面替换算法。它将最近最少使用的页面替换出去。LRU算法可以很好地提高性能，因为经常使用的页面会保留在内存中，而较少使用的页面会被替换出去。然而，LRU算法需要跟踪每个页面的使用情况，这可能会导致开销过大。

*最不经常使用(LFU)算法：LFU算法是一种基于页面使用频率的页面替换算法。它将最不经常使用的页面替换出去。LFU算法比LRU算法更容易实现，但它也可能会导致性能问题，因为经常使用的页面可能会被替换出去，而较少使用的页面可能会保留在内存中。

*二次机会(SC)算法：SC算法是一种结合了FIFO和LRU算法的页面替换算法。它在FIFO的基础上增加了第二次机会，如果一个页面在第一次被替换出去之前被访问过，那么它将被保留在内存中。SC算法可以很好地提高性能，因为它既考虑了时间局部性，也考虑了空间局部性。

在上述的众多页面替换算法中，LRU算法是最为常用的，它可以很好地提高性能，但它也需要跟踪每个页面的使用情况，这可能会导致开销过大。为了降低开销，可以采用近似LRU(ALRU)算法。ALRU算法通过维护一个页面使用频率的近似值来实现，这样可以降低开销，同时还能保持较好的性能。

#3.总结

局部性原理是计算机科学中的一项重要原理，它可以指导我们设计出更有效的算法和数据结构。页面替换算法是操作系统中的一种重要算法，它决定了当内存空间不足时，将哪一页内存替换到磁盘上。页面替换算法有很多种，每种算法都有其优缺点。最常用的页面替换算法包括FIFO、LRU、LFU和SC算法。第七部分文件系统布局与局部性关键词关键要点【文件系统布局与局部性】：

1.文件系统布局是指文件在存储介质上的组织方式，包括文件分配策略、文件组织方式和目录结构。

2.文件分配策略决定了文件在存储介质上分配空间的方式，包括连续分配、链接分配和索引分配。

3.文件组织方式决定了文件在存储介质上的存储方式，包括顺序存储、直接存储和索引存储。

【目录结构】：

文件系统布局与局部性

文件系统布局策略对存储系统的性能有重大影响。局部性原则是文件系统布局策略的重要考虑因素之一。局部性是指数据在一段时间内被访问的频率和时间间隔。文件系统布局策略应尽可能将经常被访问的数据放在一起，以减少寻道时间和提高访问速度。

1.文件系统布局的常见策略

（1）连续分配：连续分配是一种简单的文件系统布局策略，它将文件的数据块连续地存储在磁盘上。这种策略的优点是简单易于实现，并且可以提高顺序访问的性能。但是，连续分配也存在一些缺点，例如，它可能导致文件碎片，并降低随机访问的性能。

（2）索引分配：索引分配是一种更复杂的文件系统布局策略，它将文件的数据块存储在磁盘上的不同位置，并使用索引来记录每个数据块的位置。这种策略的优点是它可以避免文件碎片，并提高随机访问的性能。但是，索引分配也存在一些缺点，例如，它比连续分配更复杂，并且可能导致更多的寻道时间。

（3）簇分配：簇分配是一种介于连续分配和索引分配之间的文件系统布局策略。它将文件的数据块存储在磁盘上的簇中，每个簇包含多个数据块。这种策略的优点是它可以减少文件碎片，并提高随机访问的性能。同时，它也比索引分配简单，并且可以减少寻道时间。

2.文件系统布局策略的选择

文件系统布局策略的选择取决于存储系统的具体应用场景。对于顺序访问为主的应用场景，连续分配策略是一个不错的选择。对于随机访问为主的应用场景，索引分配或簇分配策略是一个更好的选择。

3.提高局部性的方法

除了选择合适的布局策略之外，还可以通过以下方法来提高局部性：

（1）预取：预取是一种数据预取技术，它将可能被访问的数据提前加载到内存中。这样，当这些数据被实际访问时，就可以直接从内存中获取，而无需从磁盘中读取。

（2）缓存：缓存是一种数据缓存技术，它将经常被访问的数据存储在高速缓存器中。这样，当这些数据被再次访问时，就可以直接从缓存中获取，而无需从磁盘中读取。

（3）数据压缩：数据压缩可以减少数据的大小，从而减少磁盘的访问次数。这可以提高存储系统的性能，尤其是对于随机访问为主的应用场景。第八部分应用优化与局部性关键词关键要点空间局部性优化

1.空间局部性优化是指通过优化程序的内存访问模式来减少缓存未命中次数，从而提高存储系统性能。

2.空间局部性优化可以通过多种方法实现，包括：循环展开、循环合并、循环交换、数组对齐、结构体对齐等。

3.空间局部性优化可以显著提高存储系统性能，在某些情况下，甚至可以将性能提高几个数量级。

应用优化

1.应用优化是指通过修改程序代码来提高程序性能。

2.应用优化可以包括多种内容，如数据结构优化、算法优化、并行优化等。

3.应用优化是提高存储系统性能的有效方法，可以显著减少内存访问次数，从而提高缓存命中率。

局部性原理

1.局部性原理是指程序在运行时，会反复访问一小部分数据。

2.局部性原理可以分为时间局部性和空间局部性。

3.时间局部性是指程序在运行时，会反复访问最近访问过的数据。

4.空间局部性是指程序在运行时，会反复访问相邻的数据。

数据局部性

1.数据局部性是指数据在内存中的位置与它在程序中被访问的顺序相关。

2.数据局部性可以分为时间局部性和空间局部性。

3.时间局部性是指数据在内存中的位置与它在程序中被访问的时间相关。

4.空间局部性是指数据在内存中的位置与它在程序中被访问的空间位置相关。

缓存优化

1.缓存优化是指通过优化缓存的设计和管理来提高缓存的性能。

2.缓存优化可以包括多种内容，如缓存大小优化、缓存替换算法优化、缓存预取优化等。

3.缓存优化可以显著提高存储系统性能，在某些情况下，甚至可以将性能提高几个数量级。

存储器层次结构

1.存储器层次结构是指计算