多级存储层次（Multilevel Storage Hierarchy）是计算机系统中的一种存储架构，它将存储器按照速度、容量和成本等因素划分为多个层次，并根据访问频率和数据访问的特点将数据从慢速的存储介质移动到快速的存储介质中，以提高系统的性能和效率。
在计算机系统中，存储器的层次结构通常由以下几个层次组成：寄存器、缓存、主存和辅助存储器。每个层次的存储介质具有不同的特点和性能指标。寄存器是位于CPU内部的最快速的存储设备，能够提供极高的访问速度，但容量有限。缓存是位于CPU和主存之间的存储设备，其速度介于寄存器和主存之间，容量较小但较大于寄存器。主存是计算机系统中的主要存储设备，速度较缓存慢一些，但容量较大。辅助存储器则是容量最大但访问速度最慢的存储设备，如硬盘、磁带等。
多级存储层次的设计理念是通过将数据从较慢的存储介质移动到较快的存储介质中，尽量减少CPU等待数据的时间，提高系统的整体性能。具体而言，当CPU需要访问数据时，它首先会在寄存器中查找，如果数据不在寄存器中，则会访问缓存。如果数据不在缓存中，则会从主存中读取数据，并将数据放入缓存中以备后续访问。如果数据在主存中也无法找到，则需要从辅助存储器中读取数据，这个过程涉及到磁盘寻道等较慢的操作。
多级存储层次的设计考虑了数据的局部性原理。局部性原理指出，程序在执行过程中，往往会访问附近的数据或者循环使用某些数据，而不是随机地访问所有数据。基于这个原理，多级存储层次通过缓存数据的方式，将频繁使用的数据放在速度较快的存储介质中，从而提高数据的访问速度。
除了提高性能外，多级存储层次还可以提供更大的存储容量。由于辅助存储器的容量较大，可以存储更多的数据。而通过缓存的方式，系统可以利用辅助存储器的大容量，将数据按需加载到主存中，从而扩展了主存的容量。
多级存储层次是一种根据存储介质的速度、容量和成本等因素划分存储器的方法，通过将数据从较慢的存储介质移动到较快的存储介质中，提高系统的性能和效率。它是计算机系统中存储器层次结构的重要组成部分，对于提高计算机系统的整体性能具有重要意义。
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