计算机存储体系简述

存储体系概述

1.寄存器：寄存器是cpu内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果。
2.内存：内存暂时存放cpu中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。
3.磁盘：磁盘包含硬盘（硬磁盘，现在常用）和软盘（软磁盘，过去常用）

寄存器

补充：CPU相关知识
CPU(Central Processing Unit )中央处理器，是计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。
CPU由运算器、控制器、寄存器、输入设备和输出设备组成，这些器件由处理数据总线相连。
运算器：进行数据的处理
控制器：控制各器件工作
寄存器：进行数据的存储
输入设备：将人们熟悉的信息形式转化为机器能识别的信息形式，如键盘、鼠标等。
输出设备：将计算机运算的结果转化为人们熟悉的信息形式，如显示器、打印机等
寄存器功能：
1.可将寄存器内的数据执行算术或逻辑运算
2.存于寄存器内的地址可以用来指向内存中的某个位置，即寻址
3.可以用来读写数据到电脑的周边设备

内存

内存的概念

内存是外存与cpu之间进行沟通的桥梁，内存是相对于外存而言的，计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的。（内存也被称之为内存储器和主存储器）

内存的发展

最早的内存是以磁芯的形式排列在线路上，接着出现了焊接在主板上的内存芯片，由于难以安装和更换，内存条便应运而生。

内存的分类

内存包括RAM、ROM和Cache
ROM(Read Only Memory):只读存储器，这类存储器制造时信息就被存入并永久保存，所以只能读出，不能写入，即使机器停电，这些数据也不会消失。
RAM(Random Access Memory):随机存储器,这类存储器既能读出，又能写入，当机器停电时，数据就会丢失。
SRAM(Static RAM):静态随机存储器，不需要定时刷新（静态）
DRAM(Dynamic RAM):动态随机存储器，需要定时刷新（动态）
Cache：Cache是位于cpu和主存储器DRAM之间规模较小，速度很高的存储器，通常由SRAM组成。

cpu的速度远高于内存，当cpu直接从内存中存取数据时要等待一定时间周期，而Cache则可以保存cpu刚用过或循环使用的一部分数据，如果cpu需要再次使用该部分数据时可从Cache中直接调用，这样就避免了重复存取数据，减少了cpu的等待时间，提高了系统的效率。
cache分类：
1.一级缓存：协调cpu和内存之间存取速度
2.二级缓存：协调一级缓存和内存之间存取速度，cpu调用缓存首先是一级缓存，当处理器的速度不断提升，会导致一级缓存供不应求，这样就得提升到二级缓存了。二级缓存要比一级缓存慢，但容量大。
3.三级缓存：协调二级缓存和内存之间存取速度

虚拟内存

虚拟内存的概念：虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它具有连续可用的内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。

磁盘

磁盘分为硬盘和软盘，属于外存。
补充：
外存的概念：外存不包括在传统的主机中，它是通过一条通信线与主板相连的，所以叫外存。外存包括硬盘、软盘、光盘等，也包括目前广泛使用的u盘和其他可移动存储器。
外存的作用：外存的作用是存放需要联机保存但暂时不使用的程序和数据。

硬盘

硬盘是计算机中最主要的存储设备，绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性的密封固定在硬盘驱动器中，不过随着发展，可移动硬盘也出现了。


硬盘读写数据原理：一个磁道读/写满数据后，就在同一柱面的下一个盘面来写，一个柱面读/写满后，才移到下一个扇区开始读/写数据（从上到下，从外到内）。
实际上一次读写由三个动作组成：
1.寻道（时间）：磁头移动定位到指定磁道
2.旋转延迟（时间）：等待指定扇区从磁头下旋转经过
3.数据传输（时间）：数据在磁盘和内存之间的实际传输
硬盘的平均读取时间=寻道时间+旋转延迟时间+数据传输时间

软盘

软盘是个人计算机最早使用的可移介质，随着u盘的出现，软盘已经被逐步淘汰。