计算机组成原理 存储器概述

1.1 概述

一、存储器分类

1、按存储介质分类

（1）半导体存储器：TTL、MOS   易失（断电不存储数据）

           TTL（晶体管晶体管逻辑）集成度低功耗高但速度快、MOS（金属氧化物半导体）功耗低集成度高 

（2）磁表面存储器：要有磁头、磁载体    非易失

（3）磁芯存储器：硬磁材料、环状元件    非易失

（4）光盘存储器：激光、磁光材料           非易失

2、按存取方式分类

（1）存取时间与物理地址无关（随机访问）

不管信息存在什么地址，只要给出地址，可以在相同的时间里把信息读出或写入

• 随机存储器  在程序的执行过程中 可读 可写
• 只读存储器  在程序的执行过程中 只读

（2）存取时间与物理地址有关（串行访问）

• 顺序存取存储器  磁带
• 直接存取存储区  磁盘

3、按在计算机中的作用分类

• PROM  可编程 
• EPROM  电可编程
• EEPROM  电可擦写可编程
• Flash Memory  U盘 SSD
• 辅助存储器 光盘 磁盘

二、存储器的层次结构

1、存储器三个主要特性关系

• 寄存器不止CPU中有，I/O端口中也有。
• 有些寄存器在指令中可以使用，这些寄存器不透明，称为体系结构寄存器。
• 还有一些寄存器不需要让程序员了解，是透明的，指令不能对他们直接进行操作，称为非体系结构寄存器。

2、缓存-主存层次和主存-辅存

• cpu可以从主存中读信息，也可以把结果存在主存当中
• 主存容量有限，文档等存在辅存当中
• 当程序运行时，需要导入到主存当中
• 主存和辅存使用软硬件结合方式让其二者构成一个整体
• 缓存是为了解决CPU与主存速度不匹配
• CPU可以直接访问缓存，通过缓存访问主存，缓存中的信息是主存中一部分信息的副本
• CPU最常用的绝大部分指令和数据都存储在缓存中，计算机的速度会得到很大提升
• 程序局部性原理：一段程序在一段时间内大概率会反复使用
• 空间局部性原理：一段程序的相邻空间代码大概率会被使用

• 主存和辅存构成的整体叫做虚拟存储器
• 虚拟存储器的地址空间使用新的地址空间叫做虚地址，是编写地址是使用的逻辑地址