第一百二十天学习记录：：计算机硬件技术基础：存储器及存储管理

分级存储器系统

存储器从内到外分为四级：内部寄存器、高速缓冲存储器、内存储器和外存储器。它们在存取速度上逐级递减，在存储容量上逐级递增。

内部寄存器

内部寄存器是计算机处理器内部的一种高速缓存，是用来存储临时数据和指令等信息的一类高速存储器。它们通常位于处理器内部，与其他存储设备相比，内部寄存器的访问速度更快，可以在处理器时钟周期内完成读写操作。由于内部寄存器具有快速、临时、高效的特点，处理器可以通过不断的读写内部寄存器来执行各种操作。

内部寄存器通常包括通用寄存器、专用寄存器和状态寄存器等。通用寄存器可以用来存放数值、地址、指针等临时数据；专用寄存器则用于特殊的计算或者控制；状态寄存器则用来存储特定的运行状态信息，比如进位标志、零标志、溢出标志、中断标志等。处理器根据需要可以访问不同的内部寄存器来完成不同的操作，这样可以提高处理器的运行效率和速度。

高速缓冲寄存器

高速缓冲寄存器是计算机处理器中的一种高速缓存，也叫作cache寄存器（Cache Register）。它位于处理器内部，用来暂时存放处理器从主存储器（RAM）中读取的数据和指令，以加快处理器执行指令的速度。由于高速缓冲寄存器的读写速度比内存快得多，可以有效地减少等待时间，提高数据的读取和处理效率。

高速缓冲寄存器分为数据缓存和指令缓存两种类型。数据缓存存放计算机处理器所需要的数据，比如在执行加法操作时，需要从内存中取出两个数，计算器会将这些数据存放在缓存中，以供计算器访问；指令缓存则存放处理器所需要执行的指令，通过在指令缓存中查找指令，处理器可以迅速得到需要执行的指令，从而加快程序的执行速度。

高速缓冲寄存器的容量通常比内部寄存器大，但比主存储器小。它的工作模式是先把主存储器中的数据和指令复制到高速缓冲寄存器中，然后由处理器直接在高速缓冲寄存器中进行数据和指令的读取和处理。若要修改缓存中的数据则必须同时将缓存和主存一起修改，以保证数据一致性。

内存储器

内存储器，也被称作内存（Memory），是计算机中一种重要的存储设备，它主要用于存储计算机正在运行的程序和数据。内存储器与硬盘、光盘、U盘等外部存储设备不同，它是计算机处理器与其他硬件设备之间进行数据交换的主要通道，也是计算机的高速缓存。

内存储器一般分为随机存储器（Random Access Memory，RAM）和只读存储器（Read Only Memory，ROM）两种。RAM通过在内存中存储临时数据和程序代码来提高计算机的工作效率，因其读写速度快、存取时间短、易于操作等特点而成为计算机内部的临时存储器；而ROM则用于存储一些永久性的固化数据和程序代码，一旦写入后，只能被读取，无法被修改。

内存储器的容量可以从几十兆到几十兆甚至几百G，目前常见的内存规格有DDR、DDR2、DDR3、DDR4等。内存也是计算机性能瓶颈之一，选择适合自己计算机的内存规格可以提高计算机的运行速度和运行效率。

大容量外存

大容量外存（Large-capacity external storage）是指用于计算机外部的一种数据存储设备，它可以扩展计算机的存储容量。大容量外存包括许多种类，如硬盘、固态硬盘、U盘、存储卡（如SD卡、MicroSD卡等）、移动硬盘、网络存储等。

在实际应用中，许多计算机都需要大容量外存来存储数据，特别是那些需要处理大量图像、视频等文件的应用。相比内存储器，大容量外存的容量通常更大、价格也更便宜，更适用于大规模数据存储的场景。

选择合适的大容量外存需要考虑到自己的需求和预算，如存储容量、读写速度、传输方式、可靠性、耐用性和数据安全等。在使用大容量外存时，应注意定时进行备份和多点存储等安全措施，以避免数据丢失的风险。同时，对于移动性更强的外存，也应注意数据的物理安全性，防止数据被盗或丢失。

内存储器的构成原理

1、存储器芯片的接口特性

2、内存储器的设计

高度缓冲存储器