计算机组成原理–存储器的分类和层次结构 存储器的分类 按存储介质分类 半导体存储器,存储件由半导体构成,是一种易失性存储器。 磁表面存储器,在金属或者塑料基体的表面涂一层磁性材料。是一种非易失性存储器。 磁芯存储器,是不易失的永久记忆存储器。 光盘存储器,是应用激光在记录介质(磁光材料)上进行读写,是一种非易失性存储器。 按在计算机中的层次分类 主存储器 内存 用来存放计算机运行时期需要的程序和数据,CPU可以直接对主存进行访问,主存可以直接和CaChe、辅存进行数据交换。 辅助存储器 外存 用来存放暂时不需要使用的程序和数据,以及需要永久保存的数据。不能和CPU直接进行信息交换。 高速缓冲存储器 CaChe 位于主存和CPU之间,可以保存一部分当前需要使用的程序和数据 按存取方式分类 随机存取存储器(RAM) 可以读也可以写的存储器,在这种存储器的任何一个存储单的内容都是随机存取的,而且存取的时间和位置没有关系。 主存采用这种存储器。 RAM分为静态RAM(采用触发器)和动态RAM(采用电容、需要刷新)。 只读存储器(ROM) 可以对存储的内容进行读但不能写的存储器。这种存储器通常存入了数据之后就只能将信息读出不能随意写入数据了。 种类:掩膜型只读存储器(MROM),可编程只读存储器(PROM),电擦除只读存储器(RPROM),闪速存储器(Flash Memory) 串行访问存储器 对存储单进行读写操作是按照物理位置的先后顺序寻找地址的存储器。可以细分为顺序存取存储器和直接存取存储器。 顺序存取存储器:无论信息在那个位置,读写时都要从介质的开始位置按顺序寻找。 直接存取存储器:在读写时先定位存储该信息的一个区域,在按顺序寻找。 存储器层次结构 存储器的层次结构主要体现在缓存–主存层次和主存–辅存层次。
缓存–主存层次 是为了解决CPU和主存速度不一致问题。缓存的速度比主存的速度高,将CPU近期要使用的信息调入缓存中可以提高CPU的访存速度。这个层次的速度接近缓存高于主存,容量和价位接近主存,解决了速度和成本的矛盾。(一般来说速度越高价格就越高;容量越大价位就越低,而且容量越大速度比越低)缓存的容量小于主存速度大于主存价格高于主存,但是知需要花主存的价格就可以让速度接近缓存,而且容量还比缓存大。 主存–辅存层次 主要解决存储系统的容量问题。辅存的容量比主存大的多,而且不能和CPU进行信息交换,因此可以将主存不需要用到的数据存放在辅存中,需要的时候在由辅存调入主存供CPU使用。这个层次容量接近辅存,平均位价接近于辅存但是速度接近主存,解决了速度、容量、成本三者的矛盾。
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