计组 存储器概述

存储器是计算机部件最重要的部件之一，执行程序时，所需要的指令和数据时，都来自于存储器，程序执行的结果保存在存储器中，另外文档，音频等数据也保存在存储器中。

存储器可以分为哪些种类？

存储器的分类标准不同则种类就不同，这里给3个标准分别进行分类

1.按存储介质分类

• 半导体存储器（易失），比如芯片、U盘，
  • TTL ==》晶体管，集成度低，功耗高，速度快
  • MOS ==》 金属氧化物半导体，功耗低，集成度高（主要使用）
• 磁表面存储器，比如磁带，磁盘
• 磁芯存储器，曾作为计算机内存
• 光盘存储器，激光、磁光材料

磁芯存储器发明于1948年，磁芯的英文名称为core，磁芯存储器也被称为core memory，磁芯里面有导线，导线通过一定的电流，通过电流对磁芯磁化，磁芯本身是铁氧体，在电流的作用下，会被磁化为N极和S极。根据磁场的方向，我们就可以保存信息，比如N极朝向某个方向定位为1，某个方向为0，则这两个方向就可以保存两个数据0，1。不过多介绍磁芯存储器，它曾作为计算机内存，曾大大增加了计算机内存的速度。

半导体需要通电，如果没有电，数据会丢失，但部分半导体并不易失，比如制作U盘的半导体。

而其他材料制作的存储器，往往都是非易失的。

分类方式总结：主要分为半导体、磁、光。

2.按存取方式分类

• 存取时间与物理地址无关（随机访问）
  • 随机存储器，可读可写
  • 只读存储器，在程序执行过程中只读
• 存取时间与物理地址有关（串行访问）
  • 顺序存取存储器，磁带
  • 直接存取存储器，磁盘

3.按在计算机中的作用分类

• 主存储器
  • RAM，随机存储器
    • 静态RAM
    • 动态RAM
  • ROM，只读存储器
    • MROM
    • PROM（可编程ROM）
    • EPROM
    • EEPROM
• Flash Memory，闪存
• 高速缓冲存储器，Cache
• 辅助存储器

现代存储器的层次结构？为什么要分层？

假设你将要买一个存储器，你会考虑什么？速度？容量？价格？

存储器中，有一部分是存储在cpu中的，有一部分是

寄存器	cpu
缓存	cpu
主存	主机
磁盘， 光盘， 磁带	辅存

缓存其实仅一部分在cpu当中，寄存器也并非仅在cpu中，I/O端口中也有寄存器。

寄存器速度快，容量小，价格高，磁盘容量大，速度慢，价格低。为了综合“价格，速度，容量”，计算机中采用了存储体系。

存储体系：采用了2种，或2种以上的存储介质构成的存储器，用软件，硬件，或软硬件结合的方式连接成一个整体，从某一级程序员的角度来看具有容量大，速度快，价格低的特点。

计算机中，有2个重要的存储层次

• 缓存与主存 ==》速度
• 主存与辅存 ==》容量

cpu速度发展很快，而主存速度提高很慢，主存速度成为了计算机发现限制，为了提高cpu从主存获取数据，使用了缓存来提高cpu与主存交换数据速度。如果cpu需要的大多数数据和指令都能够从缓存中获取，那么就能够实现提高cpu速度，这使用了“局部性原理“

各层次之间速度比较

• cpu ==》10ns
• 缓存 ==》20ns
• 主存 ==》200ns
• 辅存 ==》ms

虚拟存储器：指的是由主存与辅存构成的存储器体系，它的地址叫虚地址。

此外，在缓存与主存层次，使用的是主存地址，也叫实地址。缓存是以数据内容查找的，即时给出一个地址，对应缓存块的编号，即时指令是在缓存块当中的，把内存地址转化为缓存块号，以及缓存块偏移地址。