存储系统——基本概念

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现代计算机结构

存储器的层次化结构

存储器的各个层次结构图：

注意：辅存中的数据要调入主存后才能被CPU访问

*cache读音如下：https://fanyi.baidu.com/?aldtype=85#en/zh/cache

关系间解决的问题

• 主存—辅存：实现虚拟存储系统，解决了主存容量不够的问题
• Cache—主存：解决了主存与CPU速度不匹配的问题

各层存储器速度容量价格对比

注：有的教材把安装在电脑内部的磁盘称为“辅存”，把U盘、光盘等称为“外存”。
也有的教材把磁盘、U盘、光盘等统称为“辅存”或“外存”

存储器的分类

层次

按层次对存储器进行划分

介质

按存储介质分类

1.半导体存储器（以半导体器件存储信息）
（主存、Cache）

2.磁表面存储器：磁盘、磁带（以磁性材料存储信息）

3.光存储器（以磁性材料存储信息）

存取方式

1. 相联存储器（Associative Memory），即可以按内容访问的存储器（ContentAddressed Memory，CAM）可以按照内容检索到存储位置进行读写，“快表”就是一种相联存储器

2. 随机存取存储器（RandomAccess Memory, RAM）：读写任何一个存储单元所需时间都相同，与存储单元所在的物理位置无关

3. 顺序存取存储器（SequentialAccess Memory， SAM）：读写一个存储单元所需时间取决于存储单元所在的物理位置

4. 直接存取存储器（DirectAccessMemory，DAM）：既有随机存取特性，也有顺序存取特性。先直接选取信息所在区域，然后按顺序方式存取。

5. 串行访问存储器：读写某个存储单元所需时间与存储单元的物理位置有关

信息的可更改性

1. 读写存储器（Read/Write Memory）——即可读、也可写（如：磁盘、内存、Cache）
2. 只读存储器（Read Only Memory）——只能读，不能写（如：实体音乐专辑通常采用 CD-ROM，实体电影采用蓝光光碟，BIOS通常写在ROM中）事实上很多ROM也可多次读写，只是比较麻烦。

信息的可保存性

1. 断电后，存储信息消失的存储器——易失性存储器（主存、Cache）

2. 断电后，存储信息依然保持的存储器——非易失性存储器（磁盘、光盘）

• 信息读出后，原存储信息被破坏——破坏性读出（如DRAM芯片，读出数据后要进行重写）
• 信息读出后，原存储信息不被破坏——非破坏性读出（如SRAM芯片、磁盘、光盘）

存储器的性能指标

1. 存储容量：存储字数×字长（如1M×8位）。（MDR位数反 映存储字长）
2. 单位成本：每位价格=总成本/总容量。
3. 存储速度：数据传输率=数据的宽度/存储周期。（数据的宽度即存储字长）、（主存带宽（Bm）：主存带宽又称数据传输率，表示每秒从主存进出信息的最大数量，单位为字/秒、字节/秒（B/s）或位/秒（b/s）。）

存储时间，存储周期：

① 存取时间（Ta）：存取时间是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间，分为读出时间和写入时间。
②存取周期（Tm）：存取周期又称为读写周期或访问周期。它是指存储器进行一次完整的读写操作所需的全部时间，即连续两次独立地访问存储器操作（读或写操作）之间所需的最小时间间隔。

如下图是一个存储时间与存储周期的关系图：

小结