《计算机的存储系统》word版

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1、http://www.docin.com/sundae_meng第6章计算机的存储系统现代计算机采用程序控制方式工作，因此，用来存放程序的存储系统是计算机的重要组成部分。存储器包括内存储器和外存储器。内存储器包括主存储器和高速缓冲存储器，外存储器即辅助存储器。主存储器简称主存，它位于主机内部。本章介绍计算机的存储系统，包括主存储器的基本组成、层次结构和工作原理，高速缓冲存储器的工作原理，以及各类外存储器。6.1存储器与存储系统概述6.1.1存储器的作用现代计算机都是以存储器为中心的计算机，存储器处于全机的中心地位。存储器

2、的作用可归纳为：⑴存放程序和数据。计算机执行的程序、程序运行所需要的数据都是存放在存储器中的。⑵现代计算机可以配置的输入输出设备越来越多，数据传送速度不断加快，并且多数采用直接存储器存取（DMA）方式和输入输出通道技术，与存储器直接交换数据而不通过CPU。⑶共享存储器的多处理器计算机的出现，使得可利用存储器来存放共享数据，并实现各处理器之间的通信，更加强了存储器作为整个计算机系统中心的作用。6.1.2存储器分类⒈按存取方式分类⑴随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory）特点：存储器中任何一个存储单元都能

3、由CPU或Ｉ/O设备随机存取，且存取时间与存取单元的物理位置无关。用途：常用作主存或高速缓存。⑵只读存储器ROM(Read-OnlyMemory）特点：存储器的内容只能读出而不能写入。用途：常用来存放固定不变的系统程序。作为固定存储，故又叫“固存”。随着用户要求的提高，只读存储器产品从ROM→可编程只读存储器PROM→光可擦除可编程只读存储器EPROM→电可擦除可编程的只读存储器EEPROM，为用户方便地存入和改写内容提供了物质条件。⑶顺序存取存储器SRAM特点：存储器中存储的信息（字或者记录块），完全按顺序进行存放或读

4、出，在信息载体上没有惟一对应的地址号，访问指定信息所花费的时间和信息所在存储单元的物理位置密切相关。其存取时间长，速度慢。如磁带存储器。⑷直接存取存储器DAM特点：存储器的任何部位（一个字或字节、记录块等）没有实际的、连线的寻址机构，当要存取所需要的信息时，必须执行两个逻辑操作：首先，直接指向整个存储器的一个小区域（如磁盘上的磁道或磁头）；然后对这一小区域像磁带那样顺序检索、记数或等待，直至找到最后的目的块（磁道上的扇区）。这种存储器容量大，存取速度介于随机存储器与顺序存取存储器之间，多用作辅存，磁盘存储器就是直接存取存

5、储器。顺序存取存储器和直接存取存储器又合称为串行访问存储器.⒉按存储介质分类⑴半导体存储器:双极型和MOS型半导体存储器。http://www.docin.com/sundae_meng双极型半导体存储器采用TTL电路或ECL电路作存储单元，存取速度快，但功耗大，集成度低，多用作快速、小容量的存储器，如高速缓存。MOS型半导体存储器主要用作主存储器。⑵磁表面存储器广泛使用的是磁盘存储器和磁带存储器。特点是：存储容量大，位价格低，但结构为机电组合，工艺复杂，存取速度慢，主要用作辅助存储器。在微型计算机系统中，软磁盘存储器和

6、硬磁盘存储器是基本配置。⑶光盘存储器⒊按信息的可保存性分类分为易失性存储器和非易失性存储器。断电后，存储的信息将消失的存储器，称为易失性存储器，RAM为易失性存储器。断电后，存储的信息仍保存在存储器中，称非易失性存储器，ROM、FLASH和磁性材料存储器为非易失性存储器。⒋按在计算机中的作用分类按在计算机中的作用分类，可将存储器分为主存储器（内存）、辅助存储器（外存）和缓冲存储器等。6.1.3存储器的层次结构存储器的三级存储体系结构示意图⒈主存—辅存层次把CPU所需的现行程序和数据存放在存取速度快，容量有限的称为“主存”

7、或“内存”的半导体存储器中，供CPU直接使用。主存必须具有和CPU相当的工作速度，才能保证整个计算机运算速度的提高。那些暂时不用或尚未用到的程序和数据则存放在容量大、存取速度慢的称为辅助存储器的磁表面存储器或光盘存储器中，当CPU需要执行某程序时，可以将其从辅存调入内存。构成主存—辅存层次。主存—辅存层次使整个存储系统具有接近主存的存取速度，又有辅存的容量和接近辅存的位平均价，较好地解决了大容量和低成本的矛盾。辅存只与主存交换信息，CPU不直接访问辅存，因此，辅存的存取速度可以慢些。主存的存取速度和CPU的存取速度往往差

8、一个数量级。这样，主存的存取速度就成了计算机整机速度的瓶颈。⒉主存—高速缓存层次为了弥补主存速度的不足，在CPU与主存之间增加一级容量不大，速度很高的“高速缓冲存储器”（Cache），借助于辅助硬件把高速缓存与主存构成一个整体。该整体具有接近于高速缓存的速度、主存的容量和接近于主存的每位平均价格，解决了速度与成本之间