2012年软考系统分析师经典教程：存储器系统

 　1.3 存储器系统

　　概述：

　　计算机中的存储系统是用来保存数据和程序的。对存储器最基本的要求就是存储容量要大、存取速度快、成本价格低。为了满足这一要求，提出了多级存储体系结构。一般可分为高速缓冲存储器、主存、外存3个层次，有时候还包括CPU内部的寄存器以及控制存储器。

　　衡量存储器的主要因素：存储器访问速度、存储容量和存储器的价格;

　　存储器的介质：半导体、磁介质和光存储器。

　　存储器的组成：存储芯片+控制电路(存储体+地址寄存器+数据缓冲器+时序控制);

　　存储体系结构从上层到下层离CPU越来越远、存储量越来越大、每位的价格越来越便宜，而且访问的速度越来越慢

　　存储器系统分布在计算机各个不同部件的多种存储设备组成，位于CPU内部的寄存器以及用于CU的控制寄存器。内部存储器是可以被处理器直接存取的存储器，又称为主存储器，外部存储器需要通过I/O模块与处理器交换数据，又称为辅助存储器，弥补CPU处理器速度之间的差异还设置了CACHE，容量小但速度极快，位于CPU和主存之间，用于存放CPU正在执行的程序段和所需数据。

　　整个计算机的存储器体系结构可以用下面的图来说明：

　　通常衡量主存容量大小的单位是字节或者字，而外存的容量则用字节来表示。字是存储器组织的基本单元，一个字可以是一个字节，也可以是多个字节。

　　信息存取方式：信息的存取方式影响到存储信息的组织，常用的有4种，

　　◆顺序存取

　　存储器的数据是以记录的形式进行组织，对数据的访问必须按特定的线性顺序进行。磁带存储器的存取方式就是顺序存取。

　　◆直接存取

　　共享读写装置，但是每个记录都有一个唯一的地址标识，共享的读写装置可以直接移动到目的数据块所在位置进行访问。因此存取时间也是可变的。磁盘存储器采用的这种方式。

　　◆随机存取

　　存储器的每一个可寻址单元都具有唯一地址和读写装置，系统可以在相同的时间内对任意一个存储单元的数据进行访问，而与先前的访问序列无关。主存储器采用的是这种方式。

　　◆相联存取

　　也是一种随机存取的形式，但是选择某一单元进行读写是取决于其内容而不是其地址。Cache可能采用该方法进行访问。

　　衡量存储器系统性能的指标有以下几种：

　　存取时间：一次读/写存储器的时间

　　存储器带宽：每秒能访问的位数。

　　存储器周期：两次相邻的存取之间的时间

　　数据传输率：每秒钟数据传输的bit数目。

　　主存储器：

　　主存储器是指能由CPU直接编程访问的存储器，它存放需要执行的程序与需要处理的数据。因为它通常位于所谓主机的范畴，常称为内存。如果内存的地址为n位，容量为2的n次。

　　主存储器的种类很多，主要有：

　　随机存储器(RAM)：可以读出和写入，随机访问存取，断电消失

　　只读存储器(ROM)：只能读出原有的内容，不能写入新内容

　　可编程ROM(PROM)

　　可擦除PROM(EPROM)

　　电可擦除PROM(E2PROM)