【计算机组成原理】存储系统(一)—— 存储系统的基本概念

  • 一、存储器的层次化结构
  • 二、存储器的分类
    • 1. 存储介质
    • 2. 存取方式
    • 3. 信息的可更改性
    • 4. 信息的可保存性
  • 三、存储器的性能指标
    • 存取时间与存取周期
  • 四、总结

一、存储器的层次化结构

(1)主存—辅存:实现虚拟存储系统,解决了主存容量不够的问题。 (2)Cache—主存:解决了主存与CPU速度不匹配的问题。

二、存储器的分类

1. 存储介质

1.半导体存储器:主存、Cache。【以半导体器件存储信息】 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:光盘。【以光介质存储信息】

2. 存取方式

随机存取存储器(Random Access 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。【内存条】

顺序存取存储器(Sequential Access 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。【磁带】

直接存取存储器(Direct Access Memory,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。【磁盘】

相联存储器(Associative Memory):即可以按内容访问的存储器(Content Addressed 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。

3. 信息的可更改性

读写存储器(Read/Write Memory)——即可读、也可写(如:磁盘、内存、Cache)

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

4. 信息的可保存性

  • 断电后,存储信息消失的存储器——易失性存储器(主存、Cache)
  • 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)

三、存储器的性能指标

  1. 存储容量:存储字数×字长(如1M×8位)。
  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。
  4. 主存带宽( B m B_m 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)。

存取时间与存取周期

① 存取时间( T a T_a 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( T m T_m 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。

四、总结