存储器系统
计算机中的存储系统的构成
计算机中的存储系统的构成计算机中的存储系统主要由以下几个部分构成：1.主存储器（Main Memory）：主存储器是计算机硬件中最重要的部分之一，负责存储和检索程序运行所需的数据和指令。
它通常由DRAM（动态随机存取存储器）或SRAM（静态随机存取存储器）组成，容量从几GB到几十GB 不等。
2.辅助存储器（Secondary Memory）：辅助存储器主要包括硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。
这些设备存储大量的数据和程序，虽然存取速度比主存储器慢，但容量大且价格低。
硬盘的容量通常在几百GB到几TB之间，而固态硬盘则具有更高的读写速度和耐用性。
3.三级存储器（Tertiary Memory）：这是更低一级的存储设备，通常包括光盘、U盘和SD卡等。
这些设备具有非常小的存储容量，通常用于存储小型的程序或数据文件。
4.高速缓存（Cache Memory）：高速缓存是主存和CPU之间的临时存储器，它保存了CPU最经常访问的数据和指令。
高速缓存的存取速度非常快，通常使用SRAM实现。
5.寄存器（Registers）：寄存器是CPU内部的高速存储部件，用于存储操作数和指令。
寄存器的存取速度比高速缓存还要快，但容量通常较小。
6.输入/输出设备（I/O Devices）：这些设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等，用于在计算机和用户之间进行交互。
这些设备通常有自己的存储和处理能力，例如打印机的墨盒就包含了一种形式的内存，用于存储墨水浓度和打印质量等信息。
7.通信接口（Communication Interfaces）：这些接口包括USB、HDMI、Ethernet等，用于计算机与其他计算机或设备之间进行数据交换。
这些接口通常也包含自己的内存，用于临时存储传输的数据。
在以上这些组成部分中，主存储器、辅助存储器和高速缓存是计算机存储系统中的核心部分。
它们之间的协作关系直接影响了计算机的性能和效率。
例如，当CPU需要访问的数据或指令不在高速缓存中时，它会从主存储器中读取数据或指令。
存储器系统
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：通用寄存器堆—指令和数据缓冲栈—Cache（静态随机存储器RAM）—主存储器(动态随机存储器DRAM）—联机外部存储器（磁盘存储器)—脱机外部存储器(磁带、光盘存储器) 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。
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存储器层次结构的组成
通常由高速缓冲存储器（Cache）、主存储器（Main Memory）和辅助存储器 （Auxiliary Memory）三级组成。
存储系统性能指标
存储容量
存取时间
存储器的存储容量是指它所能存储的二进制 信息的总量，通常以位（bit）或字节（Byte） 为单位表示。
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，分为读时间和写时间。
将一段时间内被访问次数最少 的数据块替换出去。考虑了数 据块的使用频率，但需要记录 每个数据块的访问次数，实现 相对复杂。
将未来最长时间内不会被访问 的数据块替换出去。理论上的 最优算法，但无法实现预测未 来的访问情况，仅作为评价其 他算法的标准。
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虚拟存储器
虚拟存储器概述
定义
虚拟存储器是一种计算机存储管理技术，它允许程序使用比实际物 理内存更大的内存空间。
存储器接口
主存储器与CPU之间需要相应的接口电路来实现信号的转换和传输。接口电路通常包括地址 译码器、数据缓冲器、读写控制逻辑等部分。
访问时序
CPU访问主存储器的时序包括读操作和写操作。读操作时，CPU向主存发送读命令和地址， 主存将相应地址的数据发送给CPU；写操作时，CPU向主存发送写命令、地址和数据，主存 将数据写入相应地址。
按存储介质分类
半导体存储器、磁表面存储器、磁芯存储器、光盘存储器等。
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按存取方式分类
随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、顺序存取存储器
（SAM）、直接存取存储器（DAM）。
【计算机组成原理】存储系统
【计算机组成原理】存储系统存储器的层次和结构从不同⾓度对存储器进⾏分类：1.按在计算机中的作⽤（层次）分类 （1）主存储器。
简称主存，⼜称内存储器（内存），⽤来存放计算机运⾏期间所需的⼤量程序和数据，CPU 可以直接随机地对其进⾏访问，也可以和告诉缓冲存储器（Cache）及辅助存储器交换数据，其特点是容量较⼩、存取速度较快、单位价格较⾼。
（2）辅助存储器。
简称辅存，⼜称外存储器（外存），是主存储器的后援存储器，⽤来存放当前暂时不⽤的程序和数据，以及⼀些需要永久性保存的信息，它不能与CPU 直接交换信息。
其特点是容量极⼤、存取速度较慢、单位成本低。
（3）⾼速缓冲存储器。
简称 Cache，位于主存和 CPU 之间，⽤来存放正在执⾏的程序段和数据，以便 CPU 能⾼速地使⽤它们。
Cache 地存取速度可与 CPU 的速度匹配，但存储容量⼩、价格⾼。
⽬前的⾼档计算机通常将它们制作在 CPU 中。
2.按存储介质分类 按存储介质，存储器可分为磁表⾯存储器（磁盘、磁带）、磁芯存储器、半导体存储器（MOS型存储器、双极型存储器）和光存储器（光盘）。
3.按存取⽅式分类 （1）随机存储器（RAM）。
存储器的任何⼀个存储单元的内容都可以随机存取，⽽且存取时间与存储单元的物理位置⽆关。
其优点是读写⽅便、使⽤灵活，主要⽤作主存或⾼速缓冲存储器。
RAM ⼜分为静态 RAM （以触发器原理寄存信息，SRAM）和动态 RAM（以电容充电原理寄存信息，DRAM）。
（2）只读存储器（ROM）。
存储器的内容只能随机读出⽽不能写⼊。
信息⼀旦写⼊存储器就固定不变，即使断电，内容也不会丢失。
因此，通常⽤它存放固定不变的程序、常数和汉字字库，甚⾄⽤于操作系统的固化。
它与随机存储器可共同作为主存的⼀部分，统⼀构成主存的地址域。
由ROM 派⽣出的存储器也包含可反复重写的类型，ROM 与RAM 的存取⽅式均为随机存取。
⼴义上的只读存储器已可已可通过电擦除等⽅式进⾏写⼊，其“只读”的概念没有保留，但仍然保留了断电内容保留、随机读取特性，但其写⼊速度⽐读取速度慢得多。
存储器系统基本知识
（2）扇区
每个磁道划分成若干相等的区域，每个区域称为—个扇区，扇区是软 盘的基本存储单位。 每个磁道上的扇区数可为9、15、18等。扇区的编号 从1号开始，每个扇区为512B。计算机对软盘进行读写时，无论数据多少， 总是读写一个或几个完整的扇区。
（3）写保护口
3.5寸软盘的写保护口在磁盘背面，窗口中有一滑块，若移动滑块使窗 口透光，则该盘处于写保护状态，只能读出不能写入。处于写保护状态的 软盘，只能读出数据，不能写入、删除，也小会受病毒侵入。
那么高速缓存中相应的内容也应随之改变。反过来，如果CPU修改了高速缓存
中的内容，也应修改内存中的相应内容。 Intel 80486及更尚档微处理器的—个显著特点是在CPU芯片内集成了
SRAM作为高速缓存。因为这些高速缓存装在芯片内，所以称为内部高速缓存 或—级高速缓存，目前，微机的一级高速缓存多为32KB或64KB。由于80486 及更高档CPU的时钟频率都很高，一旦出现一级高速缓存未命中，性能将明显 降低。在这种情况下，通常是在CPU芯片外再加高速缓存称为二级高速缓存， 即外部高速缓存，它实际上是内存和CPU之间的真正缓存。外部高速缓存的容 量都比内部高速缓存大，目前微机的二级高速缓存多为256KB或512KB的同步 高速缓存，即高速缓存和CPU采用相同的时钟周期以相同的速度同步工作。其 性能要比异步高速缓存要高30％以上。
盘由多片盘片组成，盘片同心地固定在同一根轴上，片与片之间留有供磁 头进退的间隙。硬磁盘与硬磁盘驱动器作为一个整体密封在—个金属腔体 中，称为硬盘机，简称硬盘。
硬盘按盘径大小可分为5.25in、3.5in、2.5in、1.8in等几种，硬盘尺寸小 型化是硬盘的发展方向。
3.光盘存储器
光监存储器是一种利用激光技术存储信息的装置。光盘存储器由光盘 片和光盘驱动器构成。目前用于计算机系统的光盘可分为：只读型光盘 （CD-ROM）、一次写入型光盘（WORM）和磁光盘（MO）以及DVD。
评价存储器系统的基本要求
评价存储器系统的基本要求存储器是计算机系统中非常重要的组成部分，它用于存储和检索数据。
一个高效可靠的存储器系统对于计算机系统的性能和稳定性至关重要。
在评价存储器系统的基本要求时，我们需要考虑以下几个方面。
1. 容量：存储器系统的容量决定了它可以存储多少数据。
容量越大，存储器系统可以存储的数据量就越多。
在今天的计算机系统中，存储器容量的需求越来越大，因为现代应用程序需要处理大量的数据。
因此，一个好的存储器系统应具备足够的容量来满足用户的需求。
2. 速度：存储器系统的速度影响着计算机系统的响应速度。
存储器的读取和写入速度越快，计算机系统的性能就越好。
因此，存储器系统需要具备快速的访问速度，以便能够及时地提供数据给计算机系统。
3. 可靠性：存储器系统的可靠性是指其在长时间使用过程中是否能够保持数据的完整性和一致性。
一个好的存储器系统应具备高可靠性，能够防止数据的丢失或损坏。
为了实现存储器系统的可靠性，通常会采用冗余存储和错误纠正技术。
4. 可扩展性：一个好的存储器系统应具备良好的可扩展性，能够满足用户不断增长的存储需求。
随着应用程序和数据量的增加，存储器系统需要能够方便地扩展容量和性能。
因此，存储器系统的设计应考虑到未来的扩展需求。
5. 成本：存储器系统的成本是一个重要的考虑因素。
存储器系统的成本包括硬件成本、维护成本和能耗成本。
一个好的存储器系统应具备适当的成本，既能满足用户的需求，又能够在经济上可行。
6. 可管理性：存储器系统应具备良好的管理性能。
管理存储器系统包括存储器的分配、回收和优化等操作。
一个好的存储器系统应具备易于管理的特点，能够提供简单有效的管理工具和接口。
7. 安全性：存储器系统的安全性是指其能否保护存储的数据不被非法访问和篡改。
在今天的计算机系统中，数据安全性越来越重要。
因此，一个好的存储器系统应具备强大的安全性，能够保护用户的数据不受到威胁。
一个好的存储器系统应具备足够的容量、快速的访问速度、高可靠性、良好的可扩展性、适当的成本、易于管理和强大的安全性。
主存储器与存储系统
主存储器与存储系统1、存储系统的组成1.1、存储器的分类按存储器在计算机系统中的作用分类：高速缓冲存储器：高速缓冲存储器(Cache)位于主存和CPU之间，用于存放正在执行的程序段和数据，以便CPU能高速地使用它们。
Cache的存储速度与CPU的速度相匹配，但存储量较小，价格较高，一般制作在CPU芯片中主存储器：主存用来存放计算机运行期间所需要的程序和数据，CPU可直接随机地进行读写访问。
主存有一定容量，存储速度较高。
由于CPU要频繁地访问主存，所以主存的性能在很大程度上影响了整个计算机系统的性能辅助存储器：辅助存储器又称为外部存储器或后援存储器，用于存放当前暂不参与运行的程序和数据以及一些需要永久性保存的信息。
辅存设在主机外部，容量极大且成本很低，但存储速度较低，而且CPU不能直接访问它。
辅存中的信息必须通过专门的程序调入主存后，CPU才能使用1.2、存储系统的层次结构为了解决容量、存储速度和价格之间的矛盾，通常把各种不同的存储容量、不同存储速度的存储器，按一定的体系结构组织起来，形成一个统一整体的存储系统由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统可以分为两个层次，其中高速缓存和主存之间称为Cache-主存存储层次(cache存储系统)，主存-辅助存储层次(虚拟存储系统)Cache存储系统是为解决主存速度不足而提出来的。
在Cache和主存之间，增加辅助硬件，让它构成一个整体。
从CPU看，速度接近Cache的速度，容量是主存的容量。
Cache存储系统全部用硬件来调度，对应用程序员和系统程序员都是透明的虚拟存储系统是为解决主存容量不足而提出来的。
在主存和辅存之间，增加辅助的软硬件，让它们构成一个整体。
从CPU看，速度接近主存的速度，容量是虚拟的地址空间。
虚拟存储系统需要通过操作系统来调度，对系统程序员是不透明的，但对应用程序员是透明的2、主存储器的组织2.1、主存储器的基本结构主存通常由存储体、地址译码驱动电路、I/O和读写电路组成存储体是主存储器的核心，程序和数据都存放在存储体中地址译码驱动电路实际上包含译码器和驱动器两部分。
存储器、存储系统以及操作方法与流程
存储器、存储系统以及操作方法与流程存储器是计算机系统中最基本、最重要的部件之一，用于存储程序、数据等信息，是计算机系统中重要的资源之一、存储器的主要功能是数据的存储和读取，在计算机系统中有着非常重要的地位。
存储器不同于处理器，处理器只能处理当前的数据信息，在不同的应用场景中不断运行，而存储器可以存储更多、更长时间的数据信息并保证数据的安全、可靠性和稳定性。
存储器主要分类存储器主要分为两大类：内存和外存。
内存包括随机存取内存（RAM）和只读存储器（ROM），其中RAM又包括动态随机存取内存（DRAM）和静态随机存取内存（SRAM）两种；外存又称为辅助存储器，包括硬盘、软盘、光盘、闪存以及U盘等。
存储系统的架构存储系统包括计算机系统的内存与外存两个部分，主要分为主存储器、高速缓存、辅助存储器等三个层次。
其中主存储器一般是指DRAM和SRAM，常常直接集成在CPU中，是CPU和外部设备（如硬盘、光盘等）间信息交换的媒介；高速缓存是位于主存之外，但比主存存储更快、相应时间更短的存储器，用于加快主存储器与CPU之间的数据传输，同时也减轻了对内存访问的压力；辅助存储器则包括各种外存。
操作方法与流程存储器的操作包括存储和检索两个阶段，下面将分别解释存储器的操作方法与流程。
1. 存储操作流程存储操作是将数据写入存储器的过程，其主要流程如下：（1）CPU通过地址总线将存储地址传给内存控制器。
（2）内存控制器接收到地址信息后，将其分解为行地址和列地址，并将其传给DRAM芯片。
（3）DRAM芯片从内存数组中选取对应的行，然后读取该行中所有的列，并将这些数据通过输出信号传给内存控制器。
（4）内存控制器接收到DRAM芯片输出的数据后，将其写入内存，同时向CPU发送写入成功的信号。
2. 检索操作流程检索操作是从存储器中读取数据的过程，其主要流程如下：（1）CPU通过地址总线将存储地址传给内存控制器。
（2）内存控制器接收到地址信息后，将其分解为行地址和列地址，并将其传给DRAM芯片。
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存储器系统
1946年美籍匈牙利科学家冯·诺依曼提出存储程序原理，把程序本身当作数据来对待，程序和该程序处理的数据用同样的方式存储，并确定了存储程序计算机的五大组成部分和基本工作方法。
存储器是计算机的记忆装置，它的主要功能是存放程序和数据。
程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。
不管是程序还是数据，在存储器中都是用二进制的形式来表示的，并统称信息。
1、存储器的容量
在计算机中，存储器容量以字节（Byte，简写为B）为基本单位，一个字节由8个二进制位（bit）组成。
存储容量的表示单位除了字节以外，还有KB、MB、GB、TB（可分别简称为K、M、G、T，例如，128MB可简称为128M）。
其中：1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB。
2、存储器的分类
存储器一般分成主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。
也可以按存储介质分为半导体和磁表面存储器；按按存储方式分为随机存取存储器和顺序存储器；按读写功能分为只读（ROM）和随机读写（RAM）存储器等不同的分类方法。
现在还有一类网络附属存储系统，即NAS（Network Attached Storage：网络附属存储）。
这是一种将分布、独立的数据整合为大型、集中化管理的数据中心，以便于对不同主机和应用服务器进行访问的技术。
按字面简单说就是连接在网络上，具备资料存储功能的装置，因此也称为“网络存储器”。
3、存储器的实物
现在市面上的存储设备有硬盘、光盘、u盘、tf卡、sd卡等等，只要可以用来存储数据的一切设备都可以称之为存储器。