机组复习之 存储器分层体系

本文介绍了存储器的分类,包括按存储元件、存取方式、信息可更改性等方面的分类,并阐述了存储器的层次化结构,重点讲解了高速缓冲存储器Cache的工作原理、地址映射方式及其在解决CPU与主存速度不匹配问题中的作用。同时,文章还提及了存储器与CPU的连接,以及不同寻址方式下的存储容量计算。

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一、存储器概述

(一)存储器的分类

1、按存储元件分类:半导体存储器、磁表面存储器、光盘存储器

2、按存取方式分类:随机存取存储器、顺序存取存储器、直接存取存储器,相联存储器;

3、按信息的可更改性分类:只读存储器ROM,读写存储器RAM;(ROM和RAM都采用随机存取方式进行信息访问。)

4、按断电后信息的可保存性分类:非易失性存储器(ROM、磁表面存储器、光存储器)和易失性存储器(RAM和cache);

5、按功能分类:高速缓冲存储器(RAM芯片)、主存储器(MOS管半导体存储器)、辅助存储器(直接存储器DAM)、海量后备存储器(顺序存储器SAM);

(二)存储器的层次化结构

1、速度越快则容量越小,越靠近CPU;

2、CPU可以直接访问主存,而辅存的信息则要先取到主存,然后才能被CPU访问;

3、数据一般只在相邻两层之间复制传送,而且总是从慢速存储器复制到快速存储器被使用。传送的单位是一个定长块,因此需要确定定长块大小并在相邻两层间建立块映射关系

4、缓存-主存层次主要解决了CPU和主存速度不匹配的问题(主存和缓存之间的数据调动是由硬件自动完成的);

     主存-辅存层次主要解决存储系统的容量问题。(主存和辅存之间的数据调动是由硬件和操作系统共同完成的);

     主存-辅存在不断发展中,逐渐形成了虚拟存储系统。这个系统是为了解决主存容量不足的问题。

5、计算机存储器的层次化结构设计的主要依据是程序访问的局部性

二、高速缓冲存储器Cache

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