【计算机组成原理】第二部分 存储器--分类、层次结构

分类&层次结构

0x01 分类

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

按存取方式分类

• 存取时间与物理地址无关（随机访问）
  • 随机存储器（RAM）
  • 只读存储器（ROM）
• 存取时间与物理地址有关（串行访问）
  • 顺序存取存储器：磁带
  • 直接存取存储器：磁盘

按在计算机中的作用分类

• 主存储器
  • RAM（静态RAM、动态RAM）
  • ROM（静态ROM、动态ROM）
• Flash Memory
• 高速缓冲存储器（Cache）
• 辅助存储器 磁盘、磁带、光盘

0x02 层次结构

存储器的层次结构主要体现在什么地方？为什么要分这些层次？计算机如何管理这些层次？

参考答案要点：

1. 存储器的层次结构主要体现在Cache—主存和主存—辅存这两个存储层次上。
2. Cache—主存层次主要解决CPU和主存速度不匹配的问题，在存储系统中主要对CPU访存起加速作用。从CPU的角度看，该层次的速度接近于Cache，而容量和每位价格却接近于主存。这就解决了存储器的高速度和低成本之间的矛盾；主存—辅存层次主要解决存储系统的容量问题，在存储系统中主要起扩容作用。从程序员的角度看，其所使用的存储器的容量和每位价格接近于辅存，而速度接近于主存。该层次解决了大容量和低成本之间的矛盾。
3. 主存与Cache之间的数据调度是由硬件自动完成的，对程序员是透明的。而主存—辅存之间的数据调度，是由硬件和操作系统（采用虚拟存储技术）共同完成的。