【计算机组成原理】存储系统基本概念与基本组成

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一、存储系统基本概念

1.1 存储器的层次化结构

主存和cache可以直接被CPU访问；但是辅存中的数据只有调到主存后才能被CPU访问。
主存与cache之间的数据交换是由硬件自动完成的，不需要软件关心
主存与辅存的作用：实现了虚拟存储系统，解决了主存容量不够的问题。
cache与主存的作用：解决了主存与CPU速度不匹配的问题

明明主存的读写速度很快了，那为什么还要增加一层cache呢？

CPU也可以直接从cache中读写数据，但是远远还跟不上CPU的运算速度，因此增加cache层是为了缓解主存与CPU之间的速度矛盾。
而寄存器的速度又要比cache快得多，越靠近CPU的速度越快，同时造价越高、容量也会越小。

注：有的教材把安装在电脑内部的磁盘称为“辅存”，把u盘、光盘等称为“外存”。 也有的教材把磁盘、U盘、光盘等统称为“辅存”或“外存”

1.2 各层存储器的速度与价格

各种型号的CPU里面都有一定容量的cache层，并且现在的cache也是分层的，比如有L1 cache；L2 cache

一般机械硬盘的速度为100M每秒，而SSD的速度为4GB每秒。

1.3 存储器的分类

层次

存储介质

存取方式

信息的可更改性

信息的可保存性

断电后，存储信息消失的存储器一一易失性存储器（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)

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。
主存带宽（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） 。

1.4 总结

二、基本的半导体元件及原理

电容是否保存电荷的状态来表示二进制，如果保存了电荷那就是1，反之为0.

存储器芯片的基本原理

存储体本身是由MAR和MDR组成，分别用于存储地址和数据。

如何根据地址来决定读取或是写入那些存储单元呢？
每个地址会对应译码器的每个输出线

译码器的作用：地址总线将地址传送给MAR，

总结