概述
存储器分类
按存储介质分类
- 半导体存储器：TTL、MOS（易失）
- 磁表面存储器：磁头、载磁体（非易失）
- 磁芯存储器：硬磁材料、环状元件（非易失）
- 光盘存储器：激光、磁光材料（非易失）
按存取方式分类
存取时间与物理地址无关（随机方法）
- 随机存储器：在程序的执行过程中可读可写
- 只读存储器：在程序的执行过程中只读
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
按在计算中的作用分类
主存储器
RAM
可读可写的随机访问存储器
- 静态RAM
- 动态RAM
ROM
只读存储器
- MROM
- PROM
- EPROM
- EEPROM
Flash Memory
U盘是使用Flash MEmory实现的。还可以用于主存和辅存之前的缓存区
高速缓冲存储器（Cache）
在主存和CPU之前，通常情况下是由静态RAM实现的
辅助存储器
磁盘、磁带、光盘
存储器的层级结构
存储器三个主要特性的关系
- 从金字塔从上往下，存储器的速度越来越慢、容量越来越大、价格越来约低
- 按照划分的结构体系，通过软件、硬件或者软硬件结合每层存储器的才能满足用户需求（速度快、容量大）
- 感受计算机运行速度快是整个结构体系的具体实现的表现，非单独一个存储器能实现的
缓存-主存层次和主存-辅存层次
- 由于CPU和主存的处理速度不一样，所以增加了缓存，缓存的容量比主存小但是运行速度快，主存把数据复制到缓存，CPU直接读取缓存中的数据。（该方式是通过硬件把缓存和主存结合在一起，加快处理速度，实际处理数据的时候使用的是主存的实地址）
- 主存容量有限，需要辅存提供额外容量，他们之间通过软硬件方式结合在一起（处理数据的时候，使用的是虚地址，例如编程的时候使用的地址，也叫做逻辑地址，根据该地址去转换对应的实地址）
主存储器
概述
主存的基本组成
- 地址总线传输的地址，经过MAR，然后译码后指向存储体中的存储单元
- 通过控制电路决定MDR中是接受存储单元中的数据，还是把数据放入到指定地址的存储单元
主存和CPU的联系
- CPU和主存中的MDR通过数据总线相互连接，用于数据的输入和输出
- CPU和贮存中的MAR通过地址总线单向连接，用于传输存储单元的地址
- CPU可以向主存中写入数据和读取数据（单向的）
主存的技术指标
存储容量
主存中存放二进制代码的总位数
存储速度
存取时间
存储器的访问时间分为读出时间和写入时间
存取周期
连续两次独立的存储器操作（读或写）所需的最小间隔时间，分为读周期和写周期
存储器的带宽
单位时间内传输的二进制位数
半导体存储芯片
半导体存储芯片的基本结构结构
- CPU通过地址线和存储器（芯片）连接，高速存储单元地址
- 数据线是双向的负责数据的输入和输出
- 片选线负责选取哪一个芯片
- 读写线负责控制芯片是读数据还是写数据
随机存取存储器
随机存储器分为静态RAM（SRAN）和动态RAM（DRAM），它们之间的区别如下
只读存储器（ROM）
只读存储器大致分为五种。
掩模ROM（MROM）
出厂的时候就已经写好内容，不可以修改
- 行列选择线交叉处有MOS管为1
- 行列选择线交叉处无MOS管为0
PROM（一次性编程）
- 熔丝断表示0
- 不断表示1
EPROM（多次性编程）
可以多次擦写（用紫外线进行清除）
EEPROM（多次性编程）
- 电可擦写
- 局部擦写
- 全部擦写
Flash Memory（闪速型存储器）
存储器与CPU的连接
存储器容量的扩展
- 位扩展：增加存储字长
- 字扩展： 增加存储字的数量
- 位、字同时扩展
与CPU的连接
- 地址线的连接
- 数据线的连接
- 读/写命令线的连接（ROM除外）
- 片选线的连接（控制那些芯片被使用）
- 合理选择存储芯片
- 其他（时序、负载）
提高访存速度的措施
- 采用高速器件
- 采用层次结构 Cache-主存
- 调整主存结构
高速缓冲存储器
概述
为什么使用Cache
避免CPU“空等”现象，容量小、速度快。
Cache的工作原理
- 主存和缓存的编制（主存和缓存按块存储，块的大小相同）
- 命中与未命中（主存块是否调入缓存）
- Cache的命中率（CPU欲访问的信息在Cache中的比率，与Cache的容量与块长有关）
- Cache-主存系统的效率（效率为：0-1）
Cache的改进
- 增加Cache的级数（片内cache、片外cahce）
- 统一缓存和分立缓存（指令cache和数据cache分开）
Cache-主存的地址映射
- 直接映射（主存中任意的块、只能装载在Cache某个块中）
- 全相联映射（主存中任意的块、可以装载在Cache任意块中）
- 组相联映射
替换算法
缓存中如何进行替换，装载主存的内容
- 先进先出（FIFO）算法
- 近期最少使用（LRU）算法
辅助存储器
主要是保存数据、文件、音视频等信息，不直接与CPU交换信息 。例如光盘、硬盘等
