存儲器是記憶信息的實體，是數(shù)字計算機(jī)具備存儲數(shù)據(jù)和信息能力，能夠自動連續(xù)執(zhí)行程序，進(jìn)行廣泛的信息處理的重要基礎(chǔ)。

1存儲器的概念

（1） 存儲器：存儲器是計算機(jī)硬件系統(tǒng)的記憶設(shè)備，用來存放程序（軟件）和各種數(shù)據(jù)。現(xiàn)在計算機(jī)硬件系統(tǒng)的核心就是存儲器和CPU

（2） DMA：一種可以讓存儲器與IO設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存取的方式。設(shè)計理念就是為了在IO設(shè)備與存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)存取時不去打擾CPU。

2存儲器的分類

（1） 按照存儲器的介質(zhì)分類：

1.1 半導(dǎo)體存儲器：由半導(dǎo)體組成的存儲器稱為半導(dǎo)體存儲器，半導(dǎo)體的存儲器體積小，功率低，存取時間短。但是電源消失時，所存儲的數(shù)據(jù)也會丟失，是一種易失性存儲器；

1.2 磁材料存儲器：由磁材料做成的存儲器稱為磁性存儲器，在金屬或塑料上涂抹一層磁性材料，用來存放數(shù)據(jù)，特點(diǎn)是非易失即斷電后不數(shù)據(jù)不消失，存取速度比較慢；

1.3 盤存儲器：光盤存儲器使用激光在磁光材料上進(jìn)行讀取，特點(diǎn)是非易失性，耐用性好，記錄密度高。現(xiàn)在多用在計算機(jī)系統(tǒng)中用作外部存儲。

（2） 按照存儲器的數(shù)據(jù)存取方式分類：

2.1 隨機(jī)存儲器（Random Access Memory RAM）：RAM（隨機(jī)存儲器）是一種可以讀可以寫的存儲器，它的任何一個存儲單元的內(nèi)容都可以隨機(jī)存取，而且存取的時間與物理位置無關(guān)，我們的內(nèi)存（主存）就是這種RAM（隨機(jī)存儲器）；

2.2 只讀存儲器（Read Only Memory ROM）：ROM（只讀存儲器）是一種只能寫入一次原始信息，寫入之后，只能對去內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀出，而不能隨意重新寫入新的數(shù)據(jù)去改變原始信息；

2.3 串行訪問數(shù)據(jù)存儲器：在對存儲器的存儲單元進(jìn)行讀寫操作時，必須要按照存儲單元的物理位置先后尋址地址，這種存儲器就為串行訪問存儲器。這種存儲器在存取數(shù)據(jù)時，需要按照存儲器的存儲單元的位置顯示進(jìn)行存取。

（3） 按照其在計算機(jī)系統(tǒng)中的作用：

3.1 主存儲器（主存）：通常指我們所說的內(nèi)存，它可以直接與CPU交換數(shù)據(jù)的存儲器，特點(diǎn)速度快，容量小，價格高。主存采用半導(dǎo)體制作，所以是易失性存儲器；

3.2 輔助存儲器（輔存）：通常指我們所說的外存，用來存放當(dāng)前沒有使用的程序和數(shù)據(jù)，它不能直接與CPU交換數(shù)據(jù)，需要加載到主存。特點(diǎn)速度慢，容量大，價格便宜。輔存屬于非易失性存儲器；

3.3 緩沖存儲器（緩存）：主要用到倆個速度不同的部件之中，現(xiàn)在基本用在CPU與主存之間，起到緩存的作用。

3存儲器的層次

（1） 存儲器的層次按照它的3個指標(biāo)即速度，容量，每位價格進(jìn)行劃分分別是：

寄存器=》緩存=》主存=》磁盤=》光盤

越是上層的存儲器它的容量越小，速度越快，每位價格越高，越是下層的存儲器容量越大，速度越慢，每位價格越低。

寄存器是CPU中的一個存儲器CPU實際上是拿寄存器中的數(shù)進(jìn)行運(yùn)算和控制，它的速度最快，價格最高。

緩存也被設(shè)置到了CPU中。

（2） 緩存與主存主要是為了解決CPU與主存速度不匹配的問題，因為CPU速度要快與主存，而緩存也快與主存，只要將CPU近期要使用的數(shù)據(jù)調(diào)入到緩存中，CPU直接從緩存中獲取數(shù)據(jù)，來提升數(shù)據(jù)的訪問速度，降低CPU的負(fù)荷。主存與緩存的數(shù)據(jù)調(diào)動是由硬件自己完成的。

（3） 主存與輔存主要用來解決存儲系統(tǒng)的容量問題，輔存比主存速度低，并且不能被CPU之間訪問，但它容量大，當(dāng)CPU需要運(yùn)行程序時，將輔存的數(shù)據(jù)調(diào)入到主存，CPU在來訪問。主存和輔存之間的數(shù)據(jù)調(diào)動由硬件和操作系統(tǒng)共同完成。

4主存

功能：主存儲器是能由CPU直接編寫程序訪問的存儲器，它存放需要執(zhí)行的程序與需要處理的數(shù)據(jù)，只能臨時存放數(shù)據(jù)，不能長久保存數(shù)據(jù)。

組成：

● 存儲體（MPS）：由存儲單元組成（每個單元包含若干個儲存元件，每個元件可存一位二進(jìn)制數(shù)）且每個單元有一個編號，稱為存儲單元地址（地址），通常一個存儲單元由8個存儲元件組成；

● 地址寄存器（MAR）：由若干個觸發(fā)器組成，用來存放訪問寄存器的地址，且地址寄存器長度與寄存器容量相匹配（即容量為1K，長度無2^10=1K）；

● 地址譯碼器和驅(qū)動器

● 數(shù)據(jù)寄存器（MDR）：數(shù)據(jù)寄存器由若干個觸發(fā)器組成，用來存放存儲單元中讀出的數(shù)據(jù)，或暫時存放從數(shù)據(jù)總線來的即將寫入存儲單元的數(shù)據(jù)【數(shù)據(jù)存儲器的寬度（w）應(yīng)與存儲單元長度相匹配】。

主要技術(shù)指標(biāo)：

● 存儲容量：一般指存儲體所包含的存儲單元數(shù)量（N）；

● 存取時間（TA）：指存儲器從接受命令到讀出∕寫入數(shù)據(jù)并穩(wěn)定在數(shù)據(jù)寄存器（MDP）輸出端；

● 存儲周期（TMC）：兩次獨(dú)立的存取操作之間所需的最短時間，通常TMC比TA長；

● 存取速率：單位時間內(nèi)主存與外部（如CPU）之間交換信息的總位數(shù)；

● 可靠性：用平均故障間隔時間MTBF來描述，即兩次故障之間的平均時間間隔。

5高速緩沖存儲器（緩存）：

1）高速緩沖存儲器的設(shè)計理念：為了解決由于IO設(shè)備向主存請求的級別高于CPU向主存請求，也就是說IO設(shè)備在使用主存時，CPU要等待IO設(shè)備訪存，導(dǎo)致 CPU工作效率降低，可以在CPU與主存之間加一級緩存，這樣CPU可以從緩存中獲取數(shù)據(jù)，另外主存的速度要低于CPU，緩存也是為了解決這倆個硬件設(shè)備 速度不匹配的問題。

2）程序訪問的局部性：即程序的數(shù)據(jù)和指令在主存中是連線存放的，并且有些指令和數(shù)據(jù)往往被多次調(diào)用，循環(huán)什么的，這樣CPU在訪問主存時只要將近期需要使用的數(shù)據(jù)和指令放到Cache中，就可以在一定時間內(nèi)一直訪問Cache，稱緩存命中。

3）緩存的工作原理：將主存和緩存分成若干個塊，每個塊存儲的容量都是相同的，任何時刻都有一些主存的塊處在緩存塊中，可以將緩存當(dāng)成主存的一個映射，CPU在讀取主存的某個字時都會先去緩存中訪問，有二種可能，一是緩存中有當(dāng)前字，CPU直接訪問（CPU與緩存通常一次傳送一個字）稱為緩存命中；另一種是所需的字不在cache中，此時需要將該字所在的主存整個塊一次調(diào)入Cache中（緩存與主存是按照字塊傳送）稱為緩存不命中。

4）主存與緩存之間數(shù)據(jù)的調(diào)入是由機(jī)器硬件自動完成的，用戶編程時使用的只是主存地址，也就是說cache對我們來說是透明的。

5）我們平時在寫程序時所說的緩存指的是主存到輔存（或者說是內(nèi)存到硬盤之間設(shè)立一個類似于緩存的區(qū)域）來減少磁盤的IO提升性能，而這里的緩存指的是CPU與主存之間的。

6ROM與RAM

RAM（隨機(jī)存儲器）可讀出，也可寫入，隨機(jī)存取，意味著存取任一單元所需的時間相同，當(dāng)斷電后，存儲內(nèi)容立即消失，稱為易失性。

ROM（只讀存儲器）定義：ROM一旦有了信息，不易改變，結(jié)構(gòu)簡單，所以密度比可讀寫存儲器高，具有易失性

分類：

● 固定掩模型ROM（不能再修改）

● PROM可編程之讀存儲器（由用戶寫入，但只允許編程一次）

● EPROM可擦除可編程只讀存儲器（可用紫外線照射擦除里面內(nèi)容）

● E2PROM電擦除可編程只讀存儲器（由電便可擦除里面內(nèi)容）

7輔助存儲器（外存）：

（1） 輔存概念與設(shè)計理念：輔助存儲器主要為了給主存提供程序和數(shù)據(jù)的輸入和用來在計算機(jī)脫機(jī)時保存所有的計算機(jī)數(shù)據(jù)。屬于非易失性存儲器，通常輔存也稱為外存，由硬磁盤和軟磁盤，磁帶，光盤等。形成了主輔層次存儲器。

（2） 硬磁盤（硬盤）：現(xiàn)在計算機(jī)采用的輔存多采用硬磁盤（硬盤），即在一組圓形的盤面上涂抹磁性材料。通過這個硬盤的運(yùn)作和磁頭進(jìn)行讀寫，磁頭劃的一個圈稱為磁道，硬盤存取數(shù)據(jù)時是直接存取的，分為倆部分一是找到相應(yīng)的磁道，然后是磁頭開始讀寫。

（3） 硬盤組成：硬盤由磁盤驅(qū)動器，磁盤控制器，盤片組成

磁盤分區(qū)表（partition table）：

利用參考對照磁柱號碼的方式來切割硬盤分區(qū)！ 在分割表所在的64 bytes容量中，總共分為四組記錄區(qū)，每組記錄區(qū)記錄了該區(qū)段的啟始與結(jié)束的磁柱號碼。若將硬盤以長條形來看，然后將磁柱以直條圖來看，那么那64 bytes的記錄區(qū)段有點(diǎn)像底下的圖示：

上圖中我們假設(shè)硬盤只有400個磁柱，共分割成為四個分割槽，第四個分割槽所在為第301到400號磁柱的范圍。

由于分割表就只有64 bytes而已，最多只能容納四筆分割的記錄，這四個分割的記錄被稱為主要（Primary）或延伸（Extended）分割槽。根據(jù)上面的圖示與說明，我們可以得到幾個重點(diǎn)資訊：

● 其實所謂的『分割』只是針對那個64 bytes的分割表進(jìn)行配置而已！

● 硬盤默認(rèn)的分割表僅能寫入四組分割資訊《主要分割與擴(kuò)展分配最多可以有四條（硬盤的限制）》；

● 這四組分割資訊我們稱為主要（Primary）或延伸（Extended）分割槽；

● 擴(kuò)展分配最多只能有一個（操作系統(tǒng)的限制）；

● 邏輯分割是由擴(kuò)展分配持續(xù)切割出來的分割槽，如果擴(kuò)展分配被破壞，所有邏輯分割將會被刪除；

● 能夠被格式化后，作為數(shù)據(jù)存取的分割槽為主要分割與邏輯分割。擴(kuò)展分配無法格式化；

● 分割槽的最小單位為磁柱（cylinder）；

● 邏輯分割的數(shù)量依操作系統(tǒng)而不同，在Linux系統(tǒng)中，IDE硬盤最多有59個邏輯分割（5號到63號），SATA硬盤則有11個邏輯分割（5號到15號）；

● 當(dāng)系統(tǒng)要寫入磁碟時，一定會參考磁盤分區(qū)表，才能針對某個分割槽進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。

8內(nèi)存與外存的比較：