存储系统的组成课件

存储系统的组成

存储器分类

随着计算机系统结构和存储技术的发展，存储器的种类日益繁多，根据不同的特征可对存储器进行分类。存储器分类

如果将存储器按照其在计算机系统中起到的作用来分类，可以分为：高速缓冲存储器、主存储器和辅助存储器。存储器分类

高速缓冲存储器（Cache）位于主存和CPU之间，用来存放正在执行的程序段和数据，以便CPU能高速地使用它们。高速缓冲存储器的存取速度可以与CPU的速度相匹配，但存储容量较小，价格较高。存储器分类

主存储器用来存放计算机运行期间所需要的程序和数据，CPU可直接随机地进行读/写访问。主存具有一定容量，存取速度较高。存储器分类

辅助存储器又称外存储器，它用来存放当前暂不参与运行的程序和数据以及一些需要永久性保存的信息。辅存设在主机外部，容量极大且成本很低，但存取速度较低，而且CPU不能直接访问它。辅存中的信息必须调入主存后，CPU才能使用。存储器分类

如果将存储器按照其存取方式来分类，可以分为：随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、顺序存取存储器（SAM）和直接存取存储器（DAM）。存储器分类

随机存取是指CPU可以对存储器中的内容随机地存取，CPU对任何一个存储单元的写入和读出时间是一样的，即存取时间相同，与其所处的物理位置无关。存储器分类

只读存储器的特点是存储器的内容只能随机读出而不能写入。由于信息一旦写入存储器就固定不变了，即使断电，写入的内容也不会丢失，所以又称为固定存储器。存储器分类

顺序存取存储器只能按某种顺序存取，存取时间的长短与信息在存储体上的物理位置有关，所以SAM只能用平均存取时间作为衡量存取速度的指标。磁带机就是这样一类存储器。

直接存取存储器既不像RAM那样能随机地访问任一个存储单元，也不像SAM那样完全按顺序存取，而是介于两者之间。磁盘机就属于这类存储器。存储器分类

由于顺序存取和直接存取的存取时间都与存储体的物理位置有关，所以又可以把它们统称为串行访问存储器。存储器分类

如果将存储器按照其存储介质来分类，可以分为：磁芯存储器、半导体存储器、磁表面存储器和光存储器。存储器分类

磁芯存储器的特点是信息可以长期存储，不会因断电而丢失。磁芯存储器曾一度成为主存的主要存储介质，但因磁芯存储器容量小、速度慢、体积大、可靠性低，从20世纪70年代开始，已被半导体存储器逐渐取代。存储器分类存储器分类

半导体存储器主要有MOS型存储器和双极型存储器两大类。MOS型存储器具有集成度高、功耗低、价格便宜、存取速度较慢等特点；双极型存储器具有存取速度快、集成度较低、功耗较大、成本较高等特点。半导体RAM存储的信息会因为断电而丢失。存储器分类

磁表面存储器是在金属或塑料基体上，涂复一层磁性材料，用磁层存储信息，常见的有磁盘、磁带等。由于它的容量大、价格低、存取速度慢，故多用作辅助存储器。存储器分类

光存储器采用激光技术控制访问的存储器，一般分为只读式、一次写入式、可改写式3种，它们的存储容量都很大，是目前使用非常广泛的辅助存储器。存储器分类

断电后，存储信息即消失的存储器，称易失性存储器，例如，半导体RAM。断电后信息仍然保存的存储器，称非易失性存储器，例如，ROM、磁芯存储器、磁表面存储器和光存储器。存储器分类

如果某个存储单元所存储的信息被读出时，原存信息将被破坏，则称破坏性读出；如果读出时，被读单元原存信息不被破坏，则称非破坏性读出。具有破坏性读出性能的存储器，每当一次读出操作之后，必须紧接一个重写（再生）的操作，以便恢复被破坏的信息。存储系统层次结构

为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾，通常把各种不同存储容量、不同存取速度的存储器，按一定的体系结构组织起来，形成一个统一整体的存储系统。存储系统层次结构

从CPU的角度来看，n种不同的存储器（M1～Mn）在逻辑上是一个整体。存储系统层次结构

多级存储系统动画（5-1-4.WMW）存储系统层次结构

其中：M1速度最快、容量最小、位价格最高；Mn速度最慢、容量最大、位价格最低。整个存储系统具有接近于M1的速度，相等或接近Mn的容量，接近于Mn的位价格。在多级存储层次中，最常用的数据在M1中，次常用的在M2中，最少使用的在Mn中。存储系统层次结构

下面以由高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器构成的三级存储系统为例。在三级存储系统中高速缓冲存储器的速度最快，容量最小，价格最贵；辅助存储器的速度最慢，容量最大，价格最便宜。存储系统层次结构