理解计算机组成原理：存储器体系结构详解

本资源是关于计算机组成原理的经典教材——《计算机组成原理（第2版）》的第四章内容，由著名作者唐朔飞编著，高等教育出版社出版，适用于计算机研究生考试。本章主要探讨了存储器系统，这是计算机硬件的核心组成部分。 首先，4.1节概述了存储器的分类。存储器根据不同的标准被划分为几类：按存储介质可分为半导体存储器（如TTL、MOS），磁表面存储器（如磁盘、磁带、磁芯），以及光盘存储器等，其中半导体存储器又区分为主动（易失性）和非易失性类型。按存取方式则有随机访问的RAM（包括静态RAM和动态RAM）、只读存储器（ROM，如MROM、PROM、EPROM和EEPROM）以及顺序访问的磁带。存储器还按照在计算机中的作用分类，如主存储器（高速、大容量、快速）、辅助存储器（慢速、容量小但持久）。 存储器的三个主要特性包括速度、容量和价格，它们之间存在一定的权衡。例如，高速缓存（Cache）通常具有快速存取速度，但容量相对较小；而主存储器和辅助存储器在速度和容量上各有侧重。 4.2节深入探讨了主存储器。主存储器由存储体、驱动器、译码器、地址寄存器（MAR）和数据寄存器（MDR）等组成，这些组件共同完成数据的读写操作。主存储器与CPU通过地址总线和数据总线进行通信，主存的工作方式取决于字长和寻址方式，如按字节或字寻址，并且高位字节地址负责指示字的边界。 此外，章节还介绍了存储器的层次结构，包括CPU、缓存、主存和辅存之间的交互。缓存作为高速缓冲区，可以减少CPU访问主存的时间，提高系统性能。而虚拟存储器的概念也被提及，它通过逻辑地址映射到物理地址，扩展了可用的存储空间，尤其是在处理大内存需求时。 最后，对于主存的具体设计细节，如设置MAR和MDR的位宽，以及数据总线和地址总线的宽度，都对存储器性能有直接影响。理解这些基本概念有助于深入理解计算机硬件工作原理。 本章内容全面、深入地讲解了计算机组成原理中的存储器部分，无论是存储器的分类、工作原理，还是其在系统架构中的角色，都是学习计算机硬件和操作系统的重要基础知识。