计算机组成原理复习：存储器技术与多级存储体系

"存储器概述-白中英 计算机组成原理第四版 复习重点" 在计算机科学中，存储器是计算机系统的核心组成部分，它负责存储数据和指令。本复习重点主要涵盖存储器的分类、多级存储体系结构、程序的局部性原理以及存储器的技术指标。 一、存储器的分类 存储器分为两大类：主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。主存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM），它们提供快速访问但成本较高且易失性。辅助存储器如硬盘、固态驱动器（SSD）等，具有高容量和非易失性，但存取速度相对较慢。 二、多级存储体系结构 为了平衡容量、速度和成本，计算机采用多级存储体系结构，通常包括寄存器、高速缓存（Cache）、主存和外存。根据程序的局部性原理，最近使用的数据和指令有很大概率会被再次使用，因此，高速缓存被设计来存放这些数据，减少对较慢主存的访问，提高系统性能。 三、程序的局部性原理 局部性原理指出，程序执行时，数据和指令倾向于在一段时间内聚集在一个小的内存区域。这源于程序的循环结构、分支预测和连续的数据访问模式。利用这一特性，高速缓存可以有效地提高系统效率。 四、存储器的技术指标 1. 存储容量：衡量存储器能存储多少信息，通常以字节数表示，如KB、MB、GB或TB。 2. 存取时间：从发出读/写请求到数据实际可用的时间，决定了存储器的响应速度。 3. 存储周期：完成一次读/写操作所需的时间，包括延迟时间和传输时间。 4. 存储器带宽：单位时间内存储器能传输的数据量，通常以bps（比特每秒）或MB/s（兆字节每秒）表示。 此外，了解计算机组成原理还包括运算器和运算方法、指令系统、中央处理器、总线、外设、输入输出系统等内容。这些组件协同工作，构建了计算机的整机概念。运算器负责执行算术和逻辑运算，而指令系统定义了计算机能理解和执行的命令集。中央处理器（CPU）包含运算器和控制器，是计算机的心脏，控制整个系统的运行。总线连接了系统中的各个部件，传递数据和控制信号。外设如键盘、显示器等，是用户与计算机交互的桥梁，而输入输出系统则管理这些交互过程。 学习计算机组成原理对于理解计算机底层运作机制至关重要，它不仅涉及硬件层面，也涵盖了软件层面的微程序设计、操作系统、汇编语言和高级语言的层次结构。通过深入学习这些知识，可以更好地优化和设计计算机系统，以满足各种计算需求。