存储器层次结构详解：从RAM到虚拟存储器

"该资源是南航计算机组成原理课程的一部分，重点讲解了只读存储器(ROM)的特点、用途以及存储器层次结构的相关知识。内容包括存储器的概述、RAM芯片、高速缓冲存储器(Cache)和虚拟存储器的原理与应用。" 只读存储器(ROM)是一种重要的计算机存储部件，它的主要特点是信息只能读取，不能在线写入。ROM的数据一旦写入，就能长期保存，即使断电也不会丢失，因此它属于非易失性存储器。这种特性使得ROM适用于存放一些固定不变的程序，如监控程序、启动程序，或者在嵌入式设备中存放固化程序。此外，ROM也可作为控制存储器存储微程序，或者在输入/输出设备中作为字符发生器和代码转换器使用。 存储器层次结构是现代计算机系统设计的关键部分，通常包括四层：存储器概述和RAM芯片、主存与CPU的连接及读写操作、高速缓冲存储器和虚拟存储器。第一讲介绍了存储器的基本概念和RAM的工作原理；第二讲详细阐述了主存如何与CPU连接，以及读写操作的过程；第三讲探讨了cache的工作原理，包括局部性原理、映射方式以及对程序性能的影响；最后一讲则涉及虚拟存储器，包括虚拟地址空间、实现方法以及存储保护机制。 存储器的一些基本术语，如记忆单元、存储单元、存储体和编址方式，都是理解存储系统运作的基础。存储单元是具有相同地址的一组位，存储体是所有存储单元的集合。地址编址方式有字节编址和按字编址。此外，还有专门的寄存器如存储器地址寄存器(MAR)用于存储地址，存储器数据寄存器(MDR)用于暂存数据。 存储器按照工作性质可以分为随机存取存储器(RAM)、顺序存取存储器(SAM)、直接存取存储器(DAM)和相联存储器(AM)。其中，RAM是最常见的类型，每个单元的读写时间相同，而顺序存取和直接存取通常用于磁带和磁盘这样的外部存储设备。相联存储器如快表则是通过内容来查找存储位置。 根据存储介质，存储器还可以分为半导体存储器（如双极型）、磁存储器、光存储器等。半导体存储器因其速度快、体积小等特点，广泛应用于计算机的内部存储。 这个资源深入浅出地介绍了存储系统的核心组成部分，对于学习计算机组成原理和准备南航考研的学生来说，是非常有价值的参考资料。