计算机组成原理：存储系统深度解析

"华中科技大学计算机组成原理课程的第四章主要讲解了存储系统，包括存储器的概述、主存储器、高速缓冲存储器、外存储器、虚拟存储器和存储保护等内容。该教学资料由谭志虎老师制作，并强调了如需转载需注明来源。" 在计算机科学中，存储系统是计算机硬件的重要组成部分，它负责存储和管理数据及指令。第四章"存储系统"详细介绍了以下几个关键知识点： 1. 存储器概述：首先，存储器被分为多个类别，包括按存储介质、存取方式、读写功能、信息可保存性和在计算机系统中的作用来区分。 2. 存储器分类： - 按存储介质：主要包括半导体存储器（如双极型和MOS型，具有速度快、功耗低的特点）、磁存储器（如磁芯、磁带和磁盘，具有大容量但速度较慢）和激光存储器（如CD和DVD，便携、廉价且易于保存）。 - 按存取方式：随机存储器（RAM）允许随机访问，存取时间与位置无关；而顺序存储器（如磁盘和磁带）的存取时间与物理位置相关。 - 按读/写功能：只读存储器（ROM）的内容固定不可改写，而读/写存储器（如RAM）可以进行读写操作。 - 按信息可保存性：易失性存储器（如SRAM和DRAM）在断电后信息会丢失，而非易失性存储器（如磁存储器、激光存储器和NVRAM）则能在断电后保持信息。 3. 存储系统的分级结构：通常包括CPU寄存器、高速缓存（Cache）、主存储器（DRAM）和辅助存储器（如磁盘和磁带）。这种层次结构反映了存储速度、单位成本和存储容量之间的权衡。 4. 存储系统的技术指标： - 存储时间：指从接收到读写命令到完成读写操作所需的时间，也称为访问时间。 - 存储周期：连续两次访问存储器的最小时间间隔。 - 存储器带宽：衡量单位时间内存储器传输数据的能力，通常以字节每秒（Byte/s）为单位。 这些基础知识对于理解计算机如何高效地存储和处理信息至关重要，它们不仅涉及硬件设计，也影响软件开发和系统优化。在实际应用中，如操作系统设计、数据库管理和高性能计算等领域，都需要深入理解和利用这些存储系统的基本原理。