计算机组成原理：存储系统详解

"本资料是关于计算机组成原理中存储系统的复习提纲，涵盖了存储器的分类、工作原理、存储介质的特性以及半导体存储器的相关知识。" 存储系统是计算机硬件的重要组成部分，它负责数据和指令的临时存储和快速访问。在计算机系统中，存储器分为多个层次，包括主存（内存）、辅存（外存）和高速缓存。这三种类型的存储器各有特点，以满足不同的性能和容量需求。 1. 主存（内存）：主要用于存放CPU正在执行的程序和数据，其特点是速度快但容量有限。主存通常由半导体存储器构成，包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。 - RAM（随机存取存储器）：可以随机访问任意地址的数据，访问时间与地址无关。常见的RAM类型有静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）。SRAM速度快但功耗大，适合做高速缓存；DRAM功耗低但需要定期刷新来保持数据，常用于主存。 - ROM（只读存储器）：只允许读取，一般在制造时预编程好数据，用于存储固定的系统程序或配置信息。 2. 辅存（外存）：存储大量备份程序和数据，速度相对较慢但容量巨大。常见的外存形式包括硬盘、磁带和光盘等。 3. 高速缓存（Cache）：位于CPU和主存之间，用于存储CPU频繁访问的数据，以减少访问主存的延迟。高速缓存通常由SRAM组成，分为多级（L1, L2, L3等），速度依次降低，容量逐渐增大。 4. 存储器的存取方式：存储器按照访问方式可以分为随机存取（RAM）、顺序存取（SAM）和直接存取（DAM）。随机存取允许随机访问任何地址，访问时间固定；顺序存取需要按照顺序查找，访问时间与数据位置相关；直接存取则先定位到一个特定区域，再在该区域内顺序查找。 5. 半导体存储器的工艺和技术：半导体存储器分为双极型、MOS型（包括PMOS、NMOS和CMOS）以及ECL型。MOS型，特别是CMOS，因其低功耗和高集成度，成为现代计算机中主流的存储技术。 6. 动态刷新：动态RAM需要定期刷新以保持数据，因为其存储信息的方式是依靠电容的电荷保持，随着时间流逝电荷会泄漏。刷新方式有行刷新和列刷新等，以确保数据的完整性。 总结起来，理解计算机存储系统的基本知识，包括存储器的层次结构、存取方式、存储介质特性和半导体存储器的工作原理，对于深入学习计算机组成原理至关重要。这些知识不仅帮助我们了解计算机如何高效地存储和访问数据，也为硬件设计和系统优化提供了理论基础。