存储器分类详解：从RAM到虚拟存储

本篇文档详细介绍了计算机系统基础中的存储器分类，重点围绕第六章"层次结构存储系统"展开。首先，按照工作性质和存取方式，存储器被分为四类：随机存取存储器(RAM)，如内存，特点是读写时间与位置无关；顺序存取存储器(SAM)，如磁带，存取时间受位置影响；直接存取存储器(DAM)，如磁盘，可直接定位数据块；以及相联存储器，如内容寻址存储器(CAM)，通过内容查找存储位置。存储器的这些特性和分类对于理解计算机内存体系至关重要。 章节内容进一步深入到存储系统的设计和实现，包括主存与CPU的连接机制，如装入和存储指令的操作过程。磁盘存储器作为长期存储介质，与主存形成了层次结构。高速缓冲存储器(cache)是提升系统性能的关键，它利用程序的局部性原理，通过缓存行和主存块映射，减少了访问延迟。虚拟存储器则是通过逻辑地址到物理地址的转换，实现了对大容量虚拟地址空间的管理，提高了程序的运行效率。 在IA-32/Linux架构下，地址转换涉及到Translation Lookaside Buffer(TLB)和页表，涉及到了访存过程中的多个层次，包括访问Cache、主存和磁盘。此外，文档还强调了访存操作在程序执行中的核心地位，以及硬件和操作系统之间的协同工作，例如栈在程序中的作用和指令执行过程中取指、取数和存数的过程。 通过学习这些内容，学生可以理解存储系统如何影响程序性能，以及如何通过优化局部性、利用缓存和虚拟内存技术来提高系统的整体效率。此外，理解和掌握地址转换机制对于高效编程和系统设计具有实际应用价值。这一章节为学习者提供了深入理解计算机存储系统内部运作原理的重要框架。