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計算機存儲器分層結(jié)構(gòu)
計算機存儲器分層結(jié)構(gòu)
摘 要 存儲器是計算機系統(tǒng)重要的組成部分，用來存放程序和數(shù)據(jù)，有了存貯器，計算機就有了記憶能力，從而能自動地從存儲器中去除保存的指令按序進行操作。
計算機中所用的記憶元件有多種類型，如寄存器、幾臺RAM、動態(tài)RAM、磁盤、磁帶、光盤等，他們有各自不同的速度、容量和價格，各類存儲器按照層次化方式構(gòu)成存儲器分層體系結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞 計算機 儲存器 分層結(jié)構(gòu)
1存儲器的分類
按照存儲器的特點和使用方法的不同，可以分為以下幾種類型：
(1)按信息的可更改性分類，可分為讀寫存儲器和只讀存儲器。
讀寫存儲器中的信息可以讀出和寫入，RAM芯片是一種讀寫存儲器，只讀存儲器用ROM表示，ROM存儲器芯片中的信息一旦確定，通常情況下只讀不寫，但在某些情況下也可以重新寫入。
(2)按功能分類，高速緩沖緩存由靜態(tài)RAM芯片組成，位于主存和CPU只見，存取速度接近CPU的工作速度，用來存放當(dāng)前CPU經(jīng)常使用到的指令和數(shù)據(jù)。
主存儲器指令直接面向的存儲器是主存儲器，簡稱主存，不是指內(nèi)存。
CPU執(zhí)行指令時給出的存儲器地址是主存地址，因此主存是存儲器分層題詞結(jié)構(gòu)中的核心存儲器，用來存放系統(tǒng)中被啟動運行的程序及其數(shù)據(jù)，主存目前一般用MOS管半導(dǎo)體存儲器構(gòu)成。
海量后備存儲器，磁帶存儲器和光盤存儲器的容量大。
速度快，主要用于信息的備份和脫機存檔，輔存的內(nèi)容需要調(diào)入主存后才能被CPU訪問。
(3)順序存取存儲器，順序存取存儲器的特點是信息按順序存放和讀出，其存取時間取決于信息存放的位置，以記錄塊為單位編制。
磁帶存儲器就是一種順序存取存儲器，其存儲容量大但是存取速度慢。
(4)按斷電后信息的可保存性分類，按斷電后信息的可保存性分成非易失性存儲器和易失性存儲器，非易失性存儲器的信息可一直保留不需要電源維持，如ROM、磁表面存儲器、光存儲器等;易失性存儲器在電源關(guān)閉時信息自動丟失，如RAM、cache等。
2存儲器的層次化結(jié)構(gòu)
存儲器容量和性能應(yīng)隨著處理器速度和性能的提高而同步提高，以保持系統(tǒng)性能的平衡。
然而，在過去10多年中，隨著時間的推移，處理器和存儲器在性能發(fā)展上的差異越來越大，存儲器在容量尤其是訪問延時方面的性能增長越來越跟不上處理器性能發(fā)展的需要。
為了縮小存儲器和處理器兩者之間的功能方面的差距，通常在計算機內(nèi)部采用層次化的存儲器題詞結(jié)構(gòu)。
因為某一種元件制造的存儲器很難同時滿足大容量、高速度和低成本的要求。
因此，在計算機中把各種不同容量和不同存取速度的存儲器按照一定的結(jié)構(gòu)有機地組織在一起，形成層次化的存儲器體系結(jié)構(gòu)。
程序和數(shù)據(jù)按不同的層次存放在各級存儲器中，整個存儲系統(tǒng)在速度、容量和價格等方面具有較好的綜合性能指標(biāo)。
如靜態(tài)存儲元件和動態(tài)存儲原件的比較，靜態(tài)存儲元件所用MOS管多，占硅片面積大，因而功耗大，集成度底，但因為采用一個反饋觸發(fā)器電路來存儲信息，所以只要直流供電電源一直加載電路上，就能一直保持記憶狀態(tài)不變。
所以，無需刷新，也不會因為操作而使?fàn)顟B(tài)發(fā)生改變，故無需讀后再生，特別是其讀寫速度快，其存儲原理可看作是對帶時鐘的RS觸發(fā)器的讀寫過程，因而適合做高速小容量的半導(dǎo)體存儲器，而動態(tài)存儲元件所用的MOS管少，占硅片面積小，因而功耗小，集成度很高。
但因為采用電容儲存電荷來存儲信息，會發(fā)生漏電現(xiàn)象，所以要使?fàn)顟B(tài)保持不變，必須定時刷新，因為讀操作會使?fàn)顟B(tài)發(fā)生改變，故需讀后再生，特別是它的讀寫速度相對SRAM元件要慢的多，其存儲原理可看作是對電容充、放電的過程，因而適合做慢速大容量的半導(dǎo)體存儲器如主存。
3總結(jié)
在存儲的設(shè)計過程中，必須要嚴(yán)格且靈活地運用上述的基本原則，只有充分合理地利用這些基本原則，性能優(yōu)越的存儲設(shè)計，才會使計算機的軟件系統(tǒng)更加的穩(wěn)定和高效。
計算機的巨大發(fā)展是我們有目共睹的，計算機為我們帶來的生活方式、工作方式的革新是具有歷史意義的。
與此同時，開發(fā)好的計算機軟件，并且對其進行有效的管理是必要的。
我們應(yīng)當(dāng)對計算機軟件開發(fā)制定合理的規(guī)范，使其朝著健康良好的方向發(fā)展，從而造福人類，為我們帶來經(jīng)濟效應(yīng)的同時能夠持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
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