存儲(chǔ)系統(tǒng)的組成課件

存儲(chǔ)系統(tǒng)的組成

存儲(chǔ)器分類

隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的種類日益繁多，根據(jù)不同的特征可對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行分類。存儲(chǔ)器分類

如果將存儲(chǔ)器按照其在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起到的作用來(lái)分類，可以分為：高速緩沖存儲(chǔ)器、主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器分類

高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）位于主存和CPU之間，用來(lái)存放正在執(zhí)行的程序段和數(shù)據(jù)，以便CPU能高速地使用它們。高速緩沖存儲(chǔ)器的存取速度可以與CPU的速度相匹配，但存儲(chǔ)容量較小，價(jià)格較高。存儲(chǔ)器分類

主存儲(chǔ)器用來(lái)存放計(jì)算機(jī)運(yùn)行期間所需要的程序和數(shù)據(jù)，CPU可直接隨機(jī)地進(jìn)行讀/寫(xiě)訪問(wèn)。主存具有一定容量，存取速度較高。存儲(chǔ)器分類

輔助存儲(chǔ)器又稱外存儲(chǔ)器，它用來(lái)存放當(dāng)前暫不參與運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)以及一些需要永久性保存的信息。輔存設(shè)在主機(jī)外部，容量極大且成本很低，但存取速度較低，而且CPU不能直接訪問(wèn)它。輔存中的信息必須調(diào)入主存后，CPU才能使用。存儲(chǔ)器分類

如果將存儲(chǔ)器按照其存取方式來(lái)分類，可以分為：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、順序存取存儲(chǔ)器（SAM）和直接存取存儲(chǔ)器（DAM）。存儲(chǔ)器分類

隨機(jī)存取是指CPU可以對(duì)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容隨機(jī)地存取，CPU對(duì)任何一個(gè)存儲(chǔ)單元的寫(xiě)入和讀出時(shí)間是一樣的，即存取時(shí)間相同，與其所處的物理位置無(wú)關(guān)。存儲(chǔ)器分類

只讀存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是存儲(chǔ)器的內(nèi)容只能隨機(jī)讀出而不能寫(xiě)入。由于信息一旦寫(xiě)入存儲(chǔ)器就固定不變了，即使斷電，寫(xiě)入的內(nèi)容也不會(huì)丟失，所以又稱為固定存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器分類

順序存取存儲(chǔ)器只能按某種順序存取，存取時(shí)間的長(zhǎng)短與信息在存儲(chǔ)體上的物理位置有關(guān)，所以SAM只能用平均存取時(shí)間作為衡量存取速度的指標(biāo)。磁帶機(jī)就是這樣一類存儲(chǔ)器。

直接存取存儲(chǔ)器既不像RAM那樣能隨機(jī)地訪問(wèn)任一個(gè)存儲(chǔ)單元，也不像SAM那樣完全按順序存取，而是介于兩者之間。磁盤(pán)機(jī)就屬于這類存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器分類

由于順序存取和直接存取的存取時(shí)間都與存儲(chǔ)體的物理位置有關(guān)，所以又可以把它們統(tǒng)稱為串行訪問(wèn)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器分類

如果將存儲(chǔ)器按照其存儲(chǔ)介質(zhì)來(lái)分類，可以分為：磁芯存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁表面存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器分類

磁芯存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是信息可以長(zhǎng)期存儲(chǔ)，不會(huì)因斷電而丟失。磁芯存儲(chǔ)器曾一度成為主存的主要存儲(chǔ)介質(zhì)，但因磁芯存儲(chǔ)器容量小、速度慢、體積大、可靠性低，從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，已被半導(dǎo)體存儲(chǔ)器逐漸取代。存儲(chǔ)器分類存儲(chǔ)器分類

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器主要有MOS型存儲(chǔ)器和雙極型存儲(chǔ)器兩大類。MOS型存儲(chǔ)器具有集成度高、功耗低、價(jià)格便宜、存取速度較慢等特點(diǎn)；雙極型存儲(chǔ)器具有存取速度快、集成度較低、功耗較大、成本較高等特點(diǎn)。半導(dǎo)體RAM存儲(chǔ)的信息會(huì)因?yàn)閿嚯姸鴣G失。存儲(chǔ)器分類

磁表面存儲(chǔ)器是在金屬或塑料基體上，涂復(fù)一層磁性材料，用磁層存儲(chǔ)信息，常見(jiàn)的有磁盤(pán)、磁帶等。由于它的容量大、價(jià)格低、存取速度慢，故多用作輔助存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器分類

光存儲(chǔ)器采用激光技術(shù)控制訪問(wèn)的存儲(chǔ)器，一般分為只讀式、一次寫(xiě)入式、可改寫(xiě)式3種，它們的存儲(chǔ)容量都很大，是目前使用非常廣泛的輔助存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器分類

斷電后，存儲(chǔ)信息即消失的存儲(chǔ)器，稱易失性存儲(chǔ)器，例如，半導(dǎo)體RAM。斷電后信息仍然保存的存儲(chǔ)器，稱非易失性存儲(chǔ)器，例如，ROM、磁芯存儲(chǔ)器、磁表面存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器分類

如果某個(gè)存儲(chǔ)單元所存儲(chǔ)的信息被讀出時(shí)，原存信息將被破壞，則稱破壞性讀出；如果讀出時(shí)，被讀單元原存信息不被破壞，則稱非破壞性讀出。具有破壞性讀出性能的存儲(chǔ)器，每當(dāng)一次讀出操作之后，必須緊接一個(gè)重寫(xiě)（再生）的操作，以便恢復(fù)被破壞的信息。存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

為了解決存儲(chǔ)容量、存取速度和價(jià)格之間的矛盾，通常把各種不同存儲(chǔ)容量、不同存取速度的存儲(chǔ)器，按一定的體系結(jié)構(gòu)組織起來(lái)，形成一個(gè)統(tǒng)一整體的存儲(chǔ)系統(tǒng)。存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

從CPU的角度來(lái)看，n種不同的存儲(chǔ)器（M1～Mn）在邏輯上是一個(gè)整體。存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

多級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)動(dòng)畫(huà)（5-1-4.WMW）存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

其中：M1速度最快、容量最小、位價(jià)格最高；Mn速度最慢、容量最大、位價(jià)格最低。整個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)具有接近于M1的速度，相等或接近Mn的容量，接近于Mn的位價(jià)格。在多級(jí)存儲(chǔ)層次中，最常用的數(shù)據(jù)在M1中，次常用的在M2中，最少使用的在Mn中。存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

下面以由高速緩沖存儲(chǔ)器、主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器構(gòu)成的三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)為例。在三級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)中高速緩沖存儲(chǔ)器的速度最快，容量最小，價(jià)格最貴；輔助存儲(chǔ)器的速度最慢，容量最大，價(jià)格最便宜。存儲(chǔ)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)