存储系统的概念

存储系统是计算机的重要组成部分之一。存储系统提供写入和读出计算机工作需要的信息(程序和数据)的能力,实现计算机的信息记忆功能。现代计算机系统中常采用寄存器、高速缓存、主存、外存的多级存储体系结构。

计算机存储系统的核心是存储器,存储器是计算机中必不可少、用来存储程序和数据的记忆设备。

内部存储器(简称内存)主要存储计算机当前工作需要的程序和数据,包括高速缓冲存储器(Cache,简称缓存)和主存储器。目前构成内存的主要是半导体存储器。外部存储器(简称外存)主要有磁性存储器、光存储器和半导体存储器三种实现方式,存储介质有硬磁盘、光盘、磁带和移动存储器等。

现代计算机系统多级存储体系结构如图6-1,其中越顶端的越靠近CPU,存储器的速度越快、容量越小、每位的价格越高。采用这种组织方式能较好地解决存储容量、速度和成本的矛盾,提供一个在价格、容量上逻辑等价于最便宜的那一层存储器,而访问速度接近于存储系统中最快的那层存储器。

存储系统分类

存储系统的层次化结构可以分为5级:寄存器组、高速缓存Cache、主存、虚拟存储器和外部存储器。其中,寄存器组总是在CPU内部,程序员可通过寄存器名访问,无总线操作,访问速度最快;其余4级均在CPU外部,Cache和主存构成内存储系统,程序员通过总线寻址访问存储单元,访问速度较寄存器差;虚拟存储器对程序员而言是透明的 ;外部存储系统容量大,需通过I/O接口与CPU交换数据,访问速度最慢。

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