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《计算机组成原理》:存储器分类与特点

时间:2023-10-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:磁芯存储器是采用具有矩形磁滞回线的铁氧体磁性材料,利用两种不同的剩磁状态来表示“1”或“0”。主存储器是主机不可缺少的部分,它用来存储计算机运行时所需的程序和各种数据。目前,随机存取存储器和只读存储器共同组成了主存储器。辅助存储器又称外存储器,也可简称为辅存或外存,它用来存放当前暂不参与运行的程序、数据和一些需要永久性保存的信息。断电后仍能保存信息的存储器,称为非易失性存储器。

《计算机组成原理》:存储器分类与特点

1.按存储介质分类

按存储介质可以把存储器分为:磁芯存储器、半导体存储器、磁表面存储器和光盘存储器等。

(1)磁芯存储器。磁芯存储器是采用具有矩形磁滞回线铁氧体磁性材料,利用两种不同的剩磁状态来表示“1”或“0”。一颗磁芯存放一个二进制位,成千上万颗磁芯组成磁芯体。磁芯存储器的特点是信息可以长期存储,不会因断电而丢失;但磁芯存储器的读出是破坏性读出,即不论磁芯原存的内容为“0”还是“1”,读出之后磁芯的内容一律变为“0”,因此需要再重写一次,这就额外地使存储器增加了操作时问。从20世纪50年代开始,磁芯存储器曾一度是计算机中主存储器的主要材料,但因磁芯存储器容量小、速度慢、体积大、可靠性低,从20世纪70年代开始,逐渐被半导体存储器取代。

(2)半导体存储器。采用半导体器件制造的存储器,主要有MOS型存储器和双极型(TTL电路或ECL电路)存储器两大类。MOS型存储器具有集成度高、功耗低、价格便宜、存取速度较慢等特点;双极型存储器具有存取速度快、集成度较低、功耗较大、成本较高等特点。

(3)磁表面存储器。在金属或塑料基体上,薄薄涂上一层磁性材料,用磁层存储信息,常见的有磁盘、磁带等。由于它的容量大、价格低、存取速度慢,故多用作辅助存储器。

(4)光存储器。采用激光技术控制访问的存储器,一般分为只读式、一次写入式、可读写式三种,它们的存储容量都很大,也是目前使用非常广泛的辅助存储器。

2.按信息存取方式分类

按信息存取方式可以把存储器分为:随机存取存储器只读存储器、顺序存取存储器和直接存取存储器等。

(1)随机存取存储器。随机存取存储器RAM(Random Access Memory)又称读写存储器,指能够通过指令随机地、个别地对其中各个单元进行读或写操作的一类存储器。按照存放信息原理的不同,随机存储器又可分为静态和动态两种。静态RAM是以双稳态部件作为基本的存储单元来保存信息的,因此,其保存的信息在不断电的情况下,是不会被破坏的;而动态RAM是靠电容的充、放电原理来存放信息的,由于保存在电容上的电荷会随着时间的推移而泄漏,因而会使得这种器件中存放的信息丢失,必须定时进行刷新。

(2)只读存储器。只读存储器ROM(Read Only Memory)是那些当计算机系统在线时,存储器的内容只能随机读出而不能写入的一类存储器。只读存储器电路比RAM简单,故集成度高,成本也低。其最大优点是所存信息能长期保存,当电源断电时,ROM中的信息不会消失,通电后立即可以使用,是非易失性的存储器。因此,通常用ROM存放引导装入程序,系统每次加电立即进入ROM的程序区,在执行引导装入程序时把存在磁盘或其他外存储器上的程序和数据装入内存并启动其他程序运行。ROM还可以存放一些固定不变的程序、汉字字型库、字符图形符号等。随着半导体技术的发展,只读存储器也出现了不同的种类,如可一次性编程的只读存储器PROM,可擦除的可编程只读存储器EPROM和EEPROM以及掩模型只读存储器MROM等,还有近年来发展起来的快擦型存储器(FPROM)。

(3)顺序存取存储器。顺序存取存储器SAM(Sequential Access Memory)的存取方式与前两种完全不同。顺序存取存储器的内容只能按某种顺序存取。存取时间的长短与信息在存储体上的物理位置有关,所以顺序存取存储器只能用平均存取时间作为衡量存取速度的指标。磁带机就是这样一类存储器。(www.xing528.com)

(4)直接存取存储器。直接存取存储器DAM(Direct Access Memory)既不像RAM那样能随机地访问任一个存储单元,也不像SAM那样完全按顺序存取,而是介于两者之间。当要存取所需的信息时,第一步直接指向整个存储器中的某个小区域(如磁盘上的磁道);第二步在小区域内顺序检索或等待,直至找到目的地后再进行读/写操作。这种存储器的存取时间也是与信息所在的物理位置有关,但比SAM的存取时间要短。磁盘机就属于这类存储器。

由于SAM和DAM的存取时间都与存储体的物理位置有关,所以又可以把它们统称为串行访问存储器。

3.按在计算机系统中的作用分类

根据存储器在计算机系统中所起的作用,可分为主存储器、高速缓冲存储器和辅助存储器等。

(1)主存储器。主存储器又称内存储器或内存,它直接与CPU相连,CPU可以直接对其中的单元进行读/写操作,由于CPU要频繁地访问主存,所以主存的性能在很大程度上影响了整个计算机的性能。

主存储器是主机不可缺少的部分,它用来存储计算机运行时所需的程序和各种数据。主存一般由超大规模的半导体集成存储器芯片组成,存取速度快,但容量相对较小。目前,随机存取存储器和只读存储器共同组成了主存储器。

(2)高速缓冲存储器。高速缓冲存储器(Cache)位于主存与CPU之间,用来存放正在执行的程序段和数据,以便CPU能高速地使用它们。Cache存取速度比主存快,但存储容量比主存小,用来解决存取速度与存储容量之间的矛盾,提高整个计算机系统的运行速度。

(3)辅助存储器。辅助存储器又称外存储器,也可简称为辅存或外存,它用来存放当前暂不参与运行的程序、数据和一些需要永久性保存的信息。辅存容量大成本低,但其存取速度也较低。而且,CPU不能直接访问它,必须把辅存的内容调入主存后CPU才能使用。

4.按信息的可保存性分类

断电后信息即消失的存储器,称为易失性存储器。断电后仍能保存信息的存储器,称为非易失性存储器。磁性材料做成的存储器是非易失性存储器,半导体只读存储器也是非易失性存储器。而半导体读写存储器RAM便是易失性存储器。

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