存储系统

存储器的分类
从与CPU的关系看，可分为内存和外存
内存：通常由半导体存储器构成，它直接与CPU的外部总线相连，是计算机主机的组成部分。用来存放当前正在执行的数据和程序。
外存：通过接口逻辑电路与主机相连接，是作为计算机的外部设备来配置的。外存用来存放暂时不用的那些程序和数据，使用时必须先调入内存才能执行。
从存储介质来分
半导体存储器：采用超大规模集成电路工艺制作，分为随机存储器和只读存储器两大类。具有速度快、体积小、功耗低和可靠性高等优点，在计算机中主要用做高速缓存和主存。
磁表面存储器：基于电-磁转化的原理实现。主要分为硬盘、软盘、磁带存储器等。具有容量大、价格低、可长期保存信息的优点，但速度比半导体存储器慢。 硬盘用作外存，软盘和磁带存储器已经不用或很少使用了。
光盘存储器：利用光学原理实现。分为只读、可写一次、可重写三大类。具有抗干扰好、容量大、价格低、可长期保存信息（比硬盘存储时间长得多，可达几十年）的优点，但容量比硬盘小，速度也不如硬盘快。用作外存
按照存取方式来分
随机存储器RAM：CPU可以直接编址访问的存储器。分为静态RAM和动态RAM。静态RAM（SRAM）比较稳定，读写速度快，容量小，功耗大，用作高速缓存Cache；动态RAM（DRAM）容量大，用作主存（内存条）。缺点是掉电后，RAM中的信息全失。
只读存储器ROM：用户在使用时只能读出信息，不能写入新的信息，存储信息断电后不会丢失。可编程只读存储器（PROM）:一次写入后无法修改，非易失，可靠性高。掩膜只读存储器（MROM）：非易失，可靠性高，无法修改。可擦可编程只读存储器（EPROM）：非易失，可靠性高，可擦写可编程，需要专用的电路来实现。闪存 Flash Memory ：非易失，可靠性高，无需专用电路即可在线擦除及编程，速度不够快。
直接存取存储器：又称半顺序存储器，信息是按块存放的，读/写时也是按块进行的，磁盘和光盘就属于直接存取存储器。访问磁盘时先将磁头直接移动到一个小区域（磁道），再对这个小区域顺序存取。磁盘存储器访问信息的时间和信息的位置有关，一般用平均访问时间表示。
相联存储器：是一种按内容访问的存储器。迅速找到要访问的区域，由于价格高，相联存储器只用在需要高速查找的特殊场合。
按照存取作用来分
高速缓存（Cache）：存放CPU在当前一小段时间内立刻要使用的程序和数据。
主存：存放CPU当前运行的程序和数据。CPU可以直接编程访问的存储器
辅助存储器：不可以直接编程访问。存放CPU当前暂不使用的大量程序和数据。
按照保存信息的时间来分
永久性存储器：只读存储器、磁盘存储器、光盘存储器和U盘存储器都是永久性存储器。
非永久性存储器：在断电后存储器中保存的信息会丢失，随机存储器就属于非永久性存储器。
层次结构
程序的局部性原理：程序在执行时所访问地址的分布不是随机的，而是相对集中的，这使得在一个小的时间段内，访存将集中在一个局部区域。利用这个原理，可将马上要用到的信息存放到CPU优先访问的高速小容量存储器Cache中，暂时不同的信息放到容量较大，速度较慢的存储器 主存 中，从而实现提高存储系统速度和容量的目的
容量大、速度快、成本低
存储器的主要技术指标
存储容量：用存储单元数×字长表示，如1M×16位、2G×8位， 16GB 。
存储速度：Cache和主存：使用存储周期来衡量存储速度。指连续访问存储器时完成一次读/写操作需要的时间。磁盘和光盘：由于存储信息的时间和信息位置有关，只能用平均存取时间来衡量存储速度。
数据传输率（访存带宽）：单位时间访问存储器读/写的数据量。 == > 访存频率（存储周期的倒数） * 存储单元字长
存储器的价格：存储每位二进制数的成本
主存储器容量的扩充
位扩展：把多个存储芯片组成一个整体。使得数据位数增加，但单元个数不变。
所需芯片数：系统存储器单元字长除以芯片单元字长
连线方法：各芯片的地址线并联到地址总线；片选并联；读写并联；不同芯片的数据线连在总线的不同位上。
字扩展：把多个存储芯片组成一个整体。使得单元个数增加，但数据位数不变。
所需芯片数：系统存储器单元数除以芯片单元数
连线方法：各芯片的数据线并联到数据总线；读写并联；不同芯片的地址线连在地址总线的低位上；地址总线的高位经译码后连接到各芯片的片选上。
1K = 1024B = 210 所以 512K = 219 扩展到 2M = 2 1024K = 2 2 512K = 2*21
字位同时扩展：把多个存储芯片组成一个整体。使得单元个数增加，数据位数也增加
所需芯片数：系统存储器容量除以 芯片容量
连线方法：按扩展要求对芯片分组，每组芯片数等图存储器单元字长除以芯片单元字长。所分的组数等于系统存储器单元数除以芯片单元数。
组内连接同 ：位扩展；组外连接同：字扩展