计算机存储系统

简述个人计算机中存储体系结构存储系统分类计算机中存储体系结构指的是计算机内存和外存，以及两者之间的结构关系。

计算机中的存储体系结构可以分为两大类：内存存储体系结构和外部存储体系结构。

内存存储体系结构是指将计算机的内存单元组织成有效的结构，以便处理计算机中的信息。

它包括主存储器、辅助存储器、高速缓存存储器等。

主存储器是指将计算机中的信息暂时存储起来的主要设备，主存储器有多种类型，如RAM（随机存取存储器）、ROM（只读存储器）、SRAM（静态随机存取存储器）、DRAM（动态随机存取存储器）等。

辅助存储器是指在计算机中用于存储信息的一种存储器，它的容量远大于主存储器，通常用来存储大量的程序和数据，或者处理较长时间的运算，它可以是磁盘、磁带、光盘等。

高速缓存存储器是计算机中用来缓存主存储器中程序和数据的设备，它具有较高的存取速度，容量也较小，具有极高的速度，可以大大提高计算机的计算速度。

外部存储体系结构是指在内存存储体系结构和用户程序之间所连接的存储体系结构。

外部存储体系结构的主要设备有：磁盘系统、磁带系统、光盘系统、软盘系统等。

其中，磁盘系统是一种最主要的存储设备，它可以缓存大量的程序和数据，可以长时间的保存，它的容量大，存取速度也较快，是大多数用户更多使用的外存储设备。

磁带系统通常用来长期存储大量的信息，其优点是容量大，存取速度慢，而光盘系统则是一种快速存取、容量较小、适用范围较窄的存储体系结构，大多数用于存放小型文件、图片、音乐等，而软盘系统则是一种具有较小容量的存储体系结构，主要用于存储少量的指令和数据，一般用于较小型的计算机系统中。

计算机中存储体系结构对于计算机性能的提高和数据处理的准确性起着重要作用，它在计算机系统中占据着举足轻重的地位。

选择合适的存储体系结构类型，可以有效地提高计算机的效率，从而使计算机可以更加高效地处理大量的数据。

同时，正确地运用存储体系结构的知识也是对计算机系统管理的重要一环。

计算机中的存储系统的构成计算机中的存储系统主要由以下几个部分构成：1.主存储器（Main Memory）：主存储器是计算机硬件中最重要的部分之一，负责存储和检索程序运行所需的数据和指令。

它通常由DRAM（动态随机存取存储器）或SRAM（静态随机存取存储器）组成，容量从几GB到几十GB 不等。

2.辅助存储器（Secondary Memory）：辅助存储器主要包括硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）。

这些设备存储大量的数据和程序，虽然存取速度比主存储器慢，但容量大且价格低。

硬盘的容量通常在几百GB到几TB之间，而固态硬盘则具有更高的读写速度和耐用性。

3.三级存储器（Tertiary Memory）：这是更低一级的存储设备，通常包括光盘、U盘和SD卡等。

这些设备具有非常小的存储容量，通常用于存储小型的程序或数据文件。

4.高速缓存（Cache Memory）：高速缓存是主存和CPU之间的临时存储器，它保存了CPU最经常访问的数据和指令。

高速缓存的存取速度非常快，通常使用SRAM实现。

5.寄存器（Registers）：寄存器是CPU内部的高速存储部件，用于存储操作数和指令。

寄存器的存取速度比高速缓存还要快，但容量通常较小。

6.输入/输出设备（I/O Devices）：这些设备包括键盘、鼠标、显示器、打印机等，用于在计算机和用户之间进行交互。

这些设备通常有自己的存储和处理能力，例如打印机的墨盒就包含了一种形式的内存，用于存储墨水浓度和打印质量等信息。

7.通信接口（Communication Interfaces）：这些接口包括USB、HDMI、Ethernet等，用于计算机与其他计算机或设备之间进行数据交换。

这些接口通常也包含自己的内存，用于临时存储传输的数据。

在以上这些组成部分中，主存储器、辅助存储器和高速缓存是计算机存储系统中的核心部分。

它们之间的协作关系直接影响了计算机的性能和效率。

例如，当CPU需要访问的数据或指令不在高速缓存中时，它会从主存储器中读取数据或指令。

计算机存储系统的名词解释在现代计算机科技的发展进程中，计算机存储系统扮演着至关重要的角色。

计算机存储系统是指用来存储和读取数据的硬件和软件组成的系统。

为了更好地理解和利用计算机存储系统，以下将对其一些重要的名词进行解释和阐述。

一、RAM（随机访问存储器）RAM，全称为Random Access Memory，是计算机存储系统中常见的重要组成部分。

它是一种易失性存储器，用于暂时存储正在运行的程序和数据。

RAM可以迅速读写数据，使得计算机可以快速访问和处理信息。

它的容量越大，计算机的运行速度就越快。

二、ROM（只读存储器）ROM，全称为Read-Only Memory，是计算机存储系统中的一种非易失性存储器。

与RAM不同，ROM中的数据通常无法被修改或者删除，因此它用来存储计算机的固化程序和数据。

ROM中的信息在计算机启动时被读取，确保计算机能够正确地启动和运行。

三、硬盘驱动器硬盘驱动器是计算机存储系统中的另一个重要组成部分。

它是一种用于长期存储和读取数据的设备，通过磁盘片和读写磁头实现数据的存储和检索。

硬盘驱动器的容量通常较大，能够存储大量的文件和程序。

在计算机开机时，操作系统会从硬盘驱动器中加载作为启动源的程序和数据。

四、固态硬盘固态硬盘（SSD）是近年来计算机存储系统领域的重大创新之一。

与传统的机械硬盘不同，固态硬盘采用了闪存芯片作为存储介质。

固态硬盘的特点是读写速度快、抗震动、散热效果好等。

尤其在移动设备和高性能需求的计算机中，固态硬盘取代了传统硬盘，成为了首选的存储设备。

五、磁盘阵列磁盘阵列是由多个磁盘组成的存储系统。

通过将多个磁盘组合成一个逻辑单元，磁盘阵列能够提供更高的容量和更好的性能。

磁盘阵列可以通过在多个磁盘上同时读取和写入数据来加快访问速度，并且具备容错功能，即使其中一个磁盘损坏，仍然可以保证数据的安全性和可靠性。

六、缓存缓存是计算机存储系统中的一种高速存储介质，用于临时存储常用数据和指令。

计算机存储系统是什么
在计算机系统中存储层次可分为，处理器上的寄存器、高速缓冲存储器、主存储器(内存)、辅助存储器(外存)四级。

高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。

辅助存储器用于扩大存储空间。

1、存储设计存在的三个问题：
存储容量：这个需求永无止境
读写速度：需要能够匹配当前的处理器
经济成本：要选择最合适的成本，进行一定的优化。

2、存储保护
存储保护有两个方面：
界地址寄存器--用于给定地址上限与下限，规定某个程序占用不得超出界限、或者是基键与长度键，不知道的自己去查
存储键--进程调入内存时，设置存储键，每次调用之前查询存储键，给定与进程存储键键值和地址键值一致
3、中断与异常机制
(1)该机制的特点：
中断随机
中断可恢复
中断自动处理
(2)内容
分类的内容，图片没处理好，不处理了
其中中断与正在执行的指令无关，可以采取中断屏蔽;
但是异常与正在执行的指令有关，不可以屏蔽。

总的来说可以分为五类中断：
I/O中断
时钟中断
硬件故障中断
程序性中断(貌似考这个的概率比较大，因为这个最搞不清)
系统调用中断
(PS：系统调用：是OS为用户程序设置的唯一的用户程序获取OS 服务的途径
目态--管态)
4、I/O技术
I/O控制方式有三种：通道控制、DMA控制、缓冲技术
目前最广泛采用的基本是缓冲技术，其中缓冲技术又分为三种：单缓冲区、多缓冲区、缓冲池
5、时钟。

【计算机组成原理】存储系统存储器的层次和结构从不同⾓度对存储器进⾏分类：1.按在计算机中的作⽤（层次）分类 （1）主存储器。

简称主存，⼜称内存储器（内存），⽤来存放计算机运⾏期间所需的⼤量程序和数据，CPU 可以直接随机地对其进⾏访问，也可以和告诉缓冲存储器（Cache）及辅助存储器交换数据，其特点是容量较⼩、存取速度较快、单位价格较⾼。

（2）辅助存储器。

简称辅存，⼜称外存储器（外存），是主存储器的后援存储器，⽤来存放当前暂时不⽤的程序和数据，以及⼀些需要永久性保存的信息，它不能与CPU 直接交换信息。

其特点是容量极⼤、存取速度较慢、单位成本低。

（3）⾼速缓冲存储器。

简称 Cache，位于主存和 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 地存取速度可与 CPU 的速度匹配，但存储容量⼩、价格⾼。

⽬前的⾼档计算机通常将它们制作在 CPU 中。

2.按存储介质分类 按存储介质，存储器可分为磁表⾯存储器（磁盘、磁带）、磁芯存储器、半导体存储器（MOS型存储器、双极型存储器）和光存储器（光盘）。

3.按存取⽅式分类 （1）随机存储器（RAM）。

存储器的任何⼀个存储单元的内容都可以随机存取，⽽且存取时间与存储单元的物理位置⽆关。

其优点是读写⽅便、使⽤灵活，主要⽤作主存或⾼速缓冲存储器。

RAM ⼜分为静态 RAM （以触发器原理寄存信息，SRAM）和动态 RAM（以电容充电原理寄存信息，DRAM）。

（2）只读存储器（ROM）。

存储器的内容只能随机读出⽽不能写⼊。

信息⼀旦写⼊存储器就固定不变，即使断电，内容也不会丢失。

因此，通常⽤它存放固定不变的程序、常数和汉字字库，甚⾄⽤于操作系统的固化。

它与随机存储器可共同作为主存的⼀部分，统⼀构成主存的地址域。

由ROM 派⽣出的存储器也包含可反复重写的类型，ROM 与RAM 的存取⽅式均为随机存取。

⼴义上的只读存储器已可已可通过电擦除等⽅式进⾏写⼊，其“只读”的概念没有保留，但仍然保留了断电内容保留、随机读取特性，但其写⼊速度⽐读取速度慢得多。

存储系统及设备简介存储系统是计算机系统中用于存储数据的设备或软件。

它可以用来存储文件、程序、数据库、备份数据等多种数据。

存储系统通常包括硬盘、固态硬盘、光盘、磁带等物理设备，以及文件系统、数据库系统、备份系统等软件。

这些设备和软件可以单独使用，也可以组合使用，以满足不同的存储需求。

硬盘是最常见的存储设备之一，它可以将数据永久保存在磁盘上。

固态硬盘使用闪存存储技术，速度更快且更可靠，因此在近年来得到了广泛应用。

光盘和磁带则通常用于备份数据或长期存储数据。

在软件层面，文件系统是用于管理存储设备上的文件和目录的软件。

常见的文件系统包括NTFS、FAT32、ext4等。

数据库系统则专门用于管理大量的结构化数据，例如企业的客户信息、销售记录等。

备份系统则用于定期备份数据，以防止数据丢失。

存储系统和设备在现代计算机系统中扮演着非常重要的角色，它们不仅直接影响着计算机系统的性能和可靠性，还关系着数据的安全和持久性。

因此，选择合适的存储系统及设备对于计算机系统的设计和运行至关重要。

存储系统是现代计算机系统中不可或缺的组成部分，其功能和性能直接影响着计算机系统的整体表现。

在今天的数字化时代，我们对数据的存储需求越来越大，因此存储系统和设备的选择和配置变得尤为重要。

本文将继续讨论存储系统的相关内容，包括存储设备的发展趋势、存储系统的应用和挑战等方面。

随着计算机硬件技术的不断发展，存储设备的性能、容量和可靠性也在不断提升。

其中，固态硬盘（SSD）作为一种新型的存储设备，以其高速的读写性能和可靠的存储特性，受到了广泛的关注。

与传统的机械硬盘（HDD）相比，固态硬盘具有更快的数据读写速度、更低的能耗和更小的体积，因此在高性能计算、大规模数据处理和云计算等领域得到了广泛的应用。

随着技术的不断进步，固态硬盘的容量和性能还会继续提升，今后有望成为存储系统的主流设备。

除了固态硬盘外，存储系统中的光盘和磁带等传统存储设备也在不断演进和改进。

简述现代计算机常用的三级存储体系现代计算机常用的三级存储体系是指计算机内存的三个层次，包括高速缓存（Cache）、主存储器（Main Memory）和辅助存储器（Auxiliary Storage），每个层次的存储器速度和容量不同，以及在计算机中的作用也不同。

下面将分别对这三个层次进行详细说明。

1. 高速缓存（Cache）高速缓存是位于中央处理器（CPU）和主存储器之间的一层存储器，其作用是临时存储处理器频繁使用的数据或指令，以提高处理器的访问速度。

高速缓存的特点是速度非常快，可以与CPU进行同步操作，并且容量较小。

高速缓存采用的是容量较小但速度非常快的SRAM（Static Random Access Memory）或DRAM（Dynamic Random Access Memory）来存储数据。

高速缓存采用了一种称为“局部性原理”的策略，根据程序访问数据和指令的局部性特征，预先将可能用到的数据和指令存储到高速缓存中，当CPU需要访问数据或指令时，首先在高速缓存中查找，如果找到则直接返回，从而避免了频繁访问主存储器的延迟。

2. 主存储器（Main Memory）主存储器是计算机中的主要存储器，通常是指随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），它可以直接被CPU访问。

主存的特点是速度相对较快（相比辅助存储器），容量较大。

主存储器存储的是当前运行的程序和数据，存储的内容会随着程序的加载和运行而不断变化。

主存储器一般采用的是DRAM，其存储单元是由电容和晶体管构成的。

DRAM的数据是以电容的充放电状态表示的，因此对DRAM的访问速度受限于电容的充放电时间，相对较慢。

3. 辅助存储器（Auxiliary Storage）辅助存储器能够永久保存数据，即使计算机断电也不会丢失数据。

它通常用于存储操作系统、应用程序和用户数据等，在程序需要执行或大量数据需要读写时，会从辅助存储器中加载到主存储器中进行处理。

第6章计算机的存储系统现代计算机采用程序控制方式工作，因此，用来存放程序的存储系统是计算机的重要组成部分。

存储器包括内存储器和外存储器。

内存储器包括主存储器和高速缓冲存储器，外存储器即辅助存储器。

主存储器简称主存，它位于主机内部。

本章介绍计算机的存储系统，包括主存储器的基本组成、层次结构和工作原理，高速缓冲存储器的工作原理，以及各类外存储器。

6.1 存储器与存储系统概述6.1.1 存储器的作用现代计算机都是以存储器为中心的计算机，存储器处于全机的中心地位。

存储器的作用可归纳为：⑴存放程序和数据。

计算机执行的程序、程序运行所需要的数据都是存放在存储器中的。

⑵现代计算机可以配置的输入输出设备越来越多，数据传送速度不断加快，并且多数采用直接存储器存取（DMA）方式和输入输出通道技术，与存储器直接交换数据而不通过CPU。

⑶共享存储器的多处理器计算机的出现，使得可利用存储器来存放共享数据，并实现各处理器之间的通信，更加强了存储器作为整个计算机系统中心的作用。

6.1.2 存储器分类⒈按存取方式分类⑴随机存取存储器RAM(Random Access Memory）特点：存储器中任何一个存储单元都能由CPU或Ｉ/O设备随机存取，且存取时间与存取单元的物理位置无关。

用途：常用作主存或高速缓存。

⑵只读存储器ROM(Read-Only Memory）特点：存储器的内容只能读出而不能写入。

用途：常用来存放固定不变的系统程序。

作为固定存储，故又叫“固存”。

随着用户要求的提高，只读存储器产品从ROM→可编程只读存储器PROM→光可擦除可编程只读存储器EPROM→电可擦除可编程的只读存储器EEPROM，为用户方便地存入和改写内容提供了物质条件。

⑶顺序存取存储器SRAM特点：存储器中存储的信息（字或者记录块），完全按顺序进行存放或读出，在信息载体上没有惟一对应的地址号，访问指定信息所花费的时间和信息所在存储单元的物理位置密切相关。

存储系统原理
存储系统原理的概述
存储系统是计算机系统中用于数据存储和访问的关键组成部分。

它包括了多种类型的存储介质和相应的硬件、软件，用于实现数据的持久性存储和高效的数据访问。

存储系统原理主要涉及以下几个方面：
1. 存储层次结构：存储系统根据存储介质的特性和成本，将存储空间划分为多个层次。

通常从高到低分为：高速缓存、内存、磁盘和磁带等。

不同层次的存储设备之间通过缓存和映射机制来实现数据的高效传输和访问。

2. 存储介质：常见的存储介质包括半导体存储器（如DRAM、SRAM、闪存等）和磁存储器（如硬盘、磁带等）。

不同的存
储介质具有不同的读写速度、容量、可靠性和成本等特点，应根据应用需求进行选择。

3. 存储管理：存储系统需要提供对数据的有组织的管理和保护。

这包括了文件系统的设计与实现、存储空间的分配和回收、数据的备份与恢复、数据的安全性和完整性保护等。

4. 存储与计算的接口：存储系统需要提供给计算机系统高效的存储访问接口，以实现数据的读写和操作。

这包括了存储器层次结构的映射、虚拟存储器的管理、存储器保护机制等。

5. 存储性能优化：存储系统需要通过各种性能优化技术，提高
数据的访问速度和存储利用率。

这包括了读写缓存、预取、数据压缩和去重、存储调度算法等。

6. 存储系统可靠性与容错：随着存储容量的不断增加，存储系统的可靠性和容错性变得越来越重要。

它包括对硬件故障的容错机制（如RAID）、数据冗余备份和快速恢复等。

总之，存储系统原理是研究存储介质、存储管理和存储性能等方面的基本原理和技术，旨在设计和实现高性能、高可靠性和高效能的存储系统。