计算机存储器及存储系统知识

计算机四大基础知识点总结计算机是现代社会不可或缺的一部分，它已经深入到我们的生活中的方方面面。

无论是工作、学习还是娱乐，我们都需要计算机来帮助我们处理数据、提高效率。

而要深入理解计算机，首先需要掌握计算机的四大基础知识点，包括计算机组织与体系结构、操作系统、数据结构与算法，以及编程语言。

一、计算机组织与体系结构1. 计算机的基本组成计算机主要由中央处理器(CPU)、随机存储器(RAM)、输入设备、输出设备和存储设备组成。

CPU是计算机的“大脑”，它负责执行指令、控制数据流通。

RAM是计算机的临时存储区域，用来存储数据和程序。

输入设备是用来输入数据和指令的设备，比如键盘、鼠标等。

输出设备是用来展示计算结果的设备，比如显示器、打印机等。

存储设备是用来长期存储数据和程序的设备，比如硬盘、光盘等。

2. 计算机的体系结构计算机的体系结构包括指令系统、总线结构、存储系统和输入/输出系统。

指令系统是CPU执行指令的集合，包括指令格式、寻址方式和指令执行的时序规定。

总线结构用于连接 CPU、内存和输入/输出设备，传输数据和指令。

存储系统包括RAM和存储设备，用来存储数据和程序。

输入/输出系统负责将数据从输入设备传输到存储设备或输出设备，以及从存储设备传输到输出设备。

3. 计算机的工作原理计算机工作的基本原理可以概括为：输入、处理、输出和存储。

首先，计算机通过输入设备接收数据和指令。

然后，CPU根据指令执行相应的运算和逻辑操作，得到结果。

最后，计算机将结果通过输出设备展示给用户，同时也会将数据和程序存储在存储设备里。

4. 计算机的性能指标计算机的性能指标包括速度、存储容量和可靠性。

速度是指计算机执行任务的快慢，通常用处理器的主频来表示。

存储容量是指计算机能够存储数据和程序的大小，通常用RAM和硬盘容量来表示。

可靠性是指计算机运行稳定性和故障率，通常用故障率和平均时间故障间隔来表示。

二、操作系统1. 操作系统的功能操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理计算机的硬件资源和提供用户与计算机的接口。

计算机组成原理知识点总结第一章一、数字计算机的五大部件（硬件）及各自主要功能（P6）计算机硬件组成：存储器、运算器、控制器、输入设备、输出设备。

1、存储器（主存）主要功能：保存原始数据和解题步骤。

包括：内存储器（CPU 直接访问），外存储器。

2、运算器主要功能：进行算术、逻辑运算。

3、控制器主要功能：从内存中取出解题步骤（程序）分析，执行操作。

包括：计算程序和指令（指令由操作码和地址码组成）。

4、输入设备主要功能：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式。

5、输出设备主要功能：把计算机处理的结果变换为人或其他机器所能接收和识别的信息形式。

注：1、冯诺依曼结构：存储程序并按地址顺序执行。

2、中央处理器（CPU）：运算器和处理器的结合。

3、指令流：取指周期中从内存读出的信息流，流向控制器。

数据流：在执行器周期中从内存读出的信息流，由内存流向运算器。

二、数字计算机的软件及各自主要功能（P11）1、系统软件：包括服务性程序、语言程序、操作程序、数据库管理系统。

2、应用程序：用户利用计算机来解决某些问题而设计。

三、计算机的性能指标。

1、吞吐量：表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量，用bps度量。

2、响应时间：表征从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量。

3、利用率：在给定的时间间隔内，系统被实际使用的时间所在的比率，用百分比表示。

4、处理机字长：常称机器字长，指处理机运算中一次能够完成二进制运算的位数，如32位机、64位机。

5、总线宽度：一般指CPU从运算器与存储器之间进行互连的内部总线一次操作可传输的二进制位数。

6、存储器容量：存储器中所有存储单元（通常是字节）的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。

7、存储器带宽：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用B/s（字节/秒）表示。

8、主频/时钟周期：CPU的工作节拍受主时钟控制，按照规定在某个时间段做什么（从什么时候开始、多长时间完成），主时钟不断产生固定频率的时钟信号。

计算机基础知识第二课
计算机基础知识第二课主要包括以下内容：
1. 存储介质和存储器：
- 存储介质：包括硬盘、光盘、闪存等，用于长期存储数据。

- 存储器：包括内存、高速缓存等，用于临时存储数据，提高计算机的运行速度。

2. 文件系统：
- 文件系统是计算机用于组织和存储文件的一种方式。

- 常见的文件系统有FAT32、NTFS、EXT4等。

3. 输入输出设备：
- 输入设备：用于将外部数据输入到计算机中，包括键盘、鼠标、摄像头等。

- 输出设备：用于将计算机处理后的数据输出，包括显示器、打印机、音响等。

4. 操作系统：
- 操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和控制计算机硬件资源，提供用户与计算机之间的接口。

- 常见的操作系统有Windows、macOS、Linux等。

5. 网络基础知识：
- IP地址：用于唯一标识网络中的设备。

- 网关：连接不同网络的节点，用于数据包的转发。

- DNS：域名系统，将域名解析为IP地址的服务。

6. 计算机网络：
- 计算机网络是多个计算机通过通信设备互联而成的系统。

- 常见的网络拓扑结构有总线型、星型、环型等。

7. 数据通信：
- 数据通信是指计算机之间通过信号传输数据的过程。

- 常见的数据传输方式有串行传输和并行传输。

8. 计算机安全：
- 计算机安全是指保护计算机系统和数据免受未经授权的访问、使用、披露、破坏的能力。

- 常见的计算机安全措施有防火墙、密码、身份认证等。

以上是计算机基础知识第二课的主要内容。

计算机原理第四章存储系统课堂笔记及练习题主题：第四章存储系统学习时间：2016年10月24日--10月30日内容：一、学习要求这周我们将学习第四章存储系统的相关内容。

通过本章的学习要求了解主存储器的主要技术指标、理解存储器的层次结构及分类，加深对半导体随机读写器相关知识的理解。

二、主要内容（一）存储系统概述存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据，是计算机系统的重要组成部分之一。

存储器有主存储器和辅助存储器之分，主存储器（简称主存）处于全机中心地位，直接与CPU交换信息；辅助存储器（简称辅存）或称为外存储器（简称外存）通常用来存放主存的副本和当前不在运行的程序和数据，在程序执行过程中，每条指令所需的数据及取下一条指令的操作都不能直接访问辅助存储器，需要通过主存储器与CPU交换信息。

（二）主存储器的主要技术指标主存储器的主要性能指标为主存容量、存储器存取时间和存储周期时间。

计算机可寻址的最小信息单位是一个存储字，一个存储字所包括的二进制位数称为字长。

主存储器的另一个重要的性能指标是存储器的速度，一般用存储器存取时间和存储周期来表示。

存储器存取时间(memory access time)又称存储器访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。

存储周期(memory cycle time)指连续启动两次独立的存储器操作(例如连续两次读操作)所需间隔的最小时间。

通常，存储周期略大于存取时间。

（三）存储器的层次结构对存储器的要求是“大容量、高速度、低成本”，但是在一个存储器中要求同时兼顾这三方面是困难的。

一般来讲，速度高的存储器，每位价格也高，因此容量不能太大。

主存-辅存层次，满足了存储器的大容量和低成本需求。

cache-主存层次，解决了速度与成本之间的矛盾。

现代大多数计算机同时采用主存-辅存和cache-主存这两种存储层次，构成cache-主存-辅存三级存储层次，如下图所示。

CPU能直接访问的存储器称为内存储器，包括cache和主存储器。

【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。

存储基础知识培训一、存储概述存储是计算机系统中非常重要的组成部分，用于保持数据和程序的持久性。

在大数据时代的背景下，存储的重要性愈发凸显。

本文将介绍存储的基础知识，以帮助读者全面了解存储的相关概念和技术。

二、存储类型1.主存储器主存储器（Main Memory）是计算机系统中最直接与CPU交互的存储设备，也被称为内存。

主存储器的容量决定了系统同时存储的数据和程序大小。

2.辅助存储器辅助存储器（Secondary Storage）用于长期存储大量的数据和程序，例如硬盘、光盘、固态硬盘等。

辅助存储器的容量一般远大于主存储器，可用于大数据存储和备份。

三、存储技术1.磁盘存储磁盘存储是一种机械存储技术，通过将数据存储在旋转的磁盘上来实现数据的读写。

磁盘以扇区为单位进行数据的存储和访问，随机存取速度较慢，但容量较大。

2.固态存储固态存储（Solid State Storage）采用闪存芯片作为存储介质，相对于传统磁盘存储具有更快的读写速度和较好的耐用性。

固态硬盘（SSD）已逐渐取代传统机械硬盘成为存储系统的主力。

3.网络存储网络存储（Network Storage）指的是通过网络连接远程存储设备的存储技术。

常见的网络存储技术有网络附加存储（NAS）和存储区域网络（SAN），可实现数据的共享和备份。

四、存储管理1.存储器层次结构计算机系统的存储器层次结构由多级存储构成，层次结构越高，存取速度越快，成本越高。

常见的存储器层次结构包括高速缓存、主存储器和辅助存储器。

2.存储系统管理存储系统管理涉及存储资源的分配和管理，包括存储容量的规划、文件系统的设计与管理、数据备份与还原等。

合理的存储系统管理能够提高存储系统的效率和可靠性。

五、存储安全1.数据安全存储安全是指对存储中的数据进行保护和控制，以防止非法访问、损坏或泄露。

常见的数据安全措施包括数据加密、访问权限控制和备份恢复。

2.存储设备安全存储设备安全涉及到存储设备的管理和防护。

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。

第三章存储器1、SRAM读写时序●读过程●写过程2、DRAM读写时序●读过程●写过程3、DRAM刷新方式●原因：DRAM存储位元是基于电容器上的电荷量存储。

整个刷新间隔内，前一段时间用于正常的读/写操作。

而在后一段时间停止读/写操作，逐行进行刷新。

一个存储周期的时间分为两段，前一段时间tM用于正常的读/写操作，后一段时间tR用于刷新操作上述两种方式结合起来构成异步刷新。

●CPU在取指周期后的译码时间内，插入刷新操作。

●有单独的刷新控制器，刷新由单独的时钟、行计数与译码独立完成。

4、存储器容量扩充的方式①位扩展：用几片位数少的存储器芯片，构成具有给定字长的存储器；②字扩展：字扩展是容量的扩充，位数不变。

5、多模交叉存储器一个由若干模块组成的主存储器是线性编址的。

这些地址在各个模块中有两种安排方式:①顺序方式：特点：（优点）某个模块进行存取时，其它模块不工作，某一模块出现故障时，其它模块可以照常工作，通过增添模块来扩充存储器容量比较方便，（缺点）但各模块串行工作，存储器的带宽受到了限制。

②交叉方式：特点：地址码的低位字段经过译码（片选，非门）选择不同的模块，而高位字段指向相应模块内的存储字。

连续地址分布在相邻的不同模块内，同一模块内的地址是不连续的；（优点）对连续字的成块传送可实现多模块并行存取，提高了存储器的带宽。

6、存储器系统的层次结构存储系统的层次结构就是把各种不同容量和不同存取速度的存储器按一定的结构有机地组织在一起；7、缓存的基本工作原理数据交换：♦Cache原理图中，cache的容量为16字，分为4行，每行4个字。

♦拷贝到cache的块的地址存放在一个相联存储器中地址映射以及和主存数据交换机构全由硬件实现，并对程序员透明。

补充：Cache的工作原理是基于程序访问的局部性。

根据程序的局部性原理，可以在主存和CPU通用寄存器之间设置一个高速的容量相对较小的存储器，把正在执行的指令地址附近的一部分指令或数据从主存调入这个存储器，供CPU在一段时间内使用。

存储基础知识试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 计算机存储器中，RAM代表什么？A. 随机存取存储器B. 只读存储器C. 可编程只读存储器D. 硬盘存储器答案：A2. 在计算机系统中，哪个部件负责将数据从硬盘传输到RAM？A. CPUB. 内存控制器C. 硬盘控制器D. 输入/输出控制器答案：B3. 以下哪种类型的存储器是易失性的？A. ROMB. EPROMC. SRAMD. 硬盘答案：C4. 计算机启动时，BIOS存储在哪种类型的存储器中？A. RAMB. ROMC. SRAMD. 硬盘5. 计算机中的高速缓存（Cache）位于何处？A. CPU内部B. 主板C. RAM内部D. 硬盘答案：A6. 以下哪种类型的存储器是永久性的？A. RAMB. ROMC. SRAMD. 硬盘答案：B7. 计算机存储器的地址空间是指什么？A. 存储器的物理大小B. 存储器的逻辑大小C. 存储器的访问速度D. 存储器的接口类型答案：B8. 计算机中，字节（Byte）通常由多少位（bit）组成？A. 4B. 8C. 16D. 32答案：B9. 以下哪种类型的存储器通常用于存储操作系统？B. ROMC. SRAMD. 硬盘答案：D10. 计算机中的虚拟内存是指什么？A. 物理内存B. 硬盘上的一部分空间C. 内存条D. 只读存储器答案：B二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 以下哪些是计算机存储器的类型？A. RAMB. ROMC. SRAMD. DRAM答案：ABCD2. 计算机存储器的层次结构包括哪些？A. 寄存器B. 缓存C. 主存储器D. 辅助存储器答案：ABCD3. 以下哪些因素会影响计算机存储器的性能？A. 存储器的容量B. 存储器的访问速度C. 存储器的类型D. 存储器的成本答案：ABC4. 计算机存储器的哪些特性是重要的？A. 容量B. 速度C. 可靠性D. 成本答案：ABCD5. 以下哪些是计算机存储器的易失性特点？A. 当电源关闭时，数据会丢失B. 当电源关闭时，数据不会丢失C. 数据可以在没有电源的情况下长期保存D. 数据只能在有电源的情况下保存答案：AD三、判断题（每题1分，共10分）1. 计算机中的RAM是易失性的存储器。

存储器基础知识概览存储器是计算机中用于存储和提取数据的设备，也被称为内存。

在计算机系统中，存储器扮演着至关重要的角色，对于计算机的性能和效率有着重要影响。

本文将概览存储器的基础知识，包括存储器的分类、工作原理以及主要的存储器类型。

一、存储器的分类按照存储介质的不同，存储器可以分为两大类：主存储器和辅助存储器。

1. 主存储器：主存储器是计算机中直接与CPU进行数据交互的存储器，常见的主存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

RAM具有读写功能，它能快速地存储和提取数据，但是数据存储是临时的，断电后数据会丢失。

而ROM则用于存储固定的数据和程序，内容不会因断电而丢失。

2. 辅助存储器：辅助存储器用于长期存储数据和程序，主要包括硬盘、固态硬盘、光盘和磁带等。

相较于主存储器，辅助存储器的存储容量更大，但是读写速度较慢。

二、存储器的工作原理存储器的工作原理可以简单描述为：数据从CPU传输到存储器，存储器进行存储或提取操作，然后将数据返回给CPU。

1. 写操作：当CPU需要向存储器写入数据时，它会向存储器发送写操作指令和待写入的数据。

存储器接收到指令后，将数据写入指定的地址中，以便后续读取。

2. 读操作：当CPU需要从存储器读取数据时，它会向存储器发送读操作指令和待读取数据的地址。

存储器接收到指令后，将指定地址的数据读取出来，并发送给CPU进行处理。

三、主要的存储器类型存储器的类型包括RAM、ROM以及一些特殊的存储器，如高速缓存（Cache）和虚拟内存（Virtual Memory）等。

1. RAM（随机存取存储器）：RAM是计算机系统中最常见的存储器类型，它具备读和写的功能，并且数据可以快速访问。

RAM又可以分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种类型。

SRAM 的读取速度更快，但成本较高；DRAM的存储密度更高，更适合于大容量存储。

2. ROM（只读存储器）：ROM用于存储无需修改的数据和程序，内容通常是出厂时被写入的。