自從1946年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世后

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存儲(chǔ)器

自從1946年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世后，計(jì)算機(jī)對(duì)人類的生

產(chǎn)活動(dòng)和社會(huì)活動(dòng)產(chǎn)生了極其重要的影響，并以強(qiáng)大的生命力飛速發(fā)展。它的應(yīng)用領(lǐng)域從最初的軍事科研應(yīng)用擴(kuò)展到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，已形成了規(guī)模巨大的計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)了全球范圍的技術(shù)進(jìn)步，由此引發(fā)了深刻的社會(huì)變革，計(jì)算機(jī)已廣泛一般學(xué)校、企事業(yè)單位，進(jìn)入尋常百姓家，成為信息社會(huì)中必不可少的工具。而計(jì)算機(jī)又由運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。其中，存儲(chǔ)器用來(lái)存放數(shù)據(jù)和程序，是計(jì)算機(jī)不可或缺的一部分。

存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)。隨著計(jì)算機(jī)發(fā)展，存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中的地位越來(lái)越重要。由于超大規(guī)模集成電路的制作技術(shù)，使CPU的速度變得驚人的高，而存儲(chǔ)器的取數(shù)和存數(shù)的速度與它很難適配，這使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行速度在很大程度上受存儲(chǔ)器速度的制約。此外，由于I/O設(shè)備不斷增多，假使它們與存儲(chǔ)器交換信息都通過(guò)CPU來(lái)實(shí)現(xiàn)，這將大大降低CPU的工作效率。為此，出現(xiàn)了I/O與存儲(chǔ)器的直接存取方式（DMA），這也使存儲(chǔ)器的地位更為突出。特別在多處理機(jī)的系統(tǒng)中，各處理機(jī)本身都需與其主存交換信息，而且各處理機(jī)在相互通信中，也都需共享存放在存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。因此，存儲(chǔ)器的地位就更為顯要?？梢姡瑥哪撤N意義而言，存儲(chǔ)器的性能已成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。

當(dāng)今，存儲(chǔ)器的種類繁多，從不同的角度對(duì)存儲(chǔ)器可作不同的分類。

按存儲(chǔ)介質(zhì)可分為：半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁表面存儲(chǔ)器、磁芯存儲(chǔ)器、光盤存儲(chǔ)器。按存儲(chǔ)方式可分為：隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、串行訪問(wèn)存儲(chǔ)器。而按在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用不同，存儲(chǔ)器主要分為主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器和緩沖存儲(chǔ)器。我們主要研究的是按在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用分類，即主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器和緩沖存儲(chǔ)器。

主存儲(chǔ)器包括存儲(chǔ)體M、各種規(guī)律部件及控制電路等。存儲(chǔ)器由大量存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元又包含若干個(gè)存儲(chǔ)元件，每個(gè)存儲(chǔ)元件能寄放一位二進(jìn)制代碼“0〞或“1〞。主存的工作方式就是按存儲(chǔ)單元的地址號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)字各位的存和取。這種存取方式稱為按地址存取方式，即按地址訪問(wèn)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器的這種工作性質(zhì)對(duì)計(jì)算機(jī)的組成和操作是十分有利的。例如，人們只要事先將編好的程序按順序存入主存各單元，當(dāng)運(yùn)行程序時(shí)，先給出該程序在主存的首地址，然后采用程序計(jì)數(shù)器加一的方法，自動(dòng)形成下一條指令所在存儲(chǔ)單元的地址，機(jī)器便可自動(dòng)完成整個(gè)程序的操作。為了能實(shí)現(xiàn)按地址訪問(wèn)的方式，主存中還必需配置兩個(gè)寄放器MAR和MDR。MAR是存儲(chǔ)器地址寄放器，用來(lái)存放欲訪問(wèn)的存儲(chǔ)單元的地址，其位數(shù)對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)。MDR是存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)寄放器，用來(lái)存放從存儲(chǔ)體某單元取出的代碼或者準(zhǔn)備往某存儲(chǔ)單元存入的代碼，其位數(shù)與存儲(chǔ)字長(zhǎng)相等。當(dāng)然，要想完整地完成一個(gè)取或存操作，CPU還得給主存加以各種控制信號(hào)，如讀命令、寫命令和地址譯碼驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，主存都制成大規(guī)模集成電路的芯片，而將MAR和MDR集成在CPU芯片中。

輔助存儲(chǔ)器作為主存的后援設(shè)備又稱為外部存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱外存，它與主存一起組成了存儲(chǔ)器系統(tǒng)的主存–輔存層次。與主存相比，輔存具有容量大、速度慢、價(jià)格低、可脫機(jī)保存信息等特點(diǎn)，屬“非易失性〞存儲(chǔ)器。而主存具有速度快、成本高、容量小等特點(diǎn)，而且大多由半導(dǎo)體芯片構(gòu)成，所存信息無(wú)法永久保存，屬“易失性〞存儲(chǔ)器。外存尋常是磁性介質(zhì)或光盤，像硬盤，軟盤，磁帶，CD等，能長(zhǎng)期保存信息，并且不依靠于電來(lái)保存信息，但是由機(jī)械部件帶動(dòng)，速度與CPU相比就顯得慢的多。

高速緩沖存儲(chǔ)器其原始意義是指存取速度比一般隨機(jī)存取記憶體來(lái)得快的一種RAM，一般而言它不像系統(tǒng)主記憶體那樣使用DRAM技術(shù)，而使用昂貴但較快速的SRAM技術(shù)，也有快取記憶體的名稱。高速緩沖存儲(chǔ)器是存在于主存與CPU之間的一級(jí)存儲(chǔ)器，由靜態(tài)存儲(chǔ)芯片組成，容量比較小但速度比主存高得多，接近于CPU的速度。主要由三大部分組成：Cache存儲(chǔ)體、地址轉(zhuǎn)換部件、替換部件。在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中,主存儲(chǔ)器存取速度一直比中央處理器操作速度慢得多，使中央處理器的高速處理能力不能充分發(fā)揮，整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作效率受到影響。有好多方法可用來(lái)緩和中央處理器和主存儲(chǔ)器之間速度不匹配的矛盾，如采用多個(gè)通用寄放器、多存儲(chǔ)體交織存取等，在存儲(chǔ)層次上采用高速緩沖存儲(chǔ)器也是常用的方法之一。好多大、中型計(jì)算機(jī)以及新近的一些小型機(jī)、微型機(jī)也都采用高速緩沖存儲(chǔ)器。

存儲(chǔ)器從誕生一直發(fā)展到現(xiàn)在僅僅有100多年的歷史，但是卻發(fā)

展迅速，到現(xiàn)在在各個(gè)方面它都實(shí)現(xiàn)了巨大的突破。隨著科技迅猛發(fā)展，各個(gè)相關(guān)領(lǐng)域?qū)?duì)存儲(chǔ)器技術(shù)有更大的要求，存儲(chǔ)器技術(shù)也將會(huì)隨著繼續(xù)發(fā)展，以滿足不同的應(yīng)用需求。更低功耗、更短延遲時(shí)間、更低成本的存儲(chǔ)