自從1946年世界上第一臺電子計算機(jī)問世后

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存儲器

自從1946年世界上第一臺電子計算機(jī)問世后，計算機(jī)對人類的生

產(chǎn)活動和社會活動產(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)展到社會的各個領(lǐng)域，已形成了規(guī)模巨大的計算機(jī)產(chǎn)業(yè)，帶動了全球范圍的技術(shù)進(jìn)步，由此引發(fā)了深刻的社會變革，計算機(jī)已廣泛一般學(xué)校、企事業(yè)單位，進(jìn)入尋常百姓家，成為信息社會中必不可少的工具。而計算機(jī)又由運算器、存儲器、控制器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成。其中，存儲器用來存放數(shù)據(jù)和程序，是計算機(jī)不可或缺的一部分。

存儲器是計算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。隨著計算機(jī)發(fā)展，存儲器在系統(tǒng)中的地位越來越重要。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，而存儲器的取數(shù)和存數(shù)的速度與它很難適配，這使計算機(jī)系統(tǒng)的運行速度在很大程度上受存儲器速度的制約。此外，由于I/O設(shè)備不斷增多，假使它們與存儲器交換信息都通過CPU來實現(xiàn)，這將大大降低CPU的工作效率。為此，出現(xiàn)了I/O與存儲器的直接存取方式（DMA），這也使存儲器的地位更為突出。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器中的數(shù)據(jù)。因此，存儲器的地位就更為顯要?？梢?，從某種意義而言，存儲器的性能已成為計算機(jī)系統(tǒng)的核心。

當(dāng)今，存儲器的種類繁多，從不同的角度對存儲器可作不同的分類。

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

主存儲器包括存儲體M、各種規(guī)律部件及控制電路等。存儲器由大量存儲單元組成，每個存儲單元又包含若干個存儲元件，每個存儲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單元的地址號來實現(xiàn)對存儲字各位的存和取。這種存取方式稱為按地址存取方式，即按地址訪問存儲器。存儲器的這種工作性質(zhì)對計算機(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)運行程序時，先給出該程序在主存的首地址，然后采用程序計數(shù)器加一的方法，自動形成下一條指令所在存儲單元的地址，機(jī)器便可自動完成整個程序的操作。為了能實現(xiàn)按地址訪問的方式，主存中還必需配置兩個寄放器MAR和MDR。MAR是存儲器地址寄放器，用來存放欲訪問的存儲單元的地址，其位數(shù)對應(yīng)存儲單元的個數(shù)。MDR是存儲器數(shù)據(jù)寄放器，用來存放從存儲體某單元取出的代碼或者準(zhǔn)備往某存儲單元存入的代碼，其位數(shù)與存儲字長相等。當(dāng)然，要想完整地完成一個取或存操作，CPU還得給主存加以各種控制信號，如讀命令、寫命令和地址譯碼驅(qū)動信號等。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。

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

高速緩沖存儲器其原始意義是指存取速度比一般隨機(jī)存取記憶體來得快的一種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。高速緩沖存儲器是存在于主存與CPU之間的一級存儲器，由靜態(tài)存儲芯片組成，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存儲體、地址轉(zhuǎn)換部件、替換部件。在計算機(jī)技術(shù)發(fā)展過程中,主存儲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，整個計算機(jī)系統(tǒng)的工作效率受到影響。有好多方法可用來緩和中央處理器和主存儲器之間速度不匹配的矛盾，如采用多個通用寄放器、多存儲體交織存取等，在存儲層次上采用高速緩沖存儲器也是常用的方法之一。好多大、中型計算機(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器。

存儲器從誕生一直發(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)在在各個方面它都實現(xiàn)了巨大的突破。隨著科技迅猛發(fā)展，各個相關(guān)領(lǐng)域?qū)Υ鎯ζ骷夹g(shù)有更大的要求，存儲器技術(shù)也將會隨著繼續(xù)發(fā)展，以滿足不同的應(yīng)用需求。更低功耗、更短延遲時間、更低成本的存儲