計(jì)算機(jī)組成原理存儲器課件

計(jì)算機(jī)組成原理存儲器課件目錄contents存儲器概述內(nèi)存儲器外存儲器存儲器層次結(jié)構(gòu)存儲器新技術(shù)存儲器概述01定義存儲器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用于存儲程序和數(shù)據(jù)的部件。分類按照存儲介質(zhì)，存儲器可以分為半導(dǎo)體存儲器、磁表面存儲器和光盤存儲器等；按照工作方式，存儲器可以分為只讀存儲器、隨機(jī)存取存儲器和順序存取存儲器等。定義與分類存取時(shí)間指從啟動存儲器操作開始到完成該操作所需的時(shí)間。容量指存儲器可以存儲的數(shù)據(jù)量，通常以字節(jié)為單位?？煽啃灾复鎯ζ鞯姆€(wěn)定性和可靠性，包括數(shù)據(jù)保持時(shí)間和平均故障時(shí)間等。功耗指存儲器的能耗，通常以功率為單位。存儲器的性能指標(biāo)20世紀(jì)50年代初出現(xiàn)，是計(jì)算機(jī)發(fā)展的初期階段主要使用的存儲器。磁芯存儲器20世紀(jì)60年代出現(xiàn)，以其高速、低功耗、高集成度的優(yōu)點(diǎn)逐漸取代了磁芯存儲器。半導(dǎo)體存儲器20世紀(jì)70年代出現(xiàn)，以其高容量、低成本、易維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于外存儲器領(lǐng)域。磁表面存儲器20世紀(jì)80年代出現(xiàn)，以其大容量、非接觸式讀寫的優(yōu)點(diǎn)在數(shù)據(jù)備份和多媒體領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。光盤存儲器存儲器的發(fā)展歷程內(nèi)存儲器02用于存儲運(yùn)行中的程序和數(shù)據(jù)，可隨時(shí)讀寫，速度較快，但斷電后數(shù)據(jù)丟失?？偨Y(jié)詞隨機(jī)存取存儲器（RAM）是計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲器中的一種，主要用于存儲運(yùn)行中的程序和數(shù)據(jù)。它允許數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位隨機(jī)存取，讀寫速度較快，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中主要的存儲器之一。但是，一旦斷電，RAM中的數(shù)據(jù)會丟失，因此它不適合長期存儲數(shù)據(jù)。詳細(xì)描述隨機(jī)存取存儲器（RAM）總結(jié)詞存儲固定不變的程序和數(shù)據(jù)，只能讀出不能寫入，斷電后仍能保留數(shù)據(jù)。詳細(xì)描述只讀存儲器（ROM）是一種特殊的內(nèi)存儲器，它只能讀取存儲的數(shù)據(jù)而不能寫入。ROM常用于存儲固定的程序和數(shù)據(jù)，如BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)）程序等。由于ROM中的數(shù)據(jù)是預(yù)先寫入且不可更改的，因此它只能在生產(chǎn)過程中編程一次。此外，即使斷電，ROM中的數(shù)據(jù)仍能保留。只讀存儲器（ROM）總結(jié)詞高速存儲器，用于暫存CPU所需數(shù)據(jù)和指令，提高存儲器訪問速度。要點(diǎn)一要點(diǎn)二詳細(xì)描述高速緩存（Cache）是一種特殊的存儲器，它的讀寫速度非?？?，通常由靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器（SRAM）構(gòu)成。Cache用于暫存CPU所需的數(shù)據(jù)和指令，以減少CPU直接訪問主存的次數(shù)，從而提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能。當(dāng)CPU需要訪問內(nèi)存時(shí)，它會首先檢查所需數(shù)據(jù)是否在Cache中。如果是，則直接從Cache中讀取數(shù)據(jù)；否則，需要從主存中讀取數(shù)據(jù)，并將其復(fù)制到Cache中以便將來快速訪問。高速緩存（Cache）總結(jié)詞：操作系統(tǒng)對內(nèi)存儲器的分配、回收、共享、保護(hù)和擴(kuò)充等管理方式的總稱。詳細(xì)描述：內(nèi)存儲器的管理方式是指操作系統(tǒng)對內(nèi)存儲器的分配、回收、共享、保護(hù)和擴(kuò)充等管理方式的總稱。操作系統(tǒng)需要有效地管理內(nèi)存儲器，以確保程序的正常運(yùn)行和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具體來說，操作系統(tǒng)會根據(jù)程序的運(yùn)行需求為其分配適當(dāng)?shù)膬?nèi)存空間，并在程序運(yùn)行結(jié)束后回收這些空間。此外，為了提高內(nèi)存儲器的利用率，操作系統(tǒng)還支持多個程序共享同一內(nèi)存空間。同時(shí)，為了保護(hù)每個程序的正常運(yùn)行，操作系統(tǒng)會采取相應(yīng)的保護(hù)措施來防止非法訪問和修改。此外，操作系統(tǒng)還可以通過一些技術(shù)手段來擴(kuò)充內(nèi)存儲器的容量，以滿足日益增長的計(jì)算需求。內(nèi)存儲器的管理方式外存儲器03硬盤存儲器硬盤的物理結(jié)構(gòu)硬盤由磁盤、馬達(dá)、磁頭、電路等部分組成，其中磁盤是存儲數(shù)據(jù)的介質(zhì)，磁頭負(fù)責(zé)讀寫數(shù)據(jù)，馬達(dá)則負(fù)責(zé)驅(qū)動磁頭和磁盤的轉(zhuǎn)動。硬盤的工作原理當(dāng)硬盤接收到讀寫指令時(shí)，馬達(dá)會驅(qū)動磁盤轉(zhuǎn)動，磁頭則會移動到相應(yīng)的位置，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。硬盤的容量和速度硬盤的容量通常以GB為單位，其速度受限于磁盤的轉(zhuǎn)速和數(shù)據(jù)通道的數(shù)量。硬盤的接口類型常見的硬盤接口類型有SATA、IDE、SCSI等，其中SATA接口是目前最常用的接口類型。光盤的物理結(jié)構(gòu)光盤由基板、反射層、透明層等部分組成，其中基板是光盤的主要結(jié)構(gòu)，反射層負(fù)責(zé)反射光線，透明層則允許光線通過。光盤的容量和速度光盤的容量通常以GB為單位，其速度受限于激光器的頻率和數(shù)據(jù)的密度。光盤的接口類型常見的光盤接口類型有CD、DVD、Blu-ray等，其中DVD是目前最常用的光盤類型。光盤的工作原理當(dāng)光盤接收到讀寫指令時(shí)，激光器會發(fā)出激光束，通過光盤上的微小坑點(diǎn)來記錄數(shù)據(jù)。讀取數(shù)據(jù)時(shí)，激光器會讀取反射回來的光線，然后將其轉(zhuǎn)換為電信號。光盤存儲器閃存盤的接口類型常見的閃存盤接口類型有USB、SD、MicroSD等，其中USB接口是最常用的接口類型。閃存盤的物理結(jié)構(gòu)閃存盤由閃存芯片和控制電路組成，其中閃存芯片是存儲數(shù)據(jù)的介質(zhì)，控制電路則負(fù)責(zé)讀寫數(shù)據(jù)的控制。閃存盤的工作原理當(dāng)閃存盤接收到讀寫指令時(shí)，控制電路會驅(qū)動閃存芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作。閃存芯片通過改變內(nèi)部的晶體管狀態(tài)來記錄數(shù)據(jù)。閃存盤的容量和速度閃存盤的容量通常以GB為單位，其速度受限于控制電路的速度和閃存芯片的數(shù)據(jù)接口速度。閃存盤存儲器層次結(jié)構(gòu)04123寄存器是計(jì)算機(jī)中用于存儲數(shù)據(jù)的最小單位，通常由高速的靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器（SRAM）構(gòu)成。寄存器具有高速、容量小、價(jià)格昂貴的特點(diǎn)，通常用于CPU內(nèi)部操作，如運(yùn)算、跳轉(zhuǎn)等。寄存器的訪問速度非常快，通常在1個時(shí)鐘周期內(nèi)完成讀寫操作。寄存器Cache與主存030201Cache是一種高速緩沖存儲器，用于存儲CPU近期訪問過的數(shù)據(jù)和指令。主存是計(jì)算機(jī)中主要的存儲器，用于存儲操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序和用戶數(shù)據(jù)等。Cache通過犧牲主存的容量來換取更高的訪問速度，通常由高速動態(tài)隨機(jī)存取存儲器（DRAM）構(gòu)成。主存是計(jì)算機(jī)中直接與CPU交換數(shù)據(jù)的存儲器，具有較高的訪問速度。外存是計(jì)算機(jī)中用于長期保存數(shù)據(jù)的存儲器，如硬盤、光盤等。主存與外存的容量和訪問速度存在較大差異，主存的容量較小但訪問速度較快，而外存的容量較大但訪問速度較慢。010203主存與外存存儲器新技術(shù)05高速緩存技術(shù)高速緩存技術(shù)是一種利用高速存儲器來緩存常用數(shù)據(jù)和指令的技術(shù)，以提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能?？偨Y(jié)詞高速緩存技術(shù)通過將常用的數(shù)據(jù)和指令存儲在高速存儲器中，使得CPU在訪問這些數(shù)據(jù)和指令時(shí)能夠快速地獲取，從而提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能。高速緩存技術(shù)通常采用多級緩存結(jié)構(gòu)，包括一級緩存、二級緩存等。詳細(xì)描述虛擬存儲技術(shù)是一種將物理存儲器與邏輯存儲器分離的技術(shù)，通過將數(shù)據(jù)和程序分割成多個塊，并利用虛擬地址來訪問這些塊。總結(jié)詞虛擬存儲技術(shù)通過將物理存儲器與邏輯存儲器分離，使得程序在執(zhí)行時(shí)可以訪問到更多的數(shù)據(jù)和程序，同時(shí)也可以提高存儲器的利用率。虛擬存儲技術(shù)通常采用頁式管理和段式管理兩種方式。詳細(xì)描述虛擬存儲技術(shù)VS分布式存儲系統(tǒng)是一種將數(shù)據(jù)分散存儲在