存储器的分类
存储器种类繁多,可从不同角度对存储器进行分类。
按在计算机中的作用(层次)分类
- 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程序和数据,CPU可以直接随机地对其进行访问,也可以和Cache及辅存交换数据。特点是容量较小、存取速度较快,每位价格较高。
- 辅助存储器。简称辅存,用来存放需要永久性保存的信息。辅存的内容需要调入主存后才能被CPU访问。特点是容量大、存取速度较慢、单位成本低。
- 高速缓冲存储器。简称Cache,位于主存和CPU之间,用来存放CPU经常使用的指令和数据,以便CPU能高速地访问它们。Cache的存取速度可与CPU速度相匹配,但存储容量小、价格高。现代计算机通常集成在CPU中。
按存储介质分类
按存储介质,存储器可分为磁表面(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,主存和Cache也属于这部分)和光存储器(光盘)。
按存取方式分类
- 随机存储器(RAM,Random Access Memory)。存储器的任何一个存储单元都可以随机存取,而且存取时间与存储单元的物理地址无关。优点是读写方便、使用灵活,用于主存和Cache。
- 只读存储器(ROM)。存储器的内容只能随机读出不能写入。信息一旦写入就固定不会,断电内容也不会丢失。因此,通常用它存放固定不变的程序、常数和汉字库字库等。
- 串行访问存储器。对存储单元进行读/写操作时,需按物理地址的先后顺序寻址,包括顺序存取存储器(SAM,如磁带)与直接存取存储器(DAM,如磁盘、光盘)。
- 相联存储器(CAM),即可以按内容访问的存储器,可以按照内容检索到存储位置进行读写。
按信息的可更改性分类
- 读写存储器(Read/Write Memory)—即可读可写(如:磁盘、内存、Cache)
- 只读存储器(Read Only Memory)—只能读,不能写(如:实体音乐专辑通常采用CD-ROM,BIOS通常写在ROM中)
按信息的可保存性分类
断电后,存储信息消失的存储器称为易失性存储器,如RAM。
断电后,存储信息依然保存的存储器称为非易失性存储器,如磁盘,光盘。
信息读出后,原存储信息被破坏称为破坏性读出,如DRAM芯片。
信息读出后,原存储信息不被破坏称为非破坏性读出,如SRAM芯片、磁盘、光盘。
存储器的性能指标
存储器由3个主要性能指标,即存储容量、单位成本和存储速度。
- 存储容量 = 存储字数 $\times$ 字长(如 1M $\times$ 8位)。单位换算:1B(Byte,字节)=8b(bit,位)。
- 单位成本:每位价格 = 总成本 / 总容量。
- 存储速度: 数据传输率 = 数据的宽度(数据宽度即是存储的字长)/ 存取周期(或称存储周期)。
- 存取时间($T_a$):存取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,分为读出时间和写入时间。
- 存取周期($T_m$):存取周期又称读写周期或访问周期。是指存储器进行一次完整的读写操作所需的全部时间,即连续两次独立访问存储器操作之间所需的最小时间间隔。
- 主存带宽($B_m$):主存带宽又称数据传输率,表示每秒从主存进出信息的最大数量,单位位字/秒、字节/秒(B/s)、位节/秒(b/s)。