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       存储器
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        存储器是计算机的一个重要组成部分,它用来保存计算机工作所必需的程序和数据。正因为有了存储器,计算机才有信息记忆功能。
               分类
               1)按在计算机中的作用分类
               按在计算机中的作用可分为内部存储器、外部存储器和缓冲存储器。
               (1)内部存储器简称内存或主存。内存是主机的一个组成部分,它用来容纳当前正在使用的,或者经常要使用的程序或数据,CPU可以直接从内部存储器取指令或存取数据。
               (2)外部存储器简称外存或辅存。外存也是用来存储各种信息的,但是CPU要使用这些信息时,必须通过专门的设备将信息先传送到内存中,因此外存存放相对来说不经常使用的程序和数据。另外,外存总是和某个外部设备相关的。
               (3)缓冲存储器用于两个工作速度不同的部件之间,在交换信息过程中起缓冲作用。
               2)按存储介质分类
               按存储介质可分为半导体存储器、磁表面存储器和光电存储器。
               3)按存取方式分类
               按存取方式可分为随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和串行访问存储器。
               (1)随机存储器(Random Access Memory, RAM)又称为读写存储器,是指通过指令可以随机地、个别地对各个存储单元进行访问。它是易失性存储器,这种存储器一旦去掉其电源,则所保存的信息全部丢失。
               (2)只读存储器(Read Only Memory, ROM)是一种对其内容只能读不能写入的存储器。它属于非易失性存储器,当去掉其电源后,所保存的信息仍保持不变。
               (3)串行访问存储器(Serial Access Storage, SAS)是指对存储器的信息进行读写时,需要顺序地访问。
               主存储器
               1)主存储器的种类
               主存储器一般由半导体随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)组成,其绝大部分由RAM组成。按所用元件类型来分有双极性和MOS存储器两类。前者存取速度比后者高,但集成度不如后者,价格也高,主要用于小容量存储器,后者主要用于大容量存储器。MOS存储器按存储元件在运行中能否长时间保存信息来分,有静态存储器(SRAM)和动态存储器(DRAM)两种。前者只要不断电,信息就不会丢失,而后者需要不断给电容充电才能使信息保持。由于后者密度大且较便宜,故使用较多。
               2)主存储器的主要技术指标
               衡量一个主存储器的性能指标主要为主存容量、可直接寻址空间、存储器存取时间、存储周期时间和带宽等。
               (1)主存容量是指每个存储芯片所能存储的二进制的位数,也就是存储单元数乘以数据线位数。
               (2)可直接寻址空间是由地址线位数确定的。例如,提供32位物理地址的计算机支持对4(232)GB的物理主存空间的访问。
               (3)存储器存取时间又称为存储器访问时间,是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。
               (4)存储周期时间是指连续启动两次独立的存储器操作所需间隔的最小时间。
               (5)带宽是指存储器的数据传送率,即每秒传送的数据位数。
               3)主存储器的构成
               主存储器一般由地址寄存器、数据寄存器、存储矩阵、译码电路和控制电路组成。
               (1)地址寄存器(MAR)用来存放由地址总线提供的将要访问的存储单元的地址码。
               (2)数据寄存器(MDR)用来存放要写入存储矩阵或从存取矩阵中读取的数据。
               (3)存储矩阵用来存放程序和数据的存储单元排成的矩阵。
               (4)译码电路根据存放在地址寄存器中的地址码,在存储体中找到相应的存储单元。
               (5)控制电路根据读写命令控制主存储器的各部分协作完成相应的操作。
               4)主存储器的基本操作
               要从存储器中取一个信息字,CPU必须指定存储器字地址,并进行"读"操作。CPU把信息字的地址送到MAR,经地址总线送往主存储器,同时CPU应用控制线发一个"读"请求。此后,CPU等待从主存储器发回来的回答信号,通知CPU"读"操作完成,说明存储字内容已经读出并放在数据总线上送入MDR。
               为了存一个字到主存,CPU先将信息字在主存中的地址经MAR送到地址总线,并将信息字送到MDR,同时CPU发出"写"命令。此后,CPU等待从主存储器发回来的回答信号,通知CPU"写"操作完成,说明主存从数据总线接收到信息字并按地址总线指定的地址存储。
               外存储器
               外存储器的特点是容量大、价格低,但是存取速度慢,用于存放暂时不用的程序和数据。外存储器主要有磁盘存储器、磁带存储器和光盘存储器。磁盘是最常用的外存储器,通常分软磁盘和硬磁盘两类。目前,常用的外存储器有软盘、硬盘和光盘存储器。它们和内存一样,存储容量也是以字节为基本单位的。
               1)软磁盘存储器
               软磁盘是用柔软的聚酯材料制成圆形底片,在两个表面涂有磁性材料。目前,常用软盘的直径为3.5英寸。软磁盘安装在硬塑胶盒中,而且没有裸露部分,因此使盘片得到了更好的保护,信息在磁盘上是按磁道和扇区的形式来存放的。磁道即磁盘上的一组同心圆的信息记录区,它们由外向内编号,一般为0~79道。每条磁道被划成相等的区域,称为扇区。一般每磁道有9、15或18个扇区。每个扇区的容量为512B。一个软盘的存储容量可由下面的公式算出,即
               软盘总容量=磁道数×扇区数×扇区字节数(512B)×磁盘面数(2)
               例如,3.5英寸软盘有80个磁道,每条磁道18个扇区,每个扇区512B,共有两面,则其存储容量的计算公式为:
               软盘容量=80×18×512×2=1 474 560B=1.44MB
               扇区是软盘(或硬盘)的基本存储单元,每个扇区记录一个数据块,数据块中的数据按顺序存取。扇区也是磁盘操作的最小可寻址单位,与内存进行信息交换是以扇区为单位进行的。
               在进行写入操作时,写保护开关先要对磁盘是否有写保护缺口进行检索,如果检测到有写保护缺口,则允许进行写操作;如果没有或被胶纸黏封,则不能进行写操作。
               使用软磁盘应注意防磁、防潮、防污(灰尘和手摸)、防丢信息(写保护和勤复制)和防病毒(常加写保护,不使用来历不明的软磁盘)。
               2)硬磁盘存储器
               硬磁盘是由涂有磁性材料的铝合金圆盘组成的。目前常用的硬盘是3.5英寸的,这些硬盘通常采用温彻斯特技术,即把磁头、盘片及执行机构都密封在一个整体内,与外界隔绝,所以这种硬盘也称为温彻斯特盘。
               硬盘的两个主要性能指标是硬盘的平均寻道时间和内部传输速率。一般来说,转速越高的硬盘寻道的时间越短,而且内部传输速率也越高,不过内部传输速率还受硬盘控制器Cache的影响。目前,市场上硬盘常见的转速有5400r/min、7200r/min,最快的平均寻道时间为8ms,内部传输速率最高为190MB/s。硬盘的每个存储表面被划分成若干个磁道(不同硬盘磁道数不同),每个磁道被划分成若干个扇区(不同的硬盘扇区数不同)。每个存储表面的同一道形成一个圆柱面,称为柱面。柱面是硬盘的一个常用指标。
               硬盘的存储容量计算公式为
               存储容量=记录面面数×每面磁道数×每扇区字节数×扇区数
               例如,某硬盘有记录面15个,磁道数(柱面数)8894个,每道63扇区,每扇区512B,则其存储容量为
               15×8894×512×63=4.3GB
               使用硬盘应注意避免频繁开关机器电源,应使其处于正常的温度和湿度、无振动、电源稳定的良好环境。
               3)光盘存储器
               光盘指的是利用光学方式进行信息存储的圆盘。人们把采用非磁性介质进行光存储的技术称为第一代光存储技术,其缺点是不能像磁记录介质那样把内容抹掉后重新写入新的内容。把采用磁性介质进行光存储的技术称为第二代光学存储技术,其主要特点是可擦写。
               光盘存储器可分成CD-ROM、CD-R和可擦除型光盘。
               CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),是只读型光盘,这种光盘的盘片是由生产厂家预先将数据或程序写入,出厂后用户只能读取,而不能写入或修改。CD-R(CD-Recordable),即一次性可写入光盘,但必须在专用的光盘刻录机中进行。可擦除型光盘可多次写入。
               高速缓冲存储器
               计算机的主-辅存层次解决了存储器的大容量和低成本之间的矛盾,但是在速度方面,计算机的主存和CPU一直有很大的差距,这个差距限制了CPU速度潜力的发挥。为了弥合这个差距,设置高速缓冲存储器(Cache)是解决存取速度的重要方法。就是在主存和CPU之间设置一个高速的容量相对较小的存储器,如果当前正在执行的程序和数据存放在这个存储器中,当程序运行时不必从主存取指令和数据,所以提高了程序的运行速度。它具有以下特点。
               (1)位于CPU与主存之间。
               (2)容量小,一般在几千字节到几兆字节之间。
               (3)速度一般比主存快5~10倍,由快速半导体存储器制成。
               虚拟存储器
               主存的特点是速度快但容量小,CPU可直接访问。外存的特点是容量大和速度慢,CPU不能直接访问。用户的程序和数据通常放在外存中,因此需要经常在主存与外存之间取来送去,由用户来干预调度很不方便。虚拟存储器用来解决这个矛盾,使用户感到他可以直接访问整个内、外存空间,而不需用户干预。因此容量很大的速度较快的外存储器(硬磁盘)成为虚拟存储器主要组成部分。用户程序采用虚地址访问整个虚拟空间,而指令执行时只能访问主存空间。因此,必须进行虚实地址转换,把不在主存的单元内容调入主存某单元,再按转换的实地址进行访问。
 
本知识点历年真题:
隶属试卷 题号/题型 题干 难度系数/错误率
   2019年下半年
   网络管理员
   上午试卷 综合知识
第5题
选择题
常用的虚拟存储器由(5)两级存储器组成。

61%
   2019年上半年
   网络管理员
   上午试卷 综合知识
第7题
选择题
( )是使用电容存储信息且需要周期性地进行刷新的存储器。

44%
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