存储系统的组成课件

存儲系統的組成

記憶體分類

隨著電腦系統結構和存儲技術的發展，記憶體的種類日益繁多，根據不同的特徵可對記憶體進行分類。記憶體分類

如果將記憶體按照其在電腦系統中起到的作用來分類，可以分為：高速緩衝記憶體、主記憶體和輔助記憶體。記憶體分類

高速緩衝記憶體（Cache）位於主存和CPU之間，用來存放正在執行的程式段和數據，以便CPU能高速地使用它們。高速緩衝記憶體的存取速度可以與CPU的速度相匹配，但存儲容量較小，價格較高。記憶體分類

主記憶體用來存放電腦運行期間所需要的程式和數據，CPU可直接隨機地進行讀/寫訪問。主存具有一定容量，存取速度較高。記憶體分類

輔助記憶體又稱外存儲器，它用來存放當前暫不參與運行的程式和數據以及一些需要永久性保存的資訊。輔存設在主機外部，容量極大且成本很低，但存取速度較低，而且CPU不能直接訪問它。輔存中的資訊必須調入主存後，CPU才能使用。記憶體分類

如果將記憶體按照其存取方式來分類，可以分為：隨機存取記憶體（RAM）、只讀記憶體（ROM）、順序存取記憶體（SAM）和直接存取記憶體（DAM）。記憶體分類

隨機存取是指CPU可以對記憶體中的內容隨機地存取，CPU對任何一個存儲單元的寫入和讀出時間是一樣的，即存取時間相同，與其所處的物理位置無關。記憶體分類

只讀記憶體的特點是記憶體的內容只能隨機讀出而不能寫入。由於資訊一旦寫入記憶體就固定不變了，即使斷電，寫入的內容也不會丟失，所以又稱為固定記憶體。記憶體分類

順序存取記憶體只能按某種順序存取，存取時間的長短與資訊在存儲體上的物理位置有關，所以SAM只能用平均存取時間作為衡量存取速度的指標。磁帶機就是這樣一類記憶體。

直接存取記憶體既不像RAM那樣能隨機地訪問任一個存儲單元，也不像SAM那樣完全按順序存取，而是介於兩者之間。磁片機就屬於這類記憶體。記憶體分類

由於順序存取和直接存取的存取時間都與存儲體的物理位置有關，所以又可以把它們統稱為串行訪問記憶體。記憶體分類

如果將記憶體按照其存儲介質來分類，可以分為：磁芯記憶體、半導體記憶體、磁表面記憶體和光記憶體。記憶體分類

磁芯記憶體的特點是資訊可以長期存儲，不會因斷電而丟失。磁芯記憶體曾一度成為主存的主要存儲介質，但因磁芯記憶體容量小、速度慢、體積大、可靠性低，從20世紀70年代開始，已被半導體記憶體逐漸取代。記憶體分類記憶體分類

半導體記憶體主要有MOS型記憶體和雙極型記憶體兩大類。MOS型記憶體具有集成度高、功耗低、價格便宜、存取速度較慢等特點；雙極型記憶體具有存取速度快、集成度較低、功耗較大、成本較高等特點。半導體RAM存儲的資訊會因為斷電而丟失。記憶體分類

磁表面記憶體是在金屬或塑膠基體上，塗複一層磁性材料，用磁層存儲資訊，常見的有磁片、磁帶等。由於它的容量大、價格低、存取速度慢，故多用作輔助記憶體。記憶體分類

光記憶體採用鐳射技術控制訪問的記憶體，一般分為只讀式、一次寫入式、可改寫式3種，它們的存儲容量都很大，是目前使用非常廣泛的輔助記憶體。記憶體分類

斷電後，存儲資訊即消失的記憶體，稱易失性記憶體，例如，半導體RAM。斷電後資訊仍然保存的記憶體，稱非易失性記憶體，例如，ROM、磁芯記憶體、磁表面記憶體和光記憶體。記憶體分類

如果某個存儲單元所存儲的資訊被讀出時，原存資訊將被破壞，則稱破壞性讀出；如果讀出時，被讀單元原存資訊不被破壞，則稱非破壞性讀出。具有破壞性讀出性能的記憶體，每當一次讀出操作之後，必須緊接一個重寫（再生）的操作，以便恢復被破壞的資訊。存儲系統層次結構

為了解決存儲容量、存取速度和價格之間的矛盾，通常把各種不同存儲容量、不同存取速度的記憶體，按一定的體系結構組織起來，形成一個統一整體的存儲系統。存儲系統層次結構

從CPU的角度來看，n種不同的記憶體（M1～Mn）在邏輯上是一個整體。存儲系統層次結構

多級存儲系統動畫（5-1-4.WMW）存儲系統層次結構

其中：M1速度最快、容量最小、位價格最高；Mn速度最慢、容量最大、位價格最低。整個存儲系統具有接近於M1的速度，相等或接近Mn的容量，接近於Mn的位價格。在多級存儲層次中，最常用的數據在M1中，次常用的在M2中，最少使用的在Mn中。存儲系統層次結構

下麵以由高速緩衝記憶體、主記憶體、輔助記憶體構成的三級存儲系統為例。在三級存儲系統中高速緩衝記憶體的速度最快，容量最小，價格最貴；輔助記憶體的速度最慢，容量最大，價格最便宜。存儲系統層次結構