简述个人计算机中存储体系结构存储系统分类

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计算机四级考试内容

计算机四级考试内容
考试方式
1.考试形式包括笔试(180分钟)和上机测试(60分钟)。

2.笔试的试题包括选择题和论述题两种类型，其中在五分之一的选择题用英文书写，其余选择题和论述题用中文书写。

基本要求
1.具有计算机及其应用的基础知识。

2.熟悉计算机操作系统，软件工程和数据库的原理及其应用。

3.熟悉计算机体系结构、系统组成和性能评价的基础和应用知识。

4.具有计算机网络和通信的基础知识。

5.具有计算机应用项目开发的分析设计和组织实施的基本能力。

6.具有计算机应用系统安全性和保密性知识。

简述现代计算机的分类和特点

简述现代计算机的分类和特点现代计算机的分类和特点计算机是人类社会发展的产物，它的发展影响了人们的工作、学习和生活方式。

如今，计算机已经成为了不可或缺的工具，广泛应用于各个领域。

下面我将详细介绍现代计算机的分类和特点。

一、按用途分类1. 个人计算机（PC）：个人计算机是一种小型计算机，适合个人使用。

它常见于家庭和办公场所，用于处理文档、上网、娱乐等。

PC具有便携、高效、易用的特点，是大众化的计算机体系。

2. 服务器：服务器是一种专门用于存储和处理大量数据的计算机。

它通常具有高效的运算能力和存储容量，用于建立和管理网络、承担网站的数据交互和存储等功能。

3. 超级计算机：超级计算机是一种具备极高计算速度和处理能力的计算机。

它通常用于科学计算、气象预测、大型模拟等领域，可以迅速解决复杂的计算问题。

二、按体系结构分类1. 冯·诺伊曼体系结构：冯·诺伊曼体系结构是现代计算机的统一标准，它包括计算器、存储器、算术逻辑单元、输入输出设备等基本组件。

该体系结构的特点是具有存储程序能力，程序和数据在同一存储器中存放，并且通过电子信号进行传输和处理。

2. 并行体系结构：并行体系结构是指计算机系统中同时进行多个计算任务的能力。

这种体系结构的特点是可以同时处理多个任务，提高计算效率。

在科学计算和大数据处理中，广泛应用并行计算。

3. 分布式体系结构：分布式体系结构是指计算机系统通过网络连接多台计算机，共同完成任务的能力。

分布式计算具有高性能、高可靠性和高扩展性等特点，广泛用于云计算、大规模并行处理等领域。

三、特点和发展趋势1. 小型化：随着科技的发展，计算机体积越来越小，性能逐渐提升。

如今，人们可以轻松携带便携式电脑、智能手机等小型计算设备。

2. 多功能：现代计算机不仅可以完成计算任务，还可以进行文字处理、图像处理、音频视频播放等多种功能，满足了人们不同的需求。

3. 高效性：计算机的运算速度越来越快，存储容量逐渐增加。

计算机的存储系统(一)

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用磁性材料构成的存储器称为磁表面存储器，磁表面存储器是在金属或塑料载体上均匀地涂抹一层磁性材料，利用该磁层存储信息，日常所用的磁盘和磁带等都属于磁表面存储器。磁表面存储器的容量大、价格低，但访问速度慢，一般用作辅助存储器。光存储器是一种利用激光技术进行访问的存储器，如今经常用到的 CD-ROM（只读光盘）、MO （可读写光盘）、 WORM （一次写入、多次读出光盘）都属于光存储器。这类存储器的容量很大，但访问速度也慢，一般也作为辅助存储器使用。存储器的实际存取速度取决于构成存储器的存储介质物理状态的改变速度。 2. 按存取方式分类对存储器的存取方式是很多的，如顺序存取、随机存取、直接存取、关联存取等。如果可以随机地、个别地对存储器中的任何存储单元进行存取，这种存储器称为随机存储器（ RAM ）。计算机内存就多指系统的 RAM 。如果在读取存储器的内容时，只能按照一定的顺序存取，即存取时间和存储单元的物理位置有关，这种存储器就称为顺序存储器。磁带就是一种典型的顺序存储器。直接存取则介于随机存取和顺序存取之间，如磁盘就是一种直接存取存储器。在存取信息时，磁盘需要完成两个逻辑操作，首先直接指向整个存储器的某一区域（磁道或磁头），然后对所指向的区域按顺序存取。关联存取存储器是一种随机存取存储器，通过在一个字中比较所要的位进行特定地匹配，并且能同时在所有字中进行。换句话说，关联存取存储器是按内容访问（而不是按地址访问）的存储器，它将存储单元所存内容的某一部分作为检索项（称为关键字项）对存储器进行检索，然后对存储器中与检索内容相符的存储单元内容进行读出或写入。 3. 按物理特性分类不同的存储器的物理特性也不尽相同，有些存储器只能短暂存储信息，时间长了或者掉电就会丢失信息；有些存储器则可以长久保存信息，即使掉电也不会导致信息丢失。从这种角度分，存储器可以分为易失性的存储器和非易失性存储器。随机存储器（ RAM ）属于易失性的存储器，只有加电信息才能保存，掉电则会使信息丢失；只读存储器（ ROM ）则属于一种非易失性的存储器，即使掉电也不会丢失，因此，计算机主板上用于保存系统信息的 BIOS 就是采用非易失性存储器。另外，随着存储器技术的不断发展，只读存储器也出现了不同的种类。根据存储内容能否擦除，存储器又分为可擦存储器和不可擦存储器。如掩模式只读存储器和一次编程只读存储器（ PROM ）就是不可擦存储器，其中的数据只能读出，不能改变；而 EPROM 和 EEPROM 则是可擦存储器，可以反复擦除和向其中写入信息。 4. 按存储位置分类现代计算机系统中的存储器是一个多层次的存储器系统。不同的存储器分布在计算机系统中不同的地方，起着不同的作用。可以据此将存储器分为高速缓存、主存（内存）和辅存（外存）。现今的高速缓存已经集成到 CPU 内部，其容量最小，每位价格高，但速度很高，接近于 CPU 的处理速度；主存的存取速度仅次于高速缓存，容量较大，每位价格也比较高；辅存的速度最慢，但容量最大，单位存储容量价格最低。这几种存储器在计算机中各自担负不同的职责，都发挥着非常重要的作用。

以下习题来自《计算机系统结构》第七章存储体系。

7．1解释下列术语直接映像：每个主存地址映像到Cache中的一个指定地质的方式称为直接映像。

全相联映像：任何主存地址可映像到任何Cache地址的方式称为全相联映像。

组相联映像：组相联映像指的是将存储空间的页面分成若干组，各组之间是直接映像，而组内各块之间是全相联映像。

全写法：全写法也称直达法，即写操作将数据同时写入Cache和缓存。

写回法：写Cache时不写主存，仅当被写Cache数据块要被替换出去时才写回主存。

虚拟存储器：虚拟存储器是主存的扩展，当主存的容量不能满足要求时，数据可存放在外存中，在程序中仍然按地址访问外存空间。

大小取决于计算机的访存能力。

段式管理：把主存按段分配的存储管理方式称为段式管理。

页式管理：把虚拟存储空间和实际存储空间等分成固定大小的页，各虚拟页可装入主存中不同的实际页面位置。

段页式管理：段页式管理式段式管理和页式管理的结合，他将存储空间按逻辑模块分成段，每段又分成若干个页，访存通过一个段表和若干个页表进行。

段的长度必须是页的长度的整数倍，段的起点必须是某一页的起点。

快表：为了提高页表中常用项的访问速度，采用快速硬件构成的比全表小的多的部分表格。

慢表：存放在主存中的整个页表。

高速缓存：高速缓冲存储器是位于CPU和主存之间的高层存储子系统。

时间局部性：如果一个存储项被访问，则可能该项会很快再次被访问。

空间局部性：如果一个存储项被访问，则该项及其邻近的相也可能很快被访问。

段表：在对虚拟内存进行管理时，系统中用于指明各段在主存中的位置的表，表中包括段名或段号、段起点、装入位和段长等。

页表：在对虚拟内存进行管理时，系统中用于指明各页在主存中的位置的表，表中包括页号、每页在主存中的起始位置、表示该页是否已装入主存的装入位等。

块表：存储系统中的一个用于解决块和页的定位、标志、和寻址问题的表。

7.2 有人认为,随着存储器芯片集成度的提高，主存的容量将越来越大，虚拟存贮器将被淘汰，未来的计算机中将不采用虚拟存储器。

第3章计算机硬件系统习题与答案

第三章习题（P90-92）一、复习题1．计算机由哪几部分组成，其中哪些部分组成了中央处理器？答：计算机硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等五部分组成其中，运算器和控制器组成中央处理器（CPU）。

（P72）2．试简述计算机多级存储系统的组成及其优点。

答：多级存储系统主要包括：高速缓存、主存储器和辅助存储器。

把存储器分为几个层次主要基于下述原因：（1）合理解决速度与成本的矛盾，以得到较高的性能价格比。

（2）使用磁盘、磁带等作为外存，不仅价格便宜，可以把存储容量做得很大，而且在断电时它所存放的信息也不丢失，可以长久保存，且复制、携带都很方便。

(P76-P77)3．简述Cache的工作原理，说明其作用。

答：Cache的工作原理是基于程序访问的局部性的。

即主存中存储的程序和数据并不是CPU每时每刻都在访问的，在一段时间内，CPU只访问其一个局部。

这样只要CPU当前访问部分的速度能够与CPU匹配即可，并不需要整个主存的速度都很高。

Cache与虚拟存储器的基本原理相同，都是把信息分成基本的块并通过一定的替换策略，以块为单位，由低一级存储器调入高一级存储器，供CPU使用。

但是，虚拟存储器的替换策略主要由软件实现，而Cache的控制与管理全部由硬件实现。

因此Cache效率高并且其存在和操作对程序员和系统程序员透明，而虚拟存储器中，页面管理虽然对用户透明，但对程序员不透明；段管理对用户可透明也可不透明。

Cache的主要作用是解决了存储器速度与CPU速度不匹配的问题，提高了整个计算机系统的性能。

(P79)4．描述摩尔定律的内容，并说明其对于计算机的发展具有怎样的指导意义。

答：摩尔定律（Moore law）源于1965年戈登·摩尔（Gordon Moore，时任英特尔(Intel)公司名誉董事长）的一份关于计算机存储器发展趋势的报告。

根据他对当时掌握的数据资料的整理和分析研究，发现了一个重要的趋势：每一代新芯片大体上包含其前一代产品两倍的容量，新一代芯片的产生是在前一代产生后的18-24个月内。

计算机体系结构必考知识点

计算机体系结构必考知识点一、知识概述《计算机体系结构必考知识点》①基本定义：计算机体系结构呢，简单说就是计算机的各个组成部分，像处理器、内存、输入输出设备等，它们之间是怎么连接的，还有各自的功能怎么协同工作。

就好比一个足球队，每个球员（硬件组件）都有自己的位置（功能），教练（操作系统等软件）怎么安排他们配合踢球（协同工作），这就是大致的概念。

②重要程度：在计算机这个学科里，这可太重要了。

要是不懂体系结构，就好比你盖房子不知道怎么搭框架，那接下来的装修（软件开发之类的）就无从下手。

计算机系统的性能、功能等都和它有很大关系。

③前置知识：得有基本的数字电路知识，像什么是逻辑门之类的。

还有对计算机各个硬件部件有个简单了解，就像你得知道有CPU这个东西，它大致是干啥的。

如果之前学过计算机组成原理那就更好了，就像你是个盖房子的小工，盖了几次小房子（了解简单的硬件组合），再来盖大楼（学习体系结构）就容易些。

④应用价值：实际应用可多了。

比如说设计新的计算机芯片，要考虑体系结构。

像手机厂商想让手机运行得更快，还不那么耗电，那就得优化手机芯片的体系结构。

再比如说云计算中心设计大型服务器集群，也得按照合理的体系结构来，这样才能高效处理海量的数据。

二、知识体系①知识图谱：在计算机学科的大地图里，计算机体系结构是重要的一块。

它连接着计算机硬件底层，向上又影响着操作系统、软件应用的开发。

就好比它是城市里的交通规划（对计算机里的数据等流动起规划作用），其他的建筑物（软件等）得按照这个交通规划来建设。

②关联知识：和计算机组成原理关联紧密，组成原理就像是讲每个部件的详细构造，体系结构就是把这些部件组合起来看。

和操作系统也有很大关系，操作系统的运行依赖于计算机体系结构提供的环境。

就好像演员（操作系统）得在舞台（体系结构）上表演。

③重难点分析：掌握难度在于概念比较抽象，像多级存储体系结构，什么缓存、主存、外存的关系不好理解。

关键点在于要理解各个部件的交互原理。

简述冯诺依曼提出的计算机的组成部分

简述冯诺依曼提出的计算机的组成部分冯诺依曼计算机体系结构是由他于1945年发表在计算机科学史文献集中的文章《逻辑基础论》中提出的，它是世界上第一个完整的计算机系统模型。

它描述了一个计算机应该由哪些部件组成，以及它们之间如何工作。

冯诺依曼计算机体系结构的基本部件有：主内存存储器（内存）、控制器、输入设备和输出设备。

主内存存储器（内存）通常由一个或多个独立的存储器模块组成，其中存储的指令和数据可以被计算机程序访问。

计算机中的存储容量正在不断增加，目前已经有可以容纳数百兆字节数据的内存设备。

控制器是一种特殊类型的微处理器，它是计算机系统的核心。

它根据编写的程序指令控制计算机的所有功能，这些功能包括：读取指令、执行指令、确定计算机系统所有设备之间的连接。

计算机中处理器的性能也在不断提高，目前已经有超过四核的处理器。

输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等，它们提供给计算机种外部输入，以便计算机可以执行相应的指令，处理用户输入的数据。

输出设备的作用是将计算机处理的结果输出到外部设备，例如：显示器、打印机、耳机等。

它们提供计算机系统的外部输出，从而使用户对计算机系统处理的结果有一定的了解。

冯诺依曼计算机体系结构的优点在于，它将计算机的部件组织起来，使其可以完成特定的功能，同时也提供了一种更容易管理的计算机结构模型。

冯诺依曼开发的计算机体系结构已经成为现代计算机设计和开发的基础，它被广泛应用于各种类型的计算机系统中，包括个人计算机、工业控制系统、数据库系统以及网络计算系统等。

冯诺依曼提出的计算机体系结构，标志着计算机技术从一个抽象的概念步入了一个可行的具体系统，为现代计算机技术的发展提供了研究和开发的基础。

这套模型的优点不仅被传统的数字计算机所采用，也成为了机器学习、深度学习等交叉学科的基础。

回顾冯诺依曼提出的计算机体系结构，这个模型由四个基本部件组成：主内存存储器（内存）、控制器、输入设备和输出设备。

它将计算机的各个部件有机地组合起来，完成特定的功能，为现代计算机技术的发展提供了坚实的基础。

计算机的存储系统

第6章计算机的存储系统现代计算机采用程序控制方式工作，因此，用来存放程序的存储系统是计算机的重要组成部分。

存储器包括内存储器和外存储器。

内存储器包括主存储器和高速缓冲存储器，外存储器即辅助存储器。

主存储器简称主存，它位于主机内部。

本章介绍计算机的存储系统，包括主存储器的基本组成、层次结构和工作原理，高速缓冲存储器的工作原理，以及各类外存储器。

6.1 存储器与存储系统概述6.1.1 存储器的作用现代计算机都是以存储器为中心的计算机，存储器处于全机的中心地位。

存储器的作用可归纳为：⑴存放程序和数据。

计算机执行的程序、程序运行所需要的数据都是存放在存储器中的。

⑵现代计算机可以配置的输入输出设备越来越多，数据传送速度不断加快，并且多数采用直接存储器存取（DMA）方式和输入输出通道技术，与存储器直接交换数据而不通过CPU。

⑶共享存储器的多处理器计算机的出现，使得可利用存储器来存放共享数据，并实现各处理器之间的通信，更加强了存储器作为整个计算机系统中心的作用。

6.1.2 存储器分类⒈按存取方式分类⑴随机存取存储器RAM(Random Access Memory）特点：存储器中任何一个存储单元都能由CPU或Ｉ/O设备随机存取，且存取时间与存取单元的物理位置无关。

用途：常用作主存或高速缓存。

⑵只读存储器ROM(Read-Only Memory）特点：存储器的内容只能读出而不能写入。

用途：常用来存放固定不变的系统程序。

作为固定存储，故又叫“固存”。

随着用户要求的提高，只读存储器产品从ROM→可编程只读存储器PROM→光可擦除可编程只读存储器EPROM→电可擦除可编程的只读存储器EEPROM，为用户方便地存入和改写内容提供了物质条件。

⑶顺序存取存储器SRAM特点：存储器中存储的信息（字或者记录块），完全按顺序进行存放或读出，在信息载体上没有惟一对应的地址号，访问指定信息所花费的时间和信息所在存储单元的物理位置密切相关。

计算机系统的基础知识

计算机系统的基础知识有关计算机系统的基础知识本章主要内容计算机系统结构基础计算机操作系统基础1.计算机系统结构的基础计算机系统结构的基础概念主要研究软件、硬件功能分配，确定软件、硬件界面，即从机器语言程序员或编译程序设计者的角度所看到的物理系统的抽象。

计算机系统的分类Fly分类SISDSIMDMISDMIMD2.CPU结构及分类CPU的结构运算器控制器寄存器输入输出总线分类16位32位64位3.指令系统及其分类指令系统的基础概念指令系统是计算机所有指令的集合。

程序员用各种语言编写的程序都有翻译成以指令形式表示的机器语言后才能运行，所以指令系统反映了计算机的基本功能，是硬件设计人员和程序员都能看到的机器的主要属性。

分类复杂指令系统（CISC）：随着硬件成本的不断下降，软件成本的不断提高，使得人们热衷于在指令系统中增加更多的指令和复杂的指令，来提高操作系统的效率，并尽量缩短指令系统与高级语言的语义差别，以便高级语言的编译和降低软件成本，同时为了保证程序兼容，新的计算机的指令系统只能增加而不能减少，所以就使得指令系统越来越来复杂精简指令系统（RISC）：通过简化指令使计算机的结构更加简单合理，从而提高运算速度！RISC的特点及其优缺点4.存储系统的基础知识基本概念存储器主要用于存放计算机的程序和数据，存储器系统指的是存储器硬件设备以及管理该存储器的'软、硬件设备。

对存储器的基本要求是增大容量、提高速度、降低价格。

单一的存储器硬件（主存储器）难以满足要求。

所以就提出了多层次的存储体系结构（即：寄存器---Cache--主存—外存）在计算机中存放当前正在执行的程序以及被程序所使用的数据（包括运算结果）原存储器称为主存储器。

也就是我们所说的内存5.主存储器的种类按读写功能来分：是否需要定期刷新：静态：不停电情况下能长时间保留不变，速度快，但容量小，成本高动态：不停电的情况下也要定期刷新，容量大，成本低，常用在计算机系统中，常见的有：SDRAM、DDR等可读写（RAM）可擦写只读：EPRM（可擦写，用紫外线擦写）EERM（可用电擦写）FLASH（电读写，但只能以块为单位，速度快，成本低，现在最常用）可编程：ERM（通过编程一次性写入）只读：RM（制造时一次性写入）6.存储器容量的扩展位扩展：位扩展是对存储器的位数进行扩充字扩展：是对存储器的容量进行扩展位、字扩展：对位数和容量都进行扩展7.多体交叉存储为了协调存储器与CPU速度的，其工作原理是：将存储器分成几个独立的个体，这样第一次就能进行多个字的数据读写！影响多体交叉效率的因素：多体存储的模值M数据的分布情况较移指令8.Cache的基础知识基本概念在多级存储体系中，Cache处于CPU与存储器之间，其目的是使程序员能使作一个速度与CACHE相当而容量与主存相当的存储器。

存储的概念及类别

存储的概念及类别
存储是指将数据、信息或其他类型的资源保存在某种介质中，以便之后可以访问和使用。

存储可以分为多种类别，如下所示：
1. 主存储器（Main Memory）：也称为内存（Memory），是
计算机系统中用来存储当前运行程序、操作系统和数据的地方。

主存储器的访问速度非常快，但是容量有限，一般为几个G
到数十个G。

2. 辅助存储器（Secondary Storage）：包括硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD）、固态硬盘（Solid State Drive，SSD）、
光盘、磁带等设备。

辅助存储器的容量通常比主存储器大得多，但是访问速度较慢。

它用于长期存储数据和文件，不易丢失。

3. 缓存存储器（Cache Memory）：位于处理器和主存储器之间，用于加快CPU对数据和指令的访问速度。

缓存存储器的
容量较小，但是访问速度非常快。

4. 可移动存储器（Portable Storage）：包括USB闪存驱动器、记忆卡、便携式硬盘等设备。

可移动存储器可以将数据从一台计算机携带到另一台计算机，并方便地进行数据传输和共享。

5. 网络存储器（Network Storage）：使用网络连接的方式存储
数据，如局域网（LAN）中的文件服务器、云存储等形式。

总体上，存储的概念是为了将数据或资源保存起来，以便日后可以进行访问、处理和共享。

不同类型的存储器在容量、速度、
可移动性等方面有所区别，可以根据具体需求选择适当的存储设备。

西安电子科技大学_计算机组成与体系结构_第4章存储系统_课件PPT

的时间一样。
存取方式读写功能
随机读写：RAM 顺序(串行)访问：
顺序存取存储器 SAM 直接存取存储器 DAM
12
4.1 存储系统概述 4.1.2 存储器分类：不同的分类标准
存储信息的介质
在计算机中的用途
存放信息的易失(挥发)性
存取方式读写功能
读写存储器只读存储器
13
存储信息的介质
在计算机中的用途存放信息的易失(挥发)性存取方式读写功能
易失：RAM 非易失：
ROM 磁盘
……
11
4.1 存储系统概述 4.1.2 存储器分类：不同的分类标准
存储信息的介质在计算机中的用途存放信息的易失(挥发)性
存储器的存取时间与存储单元的物理地址无关，随机读写其任一单元所用
无
36
8086系统总线
D0～D7
A1～A13 MEMR MEMW
A0
D8～D15 A1～A13 MEMR MEMW
BHE
&
A19
A18
A17
&
A16 A15 A14
6264与8086系统总线的连接
6264
D0～D7
A0～A12
CS1
OE
WE
CS2
6264
D0～D7
A0～A12
CS1
OE
WE
CS2
74LS138
每次读出/写入的字节数存取周期
价格
体积、重量、封装方式、工作电压、环境条件
14
4.1 存储系统概述 4.1.2 存储器的性能指标
容量速度可靠性
可维修部件的可靠性：平均故障间隔时间（MTBF）

计算机系统组成与基本工作原理

计算机系统组成与基本⼯作原理计算机系统知识关键词：计算机的组成、基本⼯作原理、体系结构、存储系统、计算机安全、可靠性与系统性能评测。

重点：（1）计算机的组成：计算机的发展以及硬件、软件组成。

（2）计算机基本⼯作原理：数制，汉字编码和CPU结构⼯作流程（3）计算机体系结构：体系结构的发展和分类、存储系统、指令系统、输⼊输出技术、流⽔线、总线、并⾏处理。

（4）计算机系统的可靠性、性能评估1计算机系统组成与基本⼯作原理1.1 计算机系统组成计算机系统分为硬件和软件系统。

计算机硬件是计算机系统中的物质基础，是摸得见看得着的。

计算机软件是程序、数据、相关⽂档的集合，包括系统软件和应⽤软件。

计算机系统的组成如下：1.2计算机硬件系统计算机硬件5⼤组成部分：运算器、控制器、存储器、输⼊设备和输出设备。

计算机硬件的电线结构包括：单总线结构、双总线结构和采⽤通道的⼤型系统结构。

单总线结构：使⽤⼀组系统总线将计算机的各个部件连接起来，各部件通过总线交换信息。

⼀般⽤在⼩型或者微型计算机。

优点：易于扩充新I/O设备，I/O设备的寄存器和主存储器可以统⼀编址使CPU访问I/O更加灵活。

缺点：限制了信息传送的吞吐率。

双总线结构：常见的就是在内存和CPU之间设置⼀组专有的⾼速存储总线。

分为以CPU为中⼼的双总线和以存储器为中⼼的双总线。

以存储器为中⼼的双总线结构：主存储器通过存储总线和CPU交换信息，同时可以通过系统总线与I/O设备交换信息。

优点：信息传输效率⾼。

缺点：增加硬件成本。

以cpu为中⼼的双总线结构：优点：控制线路简单，对I/O的总线的要求低。

缺点：CPU效率低。

采⽤通道的⼤型系统结构：⼀台主机可以连接多个通道，⼀个通道可以连接⼀台或多台I/O设备，具有较⼤的扩展性。

由通道控制I/O设备，减少了CPU的压⼒，提⾼了系统效率。

1.3 基本⼯作原理（1）数制转换10进制转换成其他的都是除以要转换成的那个数，也就是说转换成⼆进制的就除以2，转换成⼋进制的就除以8，转换成⼗六进制的就除以16，然后倒取余数。

存储系统

硬磁盘的种类和构成
硬磁盘的种类主要包括SCSI、IDE以及现在流行的SATA等。任何一种硬磁盘的生产都有一定的标准，随着相应标准的升级，硬磁盘生产技术也在升级，比如SCSI标准已经经历了SCSI-1、SCSI-2及SCSI-3，而目前我们经常在网站服务器看到的Ultra l-160就是基于SCSI-3标准的。IDE遵循的是ATA标准，而目前流行的SATA，是ATA 标准的升级版本。IDE是并口设备，而SATA是串口， SATA的发展是为了替换IDE。
访问原理
堆栈
局部性原理
堆栈是C语言程序运行时的一个记录调用路径和参数的空间：包括函数调用框架、传递参数、保存返回地址及提供局部变量空间。
堆栈相关基础知识 1.堆栈相关寄存器 1）esp：堆栈栈顶指针； 2）ebp：基址指针（ebp在C语言中用作记录当前函数调用基址）； 3）cs:eip指向下一条指令的地址，分两种情况；（1）顺序执行：总是指向地址连续的下一条指令；（2）跳转/分支：执行这样的指令的时候，cs:eip的值会根据程序需要被修改； 4)call：将当前cs:eip的值压入栈顶，cs:eip指向被调用函数的入口地址； 5) ret：从栈顶弹出原来保存在这里的cs:eip的值，放入cs:eip中；
分布式存储系统需要解决的关键技术问题包括诸如可扩展性、数据冗余、数据一致性、全局命名空间缓存等，从架构上来讲，大体上可以将分布式存储分为C/S（Client Server）架构和P2P（Peer-to-Peer）架构两种。当然，也有一些分布式存储中会同时存在这两种架构方式。
分布式存储面临的另外一个共同问题，就是如何组织和管理成员结点，以及如何建立数据与结点之间的映射关系。成员结点的动态增加或者离开，在分布式系统中基本上可以算是一种常态。

计算机体系结构

第三章计算机体系结构
• 硬件和软件是学习计算机知识经常遇到的术语。硬件是指计算机系统中实际设备的总称。它可以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件或设备，或由它们组成的计算机部件或整个计算机硬件系统。 • 计算机系统包括大型机、中小型机以及微机等多种结构形式，其硬件主要包括: 运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备等部件。 • 计算机体系结构指的是构成计算机系统主要部件的总体布局、部件的主要性能以及这些部件之间的连接方式。
3．小型机的总线型结构（3）以存储器为中心的双总线结构
图3-6是以存储器为中心的双总线结构。这种结构既保持了单总线结构的优点，又在CPU和主存储器之间设置了一组高速存储总线，供CPU与主存储器交换信息。当主存储器通过存储总线和CPU交换信息时，主存储器还可以通过系统总线和I/O设备交换信息，而不必经过CPU控制，即减轻了系统总线的负担，又提高了传输速率。缺点是需要增加硬件。
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（1）PCI总线
• PCI（Peripheral Component Interconnect）总线是当前常用的总线之一，该总线是由 Intel、IBM、DEC公司所定制的一种局部总线。PCI总线与CPU之间没有直接相连，而是经过桥接（Bridge）芯片组电路连接。该总线稳定性和匹配性出色，提升了CPU的工作效率，扩展槽可达3个以上。它定义了32位数据总线，且可扩展为 64位。
4．大、中型计算机的通道型结构
图3-7是大、中型计算机的通道型结构，分主机、通道、 I/O控制器和I/O设备四级。组成大、中型计算机的目的是为了扩大系统的功能和提高系统的效率。扩大系统的功能要求配备日益增多的硬件和软件资源，提高系统的效率则强调合理地管理和调度资源。软件资源的增多，信息存储问题就十分突出，促使由一级存储发展到多级存储，甚至在主存储器一级也采用多存储体交叉访问技术，出现了以存储系统为核心的计算机系统结构。

计算机组成原理试读稿_第3章存储器系统的层次结构_(初稿)【王道考研系列】2012计算机考研

图 3-1 存取时间与存取周期的关系
3.1.2 习题精选
单项选择题 1. 【2011 年计算机联考真题】下列各类存储器中，不采用随机存取方式的是（）。 A．EPROM B．CDROM C．DRAM D．SRAM 【B】 ACD 选项均采用随机存取方式，CDROM 即光盘，采用串行存取方式。
2. 磁盘属于（）类型的存储器。 A.随机存取存储器（RAM） B.只读存储器（ROM） C.顺序存取存储器（SAM） D.直接存取存储器（DAM）【D】磁盘属于直接存取存储器，其速度介于随机存取存储器和顺序存取存储器之间。 3. 存储器的存取周期是指（）。 A．存储器的读出时间 B．存储器的写入时间 C．存储器进行连续读或写操作所允许的最短时间间隔 D．存储器进行一次读或写操作所需的平均时间【C】存储器的存取周期往往大于存取时间，它还包括信息的复原时间。 4. 主存储器速度的表示中，存取时间 Ta 和存取周期 Tc 的关系表述正确的是（）。 A. Ta>Tc B. Ta<Tc C. Ta=Tc D. Ta>Tc 或 Ta<Tc，根据不同存取方式和存取对象而定【B】存取时间 Ta：从存储器读出或者写入一次信息所需要的平均时间；存取周期 Tc：连续两次访问存储器之间所必需的最短时间间隔。对 Tc 一般有：Tc=Ta+Tr，其中 Tr 为复原时间，对 SRAM 指存取信息的稳定事件，对 DRAM 指刷新的又一次存取时间。 5. 设机器字长为 32 位，一个容量为 16MB 的存储器，CPU 按半字寻址，其可寻址的单元数是（）。 24 A. 2 B.223 C. 222 D. 221 【B】 16MB=224B，由于字长为 32 位，现在按半字（16 位）寻址，故而为 224B /2B=223 。 6. 相联存储器是按（）进行寻址的存储器。 A．地址指定方式 B. 堆栈存储方式 C．内容指定方式和堆栈存储方式相结合 D. 内容指定方式和地址指定方式相结合【D】相联存储器的基本原理是把存储单元所存内容的某一部分作为检索项(即关键字项)，去检索该存储器，并将存储器中与该检索项符合的存储单元内容进行读出或写入。所以它是按内容或地址进行寻址的，价格较为昂贵。一般用来制作 TLB、相联 Cache 等。 7. 某计算机系统，其操作系统保存在硬盘上，其内存储器应该采用（）。 A.RAM B.ROM C.RAM 和 ROM D.都不对【C】操作系统保存在硬盘上，首先需要将其引导到主存中，而引导程序通常存放在 ROM 中，程序运行需要可读可写，因此采用 RAM。 8. 在下列几种存储器中，CPU 不能直接访问的是（）。 A.硬盘 B.内存 C.Cache D.寄存器【A】CPU 不能直接访问硬盘，需先将硬盘中的数据调入内存才能访问。 9. 若某存储器存储周期为 250ns，每次读出 16 位，则该存储器的数据传输率是（）。 6 A．4×10 B/s B. 4 MB/s 6 C. 8×10 B/s D. 8MB/s 【 C 】计算的是存储器的带宽，每个存储周期读出 16 bit=2B ，故而数据传输率是 2B/(250×10-9 s)，即 8×106B/s。本题中 8MB/s 是 8×1024×1024 B/s。注意：通常，数据传输率中的 M 指的是 106 而非 220（I/O 章节 2009 年真题便是如此），一般二进制表示的 K、M 仅用于存储容量相关计算，实际上本题标准的写法应该是 MiB/s。 10. 设机器字长为 64 位，存储容量为 128MB，若按字编址，它可寻址的单元个数是（）。

《存储系统小结》课件

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存储系统是计算机中用于存储和访问数据的重要组件。了解存储系统的定义和分类对于我们理解计算机系统的工作原理至关重要。
存储系统的定义
存储系统是计算机中负责持久存储数据的硬件和软件组合。它包括主存、辅助存储设备和存储管理软件。
存储系统的分类
1 主存储器
用于临时存储正在运行的程序和数据。
2 辅助存Байду номын сангаас器
用于长期存储大量的数据和程序。
3 缓存
用于加速CPU访问主存储器的存取速度。
常见的存储设备
硬盘驱动器
提供高容量的数据存储和快速的数据访问速度。
固态硬盘
基于闪存技术，具有较高的数据传输速度和可靠性。
云存储
将数据存储在Internet上的服务器上，可实现远程访问和备份。
存储系统的工作原理
1
数据存储
将数据写入存储设备。
2
数据访问
从存储设备读取数据。
3
数据管理
组织和管理存储设备中的数据。
存储系统的优势
高速存取
存储系统提供快速的数据访问速度，加快了计算机的运行。
大容量存储
存储系统可以存储大量的数据和程序，满足用户的需求。
数据可靠性
存储系统采取备份和容错技术，确保数据的安全和可靠性。
存储系统的应用领域
1 个人计算机
用于存储个人文件、应用程序和操作系统。
2 企业服务器
用于托管大量的业务数据和应用程序。
3 云计算
用于提供大规模的数据存储和分布式计算能力。
存储系统的未来发展趋势
随着科技的不断进步，存储系统将继续发展。未来的存储系统可能会更加高速、高容量、可靠，并具备更多的智能功能。

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简述个人计算机中存储体系结构存储系统分类计算机中存储体系结构指的是计算机内存和外存，以及两者之间的结构关系。

计算机中的存储体系结构可以分为两大类：内存存储体系结构和外部存储体系结构。

内存存储体系结构是指将计算机的内存单元组织成有效的结构，以便处理计算机中的信息。

它包括主存储器、辅助存储器、高速缓存存储器等。

主存储器是指将计算机中的信息暂时存储起来的主要设备，主存储器有多种类型，如RAM（随机存取存储器）、ROM（只读存储器）、SRAM（静态随机存取存储器）、DRAM（动态随机存取存储器）等。

辅
助存储器是指在计算机中用于存储信息的一种存储器，它的容量远大于主存储器，通常用来存储大量的程序和数据，或者处理较长时间的运算，它可以是磁盘、磁带、光盘等。

高速缓存存储器是计算机中用来缓存主存储器中程序和数据的设备，它具有较高的存取速度，容量也较小，具有极高的速度，可以大大提高计算机的计算速度。

外部存储体系结构是指在内存存储体系结构和用户程序之间所
连接的存储体系结构。

外部存储体系结构的主要设备有：磁盘系统、磁带系统、光盘系统、软盘系统等。

其中，磁盘系统是一种最主要的存储设备，它可以缓存大量的程序和数据，可以长时间的保存，它的容量大，存取速度也较快，是大多数用户更多使用的外存储设备。

磁带系统通常用来长期存储大量的信息，其优点是容量大，存取速度慢，而光盘系统则是一种快速存取、容量较小、适用范围较窄的存储体系结构，大多数用于存放小型文件、图片、音乐等，而软盘系统则是一
种具有较小容量的存储体系结构，主要用于存储少量的指令和数据，一般用于较小型的计算机系统中。

计算机中存储体系结构对于计算机性能的提高和数据处理的准
确性起着重要作用，它在计算机系统中占据着举足轻重的地位。

选择合适的存储体系结构类型，可以有效地提高计算机的效率，从而使计算机可以更加高效地处理大量的数据。

同时，正确地运用存储体系结构的知识也是对计算机系统管理的重要一环。

因此，了解存储体系结构的知识对于提高计算机的性能和提高计算机系统管理的能力都是
非常有必要的。