现代计算机系统以存储器为中心3.1存储系统原理3.2虚拟存
虚拟存储器的基本原理
虚拟存储器的基本原理虚拟存储器是一种计算机系统的组成部分，它扩展了计算机的主存储器，使得计算机可以同时执行更多的程序，提高了计算机的性能和效率。
虚拟存储器的基本原理包括内存管理、地址转换、页面置换和磁盘交换等。
首先，虚拟存储器的内存管理是通过将主存划分成固定大小的块，称为页（Page），与此同时，将磁盘划分成与页大小相等的块，称为页框（Page Frame）。
当一个程序被加载到内存时，将会依次将程序的页放入内存的页框中。
这种将程序划分为页的方式称为分页管理。
虚拟存储器的核心概念是虚拟地址和物理地址的转换。
每个进程都有自己的虚拟地址空间，虚拟地址是由进程所见到的地址，而不是物理内存的地址。
虚拟地址由两部分组成，即页号和页内偏移。
页号表示进程中的某个页面，页内偏移表示页面中的具体位置。
虚拟地址被通过一种页表机制转换为物理地址。
页面置换是虚拟存储器中重要的一环。
由于程序的页可能无法一次加载到内存中，因此当一个程序在执行过程中需要访问一个尚未调入内存的页面时，就会发生缺页中断（Page Fault）。
操作系统会根据缺页中断处理程序来选择进行页面置换。
常用的页面置换算法有最佳置换算法（OPT）、先进先出置换算法（FIFO）、最近最久未使用置换算法（LRU）等。
磁盘交换是虚拟存储器中的重要机制。
当物理内存不足以容纳所有的进程或者进程所需的数据时，操作系统会将一部分进程或者数据从内存交换到磁盘上，以释放物理内存空间给其他进程使用。
这种将页面从内存交换到磁盘的过程称为页面换出（Page Out），相反的过程称为页面换入（Page In）。
通过磁盘交换，计算机可以在有限的物理内存下运行更多的任务。
虚拟存储器的使用带来了诸多优势。
首先，它能够扩展主存的容量，使得计算机可以执行更多的程序。
其次，虚拟存储器可以提高内存的利用率，避免内存浪费。
同时，它允许多个进程共享同一份代码，减少内存占用。
另外，虚拟存储器还可以实现对进程的保护和隔离，使得不同的进程在执行过程中不会相互干扰。
计算机基础知识什么是计算机存储系统原理
计算机基础知识什么是计算机存储系统原理计算机基础知识：“计算机存储系统原理”计算机存储系统是计算机的重要组成部分，负责存储和读取数据以及程序。
在计算机基础知识中，了解计算机存储系统的原理对我们理解计算机的工作原理至关重要。
本文将介绍计算机存储系统的原理，包括存储层次结构、存储器类型和工作原理。
一、存储层次结构计算机存储系统按照速度和容量的不同可以分为多个层次，包括寄存器、高速缓存、主存、辅助存储器等。
存储层次结构的设计遵循着局部性原理，即程序和数据的访问模式倾向于在时间和空间上的局部性。
这样设计可以提高计算机的运行效率和存储资源的利用率。
1. 寄存器寄存器是位于CPU内部的最快速的存储器，用于存放CPU需要快速访问的数据和指令。
寄存器的容量非常有限，但由于其接近于CPU，可以在一个时钟周期内完成存储和读取操作，因此被广泛用于高速缓存的构建。
2. 高速缓存高速缓存是位于CPU和主存之间的一级缓存存储器，用于存放主存中频繁访问的数据和指令。
高速缓存具有快速的访问速度和较大的容量，它根据局部性原理将主存中的数据块复制到自己的存储空间中，以便更快地响应CPU的访问请求。
3. 主存主存是计算机存储系统中最大的存储器，用于存放运行中的程序和数据。
主存的容量相对较大，但相对于CPU的访问速度较慢。
主存是计算机与外部设备交换数据的主要通道，CPU通过访问主存来读取和写入数据。
4. 辅助存储器辅助存储器是计算机存储系统中容量最大的存储器，主要用于长期存储大量的数据和程序。
辅助存储器的访问速度相对较慢，但容量非常大，如硬盘、光盘和闪存等。
辅助存储器的特点是数据可以永久保存，即使计算机断电也能保持数据的完整性。
二、存储器类型计算机存储器按照存储介质的不同可以分为多种类型，包括寄存器、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和闪存等。
1. 寄存器寄存器是CPU内部的存储器，用于暂时存放数据和指令。
寄存器的容量非常有限，但由于其速度快，被用于存放当前执行的指令和数据。
存储器的工作原理
存储器的工作原理引言概述：存储器是计算机系统中至关重要的组成部份，它用于存储和检索数据。
了解存储器的工作原理对于理解计算机系统的运行机制至关重要。
本文将详细介绍存储器的工作原理，包括存储器的分类、存储单元的结构和存储器的操作原理。
一、存储器的分类1.1 主存储器主存储器是计算机系统中最重要的存储器之一。
它用于存储当前正在执行的程序和数据。
主存储器通常是由一系列存储单元组成的，每一个存储单元都有一个惟一的地址。
主存储器可以按字节、字、块等不同的粒度进行访问。
1.2 辅助存储器辅助存储器是主存储器之外的存储器，用于长期存储程序和数据。
辅助存储器的容量通常比主存储器大得多，但其访问速度较慢。
常见的辅助存储器包括硬盘驱动器、光盘和闪存等。
1.3 高速缓存高速缓存是位于主存储器和中央处理器（CPU）之间的存储器层次结构中的一层。
它用于存储最近被访问的数据和指令，以提高计算机系统的性能。
高速缓存的容量较小，但其访问速度非常快。
二、存储单元的结构2.1 存储单元的基本组成存储单元是存储器中的最小单元，用于存储一个二进制位（0或者1）。
它通常由一个触发器或者闪存电路组成。
触发器是一种能够存储和保持数据的电路，而闪存电路是一种非易失性存储器，能够在断电后保持数据。
2.2 存储单元的编址方式存储单元可以通过地址进行访问。
常见的编址方式包括直接编址、间接编址和相对编址。
直接编址是指通过存储单元的惟一地址直接访问数据。
间接编址是指通过一个地址指针来访问数据。
相对编址是指通过相对于当前指令地址的偏移量来访问数据。
2.3 存储单元的组织方式存储单元可以按照不同的组织方式进行罗列。
常见的组织方式包括线性组织、矩阵组织和多维组织。
线性组织是指存储单元按照线性序列进行罗列。
矩阵组织是指存储单元按矩阵形式进行罗列。
多维组织是指存储单元按多维数组进行罗列。
三、存储器的操作原理3.1 存储器的读取操作存储器的读取操作是指从存储单元中检索数据。
现代计算机的原理与发展
现代计算机的原理与发展随着科技的不断进步，计算机技术已经成为现代社会不可或缺的一部分。
现代计算机可以追溯到20世纪50年代，经过多年的发展，已经取得了巨大的成就。
本文将介绍现代计算机的基本原理和其发展历程。
一、计算机的基本原理1.1 二进制系统现代计算机采用的是二进制系统，在计算机中，所有的信息都用0和1表示。
二进制系统使计算机能够高效地存储和处理大量的数据。
1.2 中央处理器（CPU）中央处理器是计算机的核心部件，负责执行指令并控制其他硬件设备。
它由控制单元和算术逻辑单元组成，通过指令的解码和执行，完成计算机的各种操作。
1.3 存储器存储器用于存储计算机程序和数据。
根据存取速度和容量的不同，分为内存和外存。
内存主要用于暂时存储正在执行的程序和数据，而外存用于永久存储更大量的数据。
1.4 输入和输出设备输入设备用于向计算机输入数据和命令，常见的输入设备包括键盘、鼠标和扫描仪。
输出设备用于显示计算机处理结果，例如显示器和打印机。
二、现代计算机的发展历程2.1 第一代计算机第一代计算机出现在20世纪40年代末到50年代初，它们采用真空管作为主要的电子元件。
这些计算机庞大、体积庞大，功耗高，性能有限。
代表性的第一代计算机是英国的ENIAC和美国的UNIVAC。
2.2 第二代计算机第二代计算机出现在20世纪50年代末到60年代末，采用了晶体管代替真空管。
晶体管的体积更小、功耗更低，使得计算机速度更快、体积更小。
第二代计算机代表性的有IBM 700系列和DEC PDP。
2.3 第三代计算机第三代计算机出现在20世纪60年代末到70年代末，采用了集成电路技术。
集成电路使得数千个晶体管集成在一个芯片上，计算机的性能进一步提升。
此时出现了个人计算机，如IBM PC和苹果II。
2.4 第四代计算机第四代计算机出现在20世纪70年代末到90年代末，采用了大规模集成电路技术。
计算机的体积大幅缩小，价格逐渐下降。
此时的计算机已经具备了图形用户界面和网络功能，例如微软的Windows系统和互联网的兴起。
存储体系的概念
材料工艺 ECL
ECL SRAM
分配管理 编译器分配 硬件调度 硬件调度
带宽 400-8000 400-1200 200-800
（待续）
各级存储器的主要性能特性（续）
存储器层次 主存储器 磁盘存储器 脱机存储器
存储周期 60-300ns 10 - 30ms 2 - 20 min
存储容量 32M-1GB 1G-1TB 5G-10TB
映像机构：映像方式的实现。如何识别和查找 高层存储器的信息块。
替换策略：访问失效后，如何淘汰信息块，而 换新块。
写策略：写操作时采用何种策略以保持相邻两 级存储器中数据的一致性，发生写操作失效时 是否将被写的块从低层存储器取入高层存储器。
访问效率
设：r TA2 / TA1
则：e TA1
TA1
1
TA HTA1 (1 H )TA2 H (1 H )r
访问效率说明
R-1 越好
R取决于个层次的各级器件 和设备特性，命中率，容量 及替换算法有关。
访问效率 1.0 0.8
E-1 H在r较大时，H要高。0.6
i
H与地址预知算法及M1的容量有关 H----1 好
存储层次的等效访问时间
TA HTA1 (1 H )TA2 设：TB为块交换时间。 TA2 TB TA1 , 则：TA TA1 (1 H )TB
1.TA TA1 2.TA2 TA1 ,TA2 TB
从应用程序员看，它是一个存储器。
这个存储器的速度接近速度最快的那个存储器 存储容量与容量最大的那个存储器相等 单位容量的价格接近最便宜的那个存储器。
解决速度
CPU中设置通用寄存器 采用存储器的多体交叉并行存取 采用存储层次 Cache
《计算机组成原理》第7章：存储系统
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7.1 存储系统概论
所谓速度，通常用存取时间(访问时间)和存取周期 来表示。存取时间是指从启动一次存取操作到完成 该操作所经历的时间；存取周期是指对存储器进行 连续两次存取操作所需要的最小时间间隔。由于有 些存储器在一次存取操作后需要有一定的恢复时间， 所以通常存取周期大于或等于取数时间。单位容量 的价格是指每位的价格。数据传输率是指在单位时 间内可以存取的二进制信息的位数，在数值上等于 存储器总线宽度除以存取周期，所以又可称为存储 器总线带宽或频宽。除此之外，存储器件还有一个 十分重要的性能，就是它是否是挥发性的。
图7-6 2114的读/写周期波形图
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7.2.2 静态MOS RAM芯片举例
4. 静态存储器的组织 1)位扩展
图7-7 位扩展连接方式
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性 能 存储信息 破坏性读出 需要刷新 行列地址 运行速度
SRAM 触发器 否 否 同时送 快 电容 是 需要 分两次送 慢
DRAM
集成度
发热量 存储成本
低
大 高
高
小 低
表7-1 静态存储器和动态存储器性能比较
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7.2 主 存 储 器
7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.2.5 7.2.6 7.2.7
基本概念 静态MOS RAM芯片举例 动态MOS RAM 2164芯片 动态MOS RAM 4116芯片 动态RAM的刷新 只读存储器举例 主存储器与CPU的连接
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7.2.2 静态MOS RAM芯片举例
3. 读写时序 为了使芯片正常工作，必须按所要求的时序关系 提供地址信息、数据信息和有关控制信号，2114 的读/写周期波形图如图7-6所示。 1) 读周期 2) 写周期
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
大纲内容
（待补充）
已考真题分布
（待补充）
3.1 存储器的分类 3.1.1 考点精析
1. 存储器的分类（★）
存储器种类繁多，可以从不同的角度对存储器进行分类。 （1）按在计算机中的作用（层次）分类 1）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大 量程序和数据，CPU可以直接随机地对其进行访问，也可以和高速缓冲存储器（Cache）以 及辅助存储器交换数据。其特点是容量较小、存取速度较快、每位价格较高。 2）辅助存储器：简称辅存，又称外存储器（外存），是主存储器的后援存储器，用来 存放当前暂时不用的程序和数据，以及一些需要永久性保存的信息，它不能与 CPU 直接交 换信息。其特点是容量极大、存取速度较慢、单位成本低。 3）高速缓冲存储器：简称Cache，位于主存和CPU之间，用来存放正在执行的程序段和 数据，以便CPU能高速地使用它们。Cache的存取速度可以与CPU的速度相匹配，但存储容量 小、价格高。目前的高档微机通常将它们或它们的一部分制作在CPU芯片中。 （2）按存储介质分类 按存储介质可分为磁表面存储器（磁盘、磁带）、半导体存储器（MOS 型存储器、双 极型存储器）和光存储器。 （3）按存取方式分类 1）随机存储器（RAM）：存储器的任何一个存储单元的内容都可以随机存取，而且存 取时间与存储单元的物理位置无关。其优点是读写方便、使用灵活，主要用做主存或高速缓 冲存储器。 2）只读存储器（ROM）：存储器的内容只能随机读出而不能写入。信息一旦写入存储 器就固定不变了，即使断电，内容也不会丢失。因此，通常用它存放固定不变的程序、常数 和汉字字库，甚至用于操作系统的固化。它与随机存储器可共同作为主存的一部分，统一 构成主存的地址域。
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。
计算机组成原理重点整理
一.冯·诺依曼计算机的特点1945年，数学家冯诺依曼研究EDVAC机时提出了“存储程序”的概念1.计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成2.指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。
3.指令和数据均用二进制数表示。
4.指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置。
5.指令在存储器内按顺序存放。
通常，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。
6.机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。
二.计算机硬件框图1.冯诺依曼计算机是以运算器为中心的2.现代计算机转化为以存储器为中心各部件功能：1.运算器用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算的中间结果暂存在运算器内。
2.存储器用来存放数据和程序。
3.控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果4.输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式（鼠标键盘）。
5.输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式（打印机显示屏）。
计算机五大子系统在控制器的统一指挥下，有条不紊地自动工作。
由于运算器和控制器在逻辑关系和电路结构上联系十分紧密，尤其在大规模集成电路制作工艺出现后，两大不见往往集成在同一芯片上，合起来统称为中央处理器（CPU）。
把输入设备与输出设备简称为I/O设备。
现代计算机可认为由三大部分组成：CPU、I/O设备及主存储器。
CPU与主存储器合起来又可称为主机，I/O设备又可称为外部设备。
主存储器是存储器子系统中的一类，用来存放程序和数据，可以直接与CPU交换信息。
另一类称为辅助存储器，简称辅存，又称外村。
算术逻辑单元简称算逻部件，用来完成算术逻辑运算。
控制单元用来解实存储器中的指令，并发出各种操作命令来执行指令。
ALU和CU是CPU的核心部件。
I/O设备也受CU控制，用来完成相应的输入输出操作。
计算机系统虚拟存储基础知识
计算机系统虚拟存储基础知识计算机系统中，虚拟存储是一项重要的技术，用于解决内存不足的问题。
本文将介绍计算机系统虚拟存储的基础知识，并探讨其原理、优点以及在实际应用中的具体应用。
一、虚拟存储的定义与原理虚拟存储是一种计算机系统中的存储管理技术，它允许程序使用比实际内存容量更大的存储空间。
在虚拟存储中，物理内存被划分成固定大小的块称为页，而程序则被划分成同样大小的块称为页框或页面。
通过将物理内存中的页面映射到磁盘上的虚拟存储空间，操作系统可以在程序运行时动态地将其加载到内存中。
虚拟存储的原理基于页表，它记录了页面在磁盘上的位置以及在内存中的映射关系。
当程序访问某个页面时，操作系统会首先查找页表，如果发现该页面已经在内存中，则直接访问；如果该页面不在内存中，则操作系统会将其从磁盘上加载到内存，并更新页表。
通过这种机制，虚拟存储可以将磁盘上的数据作为辅助存储器，扩展实际内存的容量。
二、虚拟存储的优点1. 提高系统的可用性：虚拟存储允许程序使用比实际内存容量更大的存储空间，减少了内存耗尽导致系统崩溃的风险。
2. 简化程序设计：由于虚拟存储为每个程序提供了一块连续的内存空间，程序员无需关注底层内存管理，可以更加专注于程序的逻辑设计。
3. 提高内存利用率：虚拟存储可以根据程序的需要，动态地将页面加载到内存中，减少了内存空间的浪费。
三、虚拟存储的具体应用1. 多任务操作系统：虚拟存储使得多个程序可以同时运行，每个程序都有自己的虚拟地址空间，相互之间不会干扰。
2. 虚拟化技术：虚拟存储是实现虚拟化技术的基础，通过为每个虚拟机提供独立的虚拟地址空间，可以实现多个虚拟机在同一台物理机上同时运行。
3. 内存管理：虚拟存储使得操作系统可以更加高效地管理内存，包括页面置换、内存回收等操作。
四、虚拟存储的实现方式虚拟存储可以通过多种方式来实现，其中最常见的是分页式虚拟存储和分段式虚拟存储。
1. 分页式虚拟存储：将物理内存和虚拟内存都划分成固定大小的块（页），通过页表将这些块进行映射。
02-2第二章计算机硬件基础(二)(答案)
第二章计算机硬件基础（二）一、单项选择题（请在（）内填写答案）（）1. 绘图仪属于。
A: 输出设备B: 输入设备和输出设备C: 输入设备D: 计算机正常工作时不可缺少的设备（）2. 计算机的存储系统一般指主存储器和。
A: 累加器B: 寄存器C: 辅助存储器D: 鼠标器（）3. 把硬盘上的数据传送到计算机的内存中去，称为。
A: 打印B: 写盘C: 输出D: 读盘（）4. CPU 是计算机硬件中的部件。
A: 核心B: 辅助C: 主存D: 输入输出（）5. CPU 中的运算器的主要功能是。
A: 负责读取并分析指令B: 算术运算和逻辑运算C: 指挥和控制计算机的运行D: 存放运算结果（）6. 现代计算机之所以能自动地连续进行数据处理,主要是由于________。
A:采用了二进制B:采用开关电路C:具有存储程序的功能D:采用了半导体器件（）7. CPU 中的控制器的功能是。
A: 进行逻辑运算B: 进行算术运算C: 控制运算的速度D: 分析指令并发出相应的控制信号（）8. 以下全是输入设备的是。
A: 键盘、扫描仪、打印机B: 键盘、硬盘、打印机C: 鼠标、硬盘、音箱D: 扫描仪、键盘、只读光盘（）9. 现代计算机系统是以为中心的。
A: 中央处理器B: 内存C: 运算器D: 控制器（）10. 计算机中必要的、使用最广泛的、用于人机交互的输出设备是。
A: 打印机B: 显示器C: 绘图仪D: 声卡（）11. 半导体只读存储器（ROM）和半导体随机存储器（RAM）的主要区别在于。
A: ROM 可以永久保存信息，RAM 在掉电后信息会消失B: ROM 掉电后，信息会消失，RAM 不会C: ROM 是内存储器，RAM 是外存储器D: RAM 是内存储器，ROM 是外存储器（）12. CPU 的中文意思是。
A: 中央处理器B: 主机C: 控制器D: 计算机器（）13. 内存和外存的主要不同在于。
A: CPU 可以直接处理内存中的信息，速度快，存储容量大；外存则相反。
现代计算机工作原理
现代计算机工作原理
现代计算机是我们日常生活中不可或缺的一部分，但是你是否对它的工作原理真正了解呢？本文将为您介绍现代计算机的工作原理。
首先，现代计算机的核心部件是中央处理器(CPU)，它是计算机的大脑。
CPU内部有运算单元和控制单元，运算单元负责进行数据的计算，而控制单元则负责控制整个计算机的运作。
CPU通过时钟信号来同步内部的各个部件的工作。
其次，现代计算机的存储器分为内存和外存两种，内存又分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
RAM是计算机的主存储器，它能够快速地进行数据读写，但是当计算机断电后，RAM中的数据将会丢失。
而ROM则是一种只读存储器，它的内容在计算机断电后不会丢失，常用于存储计算机的启动程序。
此外，计算机还需要输入输出设备来与外界进行通信，比如键盘、鼠标、显示器等。
计算机通过输入设备获取用户的输入信息，经过CPU的处理后，再通过输出设备将结果展示给用户。
最后，现代计算机的工作原理是通过一系列的指令来实现的，这些指令被称为机器指令。
机器指令是一种二进制代码，计算机能够直接进行处理。
程序员编写的高级语言程序需要被编译成机器指令才能在计算机上运行。
总之，现代计算机是由CPU、存储器、输入输出设备和一系列机器指令组成的。
了解现代计算机的工作原理有助于我们更好地理解计算机的运作方式，从而更好地应用计算机。
计算机存储原理
计算机存储原理计算机存储原理是计算机科学中的重要知识点，它涉及到计算机内部数据的存储和管理。
在现代计算机系统中，存储器的种类繁多，包括内存、硬盘、固态硬盘等，它们各自承担着不同的存储任务。
本文将从计算机存储的基本原理、存储器的分类和工作原理、存储器的性能指标等方面进行介绍。
首先，我们来介绍计算机存储的基本原理。
计算机存储的基本原理是利用电子器件来存储和处理数据。
在计算机中，存储器的基本单位是位（bit），多个位组合在一起可以表示不同的数据。
存储器的基本操作包括读取和写入，通过控制电子器件的通断状态来实现数据的存储和访问。
存储器的基本原理是通过电子信号来表示数据的存储状态，实现数据的读写操作。
其次，我们来介绍存储器的分类和工作原理。
根据存储介质的不同，存储器可以分为内存和外存。
内存是计算机中的临时存储器，用于存储正在运行的程序和数据，其工作速度快但容量有限；外存是计算机中的永久存储器，用于存储长期保存的数据，其容量大但工作速度相对较慢。
内存又可以分为RAM（随机存储器）和ROM（只读存储器），RAM用于临时存储数据，而ROM用于存储固定的程序和数据。
外存包括硬盘、固态硬盘等，它们通过磁盘或闪存等介质来存储数据。
再次，我们来介绍存储器的性能指标。
存储器的性能主要包括容量、速度和稳定性等指标。
存储器的容量指的是其可以存储的数据量，通常以字节为单位。
存储器的速度指的是其读写数据的速度，通常以MB/s或GB/s为单位。
存储器的稳定性指的是其在长期使用过程中的可靠性和稳定性。
这些性能指标直接影响着计算机系统的运行效率和稳定性。
综上所述，计算机存储原理涉及到存储器的基本原理、存储器的分类和工作原理、存储器的性能指标等内容。
通过对这些知识的了解，可以更好地理解计算机系统的工作原理，为计算机系统的设计和应用提供理论基础。
希望本文对读者对计算机存储原理有所帮助。
电脑内存存储工作原理
电脑内存存储工作原理电脑内存是计算机中重要的组成部分，用于临时存储、读取和处理数据。
它的工作原理涉及到数据传输、存储单元和访问方式等方面。
本文将介绍电脑内存存储的工作原理。
一、数据传输在了解电脑内存的存储工作原理之前，我们首先需要了解数据传输。
计算机内部的数据传输是通过电信号实现的，数据存储在内存芯片中的存储单元中。
内存芯片中的存储单元由晶体管构成，每个存储单元可以存储一个二进制位的数据，也就是0或1。
二、存储单元存储单元是电脑内存的最小单位，每个存储单元都有一个唯一的地址，可以通过该地址访问对应的数据。
存储单元是按字节（Byte）划分的，一个字节由8个二进制位组成，可以存储一个字符或一个数值。
计算机内存的容量通常以字节为单位进行描述，常见的内存容量有1GB、2GB、4GB等。
内存芯片中的存储单元按照访问速度的不同，可以分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）。
SRAM的访问速度相对较快，但成本较高；DRAM的访问速度相对较慢，但成本较低。
现代计算机内存通常采用DRAM。
三、内存的分类根据内存存储数据的方式，内存可以分为主存储器和辅助存储器。
主存储器是计算机中临时存储数据的地方，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
辅助存储器则用于长期存储数据，包括硬盘、固态硬盘和光盘等。
主存储器中的RAM是我们常说的内存，它可以读取和写入数据。
RAM又可以分为静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）。
SRAM的读写速度快，但容量相对较小，一般用于高速缓存；DRAM的存储密度高，但读写速度相对较慢，被广泛应用于计算机内存中。
四、内存的访问方式计算机内存的访问方式有两种，即随机访问和串行访问。
随机访问是指可以直接通过地址访问内存中的任意存储单元，而不需要按照顺序逐个访问。
这种方式的访问速度较快，可以随机读取和写入数据。
与随机访问相对应的是串行访问，即按照顺序逐个访问存储单元。
计算机系统结构概要归纳
计算机系统结构复习第一章计算机系统结构基本概念1.1计算机系统结构计算机系统层次结构·计算机系统结构主要研究软件、硬件功能分配和对软件硬件界面的确定，即哪些功能由软件完成、哪些功能由硬件完成。
·软件与硬件实现的特点：硬件实现：速度快、成本高；灵活性差、占用内存少。
软件实现：速度低、复制费用低；灵活性好、占用内存多。
·计算机组成的任务是在计算机系统结构确定分配给硬件子系统的功能及其概念结构之后，研究各组成部分的内部构造和相互联系，以实现机器指令级的各种功能和特性。
·系统结构是计算机系统的软硬件界面；计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现；计算机实现是计算机组成的物理实现。
·计算机系统结构的分类：①Flynn分类法：指令流：机器执行的指令序列。
数据流：由指令调用的数据序列，包括输入数据和中间结果。
多倍性：在系统最受限制的元件上同时处于同一执行阶段的指令或数据的最大可能个数。
按照数据流和指令流的组织方式分为：SISD、SIMD、MISD、MIMD。
②冯氏分类法：用最大并行度分类，最大并行度：计算机系统在单位时间内能够处理的最大的二进制位数。
分为：1、字串位串WSBS；2、字并位串WPBS；3、字串位并WSBP；4、字并位并WPBP。
③Handler分类法：根据并行度和流水线分类，把计算机的硬件结构分成三个层次：1、程序控制部件（PCU）的个数k；2、算术逻辑部件（ALU）或处理部件PE的个数d；3、每个算术逻辑部件包含基本逻辑线路（ELC）的套数w。
1.2计算机系统设计技术·计算机系统设计的定量原理：①、加快经常性时间的处理速度；②、Amdahl定律：系统中某一部件由于采用某种更快的执行方式后整个系统性能的提高与这种执行方式的使用频率或占总执行时间的比例有关。
加速比=（采用改进措施后的性能）/（没有采用改进措施性能）=（没有采用改进措施前执行某任务的时间）/（采用改进措施后某任务执行时间）。
计算机储存原理
计算机储存原理计算机储存原理是指计算机内部数据的存储方式和原理，是计算机科学中的重要基础知识之一。
计算机的储存原理直接关系到计算机的运行速度、数据的安全性和稳定性等方面。
在计算机科学领域中，储存原理的研究和应用具有重要的意义。
本文将从计算机储存原理的基本概念、存储介质、存储结构和存储管理等方面进行介绍。
首先，我们来了解一下计算机储存原理的基本概念。
计算机的储存原理是指计算机用来存储和处理数据的基本原理。
在计算机中，数据是以二进制的形式存储的，而计算机的存储器就是用来存储这些二进制数据的。
计算机的存储器主要包括内存和外存，内存用来存储正在运行的程序和数据，而外存则用来长期存储数据。
其次，我们需要了解计算机的存储介质。
计算机的存储介质主要包括固态硬盘（SSD）、机械硬盘（HDD）、内存条、光盘、U盘等。
这些存储介质根据其存储原理和结构的不同，具有各自的特点和适用范围。
固态硬盘具有读写速度快、抗震抗摔等特点，适合作为系统盘使用；机械硬盘则具有存储容量大、价格低廉等特点，适合作为数据盘使用。
接下来，我们来了解计算机的存储结构。
计算机的存储结构主要包括存储器层次结构和存储器的组织结构。
存储器层次结构是指计算机中各种存储器按照其访问速度和容量大小划分为不同的层次，包括寄存器、高速缓存、内存和外存等。
而存储器的组织结构则是指计算机中存储器的物理结构和逻辑结构，包括存储单元的排列方式、存储器的寻址方式、存储器的读写操作等。
最后，我们需要了解计算机的存储管理。
计算机的存储管理是指计算机系统对存储器进行统一管理和分配的过程。
存储管理主要包括内存管理和外存管理两个方面。
内存管理是指计算机系统对内存的分配和回收进行管理，包括内存分页、内存分段、虚拟内存等技术；外存管理则是指计算机系统对外存的读写操作进行管理，包括文件系统、磁盘管理、文件缓存等技术。
综上所述，计算机储存原理是计算机科学中的重要基础知识，对于理解计算机的运行原理和提高计算机的性能具有重要意义。
计算机存储系统
计算机存储系统在现代计算机技术中，存储系统扮演着至关重要的角色。
它是计算机的核心组成部分之一，负责存储和管理数据，为计算和检索操作提供支持。
计算机存储系统的设计和性能直接关系到计算机的速度和效率。
本文将介绍计算机存储系统的基本原理和不同类型的存储设备。
一、存储系统的基本原理计算机存储系统的基本原理是将数据存储在不同的介质中，通过电子信号的读写操作来实现数据的存取。
存储器的主要任务是提供一个可以快速读写数据的空间，供计算机进行运算和存储数据。
1. 随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）随机存取存储器，简称RAM，是计算机存储系统中使用最广泛的一种存储设备。
RAM是一种易失性存储器，当计算机断电时，其中的数据将会丢失。
RAM的读写速度非常快，可以在很短的时间内读取或写入数据。
它通常被用作临时存储和高速缓存。
2. 只读存储器（Read-Only Memory，ROM）只读存储器，简称ROM，是一种非易失性存储器，其中的数据一经写入就无法更改。
ROM中存储了计算机的启动程序和固件等重要信息。
与RAM不同，ROM的数据读取速度较慢，但能够长时间保存数据。
3. 硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD）硬盘驱动器，简称HDD，是一种机械式存储设备，使用磁性介质存储数据。
HDD容量大、价格相对较低，被广泛应用于个人电脑和服务器等领域。
然而，HDD的读写速度相对较慢，限制了计算机的整体性能。
4. 固态硬盘（Solid State Drive，SSD）固态硬盘，简称SSD，是一种基于闪存技术的非机械式存储设备。
SSD具有较快的读写速度和良好的耐用性，逐渐替代HDD成为主流存储设备。
尽管SSD的价格较高，但其性能和能耗优势使其成为现代计算机的首选存储设备。
二、存储系统的层次结构为了提高存储系统的性能和效率，存储器通常按照层次结构进行组织。
存储系统的层次结构从上到下包括高速缓存、主存储器和辅助存储器。
现代计算机的基本工作原理
现代计算机的基本工作原理现代计算机的基本工作原理可以分为五个主要组成部分：输入设备、中央处理单元（CPU）、主存储器、输出设备和辅助存储设备。
具体的工作原理如下：1. 输入设备：输入设备允许用户将数据和指令输入到计算机中。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪等。
输入设备将用户的输入转换为计算机可以理解的二进制数据。
2. CPU：中央处理单元是计算机的核心部件，负责执行计算机中的指令。
它由控制单元和算术逻辑单元组成。
控制单元负责解析和执行指令，控制数据的流动和操作的顺序；算术逻辑单元负责执行算术和逻辑操作。
3. 主存储器：主存储器是计算机中的临时存储器，用于存储程序和数据。
它通常以随机访问存储器（RAM）的形式存在，可以很快地读取和写入数据。
主存储器在计算机开机时被加载，并在计算机关闭时丧失其中的数据。
4. 输出设备：输出设备将计算机处理的结果显示给用户。
常见的输出设备包括显示器、打印机、扬声器等。
输出设备将计算机的二进制数据转换为用户可以理解的形式。
5. 辅助存储设备：辅助存储设备用于长期存储程序和数据，常见的辅助存储设备包括硬盘驱动器、固态硬盘、光盘、USB闪存驱动器等。
辅助存储设备具有较大的存储容量和较慢的访问速度。
在计算机工作过程中，用户通过输入设备向计算机发送指令和数据。
指令和数据被传送到CPU和主存储器中进行处理。
CPU根据指令执行不同的操作，并将结果存储在主存储器中。
如果需要，结果可以通过输出设备显示给用户。
辅助存储设备用于长期存储程序和数据，可以随时访问和修改。
总的来说，计算机的基本工作原理是根据用户的输入，在CPU中进行相关计算和操作，并将结果存储在主存储器中，最终通过输出设备将结果呈现给用户。
辅助存储设备用于长期存储和访问数据和指令。
现代计算机工作原理
现代计算机工作原理现代计算机是一种高科技产品，其工作原理是基于数学和物理原理的。
在计算机工作的过程中，涉及到了许多复杂的技术和原理。
本文将从计算机的基本组成部分和工作原理两个方面来介绍现代计算机的工作原理。
首先，我们来看一下计算机的基本组成部分。
现代计算机主要由中央处理器（CPU）、内存、硬盘、输入设备和输出设备等组成。
其中，中央处理器是计算机的核心部件，它负责执行计算机程序中的指令，控制计算机的运行。
内存用于存储计算机程序和数据，是计算机的临时存储器。
硬盘则用于长期存储数据和程序。
输入设备包括键盘、鼠标等，用于向计算机输入数据和指令。
输出设备则包括显示器、打印机等，用于从计算机中输出数据和结果。
其次，我们来了解一下现代计算机的工作原理。
计算机的工作原理可以简单地概括为“输入-运算-输出”三个步骤。
首先，用户通过输入设备向计算机输入数据和指令。
然后，中央处理器对这些数据和指令进行运算和处理。
最后，计算机将处理后的数据和结果通过输出设备展现给用户。
在这个过程中，计算机会不断地从内存中读取数据和指令，进行运算和处理，然后将结果写回内存或输出到外部设备。
除了“输入-运算-输出”这个基本的工作原理之外，现代计算机还涉及到了许多其他的技术和原理。
比如，计算机的时钟信号和总线技术，是计算机能够按照正确的顺序执行指令的基础。
另外，计算机的存储器层次结构和缓存技术，是提高计算机运行速度和效率的重要手段。
此外，计算机的操作系统和编程语言，也是影响计算机工作效果的重要因素。
总的来说，现代计算机的工作原理是一个非常复杂的系统工程，涉及到了许多数学和物理原理，以及众多的技术和原理。
通过本文的介绍，相信读者对现代计算机的工作原理有了更深入的了解。
希望本文能够对读者有所帮助，谢谢阅读！。
计算机储存原理
计算机储存原理
作为计算机基础知识的计算机储存原理是计算机工程中最重要
的一部分。
本文将详细介绍计算机储存原理，包括存储器、存储设备、数值逻辑与控制和内存分级。
计算机存储系统最常用的基本组件是存储器。
它是一种记忆单元，可以存储一些信息并对其进行处理。
存储器可以分为内存存储器和外存存储器。
内存存储器有两种，即主存和外存存储器。
主存储器是计算机系统中最重要的存储单元，它可以快速储存和处理信息。
外存存储器用于处理较大量的数据，但它的速度要比主存慢得多。
另一个计算机存储系统的组件是存储设备，它分为磁盘和光盘两种。
磁盘由磁头和磁盘组成，是由若干圆形的磁轨构成的；光盘是以光学原理存储数据的设备，可用于记录大量的信息。
数值逻辑与控制是控制计算机存储系统的技术手段。
它主要由指令控制、指令存储、指令执行和指令比较等几个部分组成，用于控制存储器中的数据流动和存储设备中的数据存储。
最后，计算机内存分级是指计算机存储系统中存储器的分类，根据存储器的不同特性，把它们分别分成三类：即一级存储器、二级存储器和三级存储器。
一级存储器是计算机系统中最快的断存储器，速度最快，但容量最少；二级存储器是一种低速、高容量的存储器；三级存储器是比二级存储器低速，容量更大的存储器。
计算机储存原理是计算机工程学科中最重要的知识，也是未来计算机应用的基础。
它不仅涉及到计算机存储系统中的存储器、存储设
备、数值逻辑与控制，还涉及到计算机存储系统中内存的分级。
计算机工程师们需要深入了解计算机储存原理，提升存储设备的性能和效率，以适应当今社会的技术发展趋势。
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虚拟存储器系统：对应用程序员透明（通过操作系统 的存储管理系统调度） Cache存储系统：对系统程序员及以上均透明（全部 用硬件调度）
•由多个存储器构成的存储系统
Ｍ1 (T1,S1,C1)
Ｍ2 (T2,S2,C2)
从外部看
Ｍn (Tn,Sn,Cn)
T≈min（T1，T2，…，Tn） ，用存储周期表示 S＝max（S1，S2，…，Sn） ，用 MB 或 GB 表示 C≈min（C1，C2，…，Cn） ，用每位的价格表示
3.存储系统的价格
计算公式：
C1 S1 C2 S 2 C S1 S 2
当S2》S1时，C≈C2 S2与S1不能相差太大
M1 （S1，C1，T1）
M2 （S2，C2，T2）
（S，C，T） 由两个存储器构成的存储系统
4. 存储系统的速度
表示方法：访问周期、存取周期、存储周期、存取时 间等 命中率定义：在M1存储器中访问到的概率
第3章 存储系统
现代计算机系统以存储器为中心
3.1 存储系统原理 3.2 虚拟存储器 3.3 高速缓冲存储器(Cache) 3.4 三级存储系统
3.1 存储系统原理
3.1.1 存储系统的定义 3.1.2 存储系统的层次结构 3.1.3 存储系统的频带平衡 3.1.4 并行访问存储器 3.1.5 交叉访问存储器 3.1.6 无冲突访问存储器
N1 H N1 N 2
其中：N1是对M1存储器的访问次数 N2是对M2存储器的访问次数 访问周期与命中率的关系： T＝HT1＋(1－H)T2 当命中率H→1时，T→T1
存储系统的访问效率：
T1 T1 1 T2 e f ( H, ) T T H T 1 (1 H ) T 2 H (1 H ) T T1
例3.2：在虚拟存储系统中，两个存储器的速度相差 特别悬殊，例如：T2＝105 T１。如果要使访问效率 到达e＝0.9，问需要有多高的命中率？
解： 0.9
1 H (1 H ) 105
0.9H＋90000(1-H)＝1 89999.1 H＝89999 计算得： H＝0.999998888877777… ≈0.999999
主存储器
磁盘存储器
应用程序员看： 速度接近主存储器的速度， 存储容量是虚拟地址空间， 每位价格接近磁盘存储器。
虚拟存储系统
2.存储系统的容量
对存储系统进行编址的要求： 提供尽可能大的地址空间 能够随机访问 方法有两种： 只对系统中存储容量最大的那个存储器进行编址，其 他存储器只在内部编址或不编址 Cache存储系统 另外设计一个容量很大的逻辑地址空间，把相关存储 器都映射这个地址空间中 虚拟存储系统
3.1.1 存储系统的定义
在一台计算机中，通常有多种存储器 种类：主存储器、Cache、通用寄存器、缓冲存 储器、磁盘存储器、磁带存储器、光盘存储器 等 材料工艺：ECL、TTL、MOS、磁表面、激光， SRAM，DRAM 访问方式：随机访问、直接译码、先进先出、 相联访问、 块传送、文件组
存储器的主要性能：速度、容量、价格 速度用存储器的访问周期、读出时间、频带宽度等 表示。 容量用字节B、千字节KB、兆字节MB和千兆字节GB等 单位表示。 价格用单位容量的价格表示，例如：$C/bit。 组成存储系统的关键：把速度、容量和价格不同的 多个物理存储器组织成一个存储器，这个存储器的速 度最快，存储容量最大，单位容量的价格最便宜。
2 1
访问效率主要与命中率和两级存储器的速度之比有关 例3.1：假设T2＝５T１，在命中率H为0.9和0.99两种 情况下，分别计算存储系统的访问效率。 解：
当H＝0.9时， e1＝1／(0.9＋5(1－0.9))＝0.72 当H＝0.99时， e2＝1／(0.99＋5(1－0.99))＝0.96
提高存储系统速度的两条途径： 一是提高命中率H， 二是两个存储器的速度不要相差太大 其中：第二条有时做不到(如虚拟存储器)，这时，只 能依靠提高命中率
5. 采用预取技术提高命中率 • 方法：不命中时，把M2存储器中相邻多个单 元组成的一个数据块取出来送入M1存储器中。
计算公式：
H n 1 H' n
其中：H’是采用预取技术之后的命中率 H是原来的命中率 n为数据块大小与数据重复使用次数的乘积
例3.3：在一个Cache存储系统中， T2＝5T1。 当Cache的块大小为一个字时，命中率H＝0.8。 假设数据的重复利用率为5，Cache块大小为 ４个字，Cache存储系统的命中率？并分别计 算访问效率。
解：n＝4×5＝20， 采用预取技术之后，命中率提高到：
H n 1 0.8 20 1 H2 0.99 n 20
当Cache块大小为一个字时: H ห้องสมุดไป่ตู้0.8 ， 访问效率为： e1 1 ／ (0.8 ＋5(1 －0.8)) 1 / 1.8 0.55
当Cache块大小为4个字时: H2 0.99 ， 访问效率为： e2 1 ／ (0.99 ＋5(1 －0.99)) 1 / 1.04 0.96
在一般计算机系统中，有两种存储系统： Cache存储系统：由Cache和主存储器构成 主要目的：提高存储器速度
Cache
主存储器
系统程序员看： 速度接近 Cache 的速度， 存储容量是主存的容量， 每位价格接近主存储器。
Cache 存储系统
虚拟存储系统：由主存储器和硬盘构成
主要目的：扩大存储器容量
1. 存储系统的定义
两个或两个以上速度、容量和价格各不相同的存储 器用硬件、软件、或软件与硬件相结合的方法连接起来 成为一个存储系统。这个存储系统对应用程序员是透明 的，并且，从应用程序员看，它是一个存储器，这个存 储器的速度接近速度最快的那个存储器，存储容量与容 量最大的那个存储器相等，单位容量的价格接近最便宜 的那个存储器。
例3.4：在一个虚拟存储系统中，T2＝105 T１， 原来的命中率只有0.8，如果访问磁盘存储器 的数据块大小为4K字，并要求访问效率不低 于0.9，计算数据在主存储器中的重复利用率 至少为多少？ 解：假设数据在主存储器中的重复利用率为m， 根据前面给出的关系，有如下方程组：