6.1.2 存储器的分类
计算机可以使用的存储器种类繁多,一个计算机系统中也总会使用多种存储器来构造一个存储器系统,下面从不同的角度,对存储器进行分类。
1.按存储器在计算机系统中的作用分类
按在计算机系统中的作用不同,存储器可以分为寄存器型存储器、高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器。
(1)寄存器型存储器
寄存器由电子线路组成,在速度上与CPU 相匹配。除主机内部的地址寄存器、数据缓冲寄存器和计数器外,现代计算机的CPU 内部还配有几十个到几百个通用寄存器,这就是寄存器型的存储器,它可用来放即刻要执行的指令和使用的数据。这种类型的存储器是CPU 内部的组成部分,一般容量很小,长度与机器字长相等。
(2)高速缓冲存储器(Cache)
这种小容量存储器介于主存和CPU 之间,一般位于CPU 芯片上,它主要用来存放正在执行的部分程序段或数据,以便向CPU 高速提供即可执行的指令和数据。高速缓冲存储器的存取速度可以与CPU 的速度相匹配。
(3)主存储器
主存储器用来存储计算机运行期间所需要的指令和数据,它与CPU 的关系最为密切,CPU 通过指令可直接访问。其速度与CPU 差距较大,存储容量较Cache大,存取周期可达几纳秒。
(4)辅助存储器
存放当前暂不参与运行的程序和数据,以及一些需要永久性保存的信息。辅助存储器放在主机外部,容量极大,成本极低,但存取速度较低,而且CPU 不能直接访问。辅助存储器的信息必须通过专门的程序调入内存后,CPU 才能使用。辅助存储器主要有磁表面存储器和光存储器两大类。
2.按存取方式分类
按存取方式,可把存储器分为随机访问存储器、顺序访问存储器、直接存取存储器。
(1)随机访问存储器(Random Access Memory,RAM)
随机访问存储简称随机存储器。通过指令可以随机、单独地对各个存储单元进行访问,一般每个单元的读出时间、写入时间和存取周期基本固定,而与各存储单元所处的地址(位置)无关。主要用作主存储器和高速缓冲存储器。
(2)顺序访问存储器(Sequential Access Memory,SAM)
顺序访问存储器在读写信息时需要按其物理地址的先后顺序寻找地址。访问指定信息所花费的时间与信息所在的地址和位置相关。如磁带存储器,存储容量大,但存取速度慢。
(3)直接存取存储器(Direct Access Memory,DAM)
这是一部分顺序存放的存储器,如磁盘存储器。对它的存取分为两步完成,首先定位到目标位置的一个邻域(如同一磁道上的某点),然后查找扇区,找到精确的目标位置。定位到磁道的操作属于直接存取,而在磁道上查找扇区的操作属于顺序存取,故称其为直接存取存储器。
3.按信息的可更改性分类
按照信息的可更改性,存储器可分为读写存储器(Read/Write Memory,RAM)和只读存储器(Read Only Memory,ROM)。读写存储器中的信息可以读出和写入,RAM 芯片就是一种读写存储器;ROM 存储器芯片中的信息一旦确定,通常情况下只读不写,但在某些情况下也可以重新写入。
4.按存储介质分类
按存储介质,可把存储器分为半导体存储器、磁存储器、光存储器。
(1)半导体存储器
用半导体材料构成的存储器称为半导体存储器,可分为双极型半导体存储器和MOS半导体存储器。
(2)磁存储器
用磁性材料利用磁滞回线原理构成的存储器称为磁存储器,可分为磁芯存储器和磁表面存储器。磁芯存储器在现代计算机中已经很少使用,磁表面存储器是用磁性材料涂于载体表面制成,主要有磁盘、磁带和磁鼓。
(3)光存储器
将光学材料利用光学原理制成的存储器称为光存储器,主要是光盘。
5.按信息保存时间分类
按信息保存时间,可把存储器分为易失性存储器和永久性存储器。
(1)易失性存储器
断电(包含瞬时断电)后信息将丢失的存储器称为易失性或非永久性存储器,半导体RAM 是易失性存储器。其中动态RAM 存储器(DRAM)即使不断电,保存信息的时间为2 ms左右。为了使信息长时间保存必须不断对DRAM 进行刷新。
(2)永久性存储器
信息可一直保留,不需要电源维持。如磁存储器,光存储器,半导体ROM 都属于非易失性存储器。