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REPORTING2023WORKSUMMARY存储器组织结构课件

?存储器基本概念与分类?存储器层次结构解析?主存储器组织结构剖析?辅助存储器组织结构探讨?Cache存储器组织结构研究?虚拟存储器组织结构探讨CATALOGUE

PART01存储器基本概念与分类

存储器定义及作用存储器定义用于存储和访问数据的硬件设备，是计算机系统中的重要组成部分。存储器作用在计算机系统中，存储器用于存储程序、数据和中间结果，以供CPU或其他设备访问和使用。

存储器分类方法010203按存储介质分类按存取方式分类按存储内容分类可分为半导体存储器、磁表面存储器、光存储器等。可分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。可分为程序存储器和数据存储器。

常见存储器类型介绍RAM（随机存取存储器）可读写，掉电后数据丢失，常用于计算机内存。ROM（只读存储器）只读不可写，数据在制造时就已经写入，常用于存储固件等。FlashMemory（闪存）可读写，掉电后数据不丢失，常用于U盘、存储卡等。HardDiskDrive（机械硬盘）磁表面存储器，可读写，容量大，常用于计算机外部存储。

PART02存储器层次结构解析

存储器层次结构原理局部性原理高速缓存原理存储层次结构程序在执行时呈现出局部性规律，即在一段时间内，程序的执行仅限于某个部分。利用局部性原理，将程序中频繁访问的数据存放在高速缓存中，以加快访问速度。根据存储器的速度、容量和价格等因素，将存储器划分为多个层次，形成存储层次结构。

各层次之间关系与特点数据一致性各层次之间需要保持数据一致性，以确保程序在不同层次的存储器中访问到正确的数据。容量与速度随着存储器层次的升高，存储容量逐渐增大，但访问速度逐渐降低。数据传输数据在各层次之间传输时，需要考虑数据的传输方式、传输延迟和带宽等因素。

典型存储器层次结构案例寄存器-高速缓存-主存-辅存在这种结构中，寄存器位于CPU内部，速度最快；高速缓存位于CPU与主存之间，用于存放频繁访问的数据；主存是计算机的主要存储设备；辅存包括磁盘、光盘等外部存储设备，容量大但访问速度较慢。寄存器文件-高速缓存-主存在某些高性能计算机中，采用寄存器文件作为最高速的存储层次，用于存放频繁访问的操作数和中间结果；高速缓存和主存的作用与上述结构类似。多级高速缓存-主存为了提高存储系统的性能，一些计算机系统采用多级高速缓存结构，每一级高速缓存的容量和速度都有所不同，以更好地利用局部性原理。

PART03主存储器组织结构剖析

主存储器基本组成单元存储体010203由存储单元组成，用于存储数据和指令。存储单元地址寄存器（MAR）用于存放欲访问的存储单元的地址。数据寄存器（MDR）用于存放从存储体某单元取出的代码或者准备往某单元存入的数据。

主存储器工作原理及操作过程读操作CPU将有效地址送至MAR，经地址译码器译码后选中某一单元，同时发出读命令，将数据从该单元读至数据总线，再送到MDR。写操作CPU将要写入的数据送至MDR，经数据总线送入选中的存储单元，同时发出写命令。

提高主存性能方法论述采用高速器件采用层次结构调整主存结构采用存取周期短的芯片，提高主存速度。Cache-主存层次和主存-辅存层如采用单体多字系统、多体并行系统。次。

PART04辅助存储器组织结构探讨

辅助存储器类型和特点磁带存储器光盘存储器激光读写、容量巨大、价格低廉、速度较慢。顺序存取、容量大、价格低、速度慢。磁盘存储器直接存取、容量大、价格适中、速度较快。

辅助存储器工作原理及操作过程磁带存储器工作原理通过磁头对磁带进行读写操作，数据以磁信号形式存储在磁带上，通过磁带机的机械运动实现数据的顺序存取。磁盘存储器工作原理通过磁头对磁盘进行读写操作，数据以磁信号形式存储在磁盘上，通过磁盘的高速旋转和磁头的径向移动实现数据的直接存取。光盘存储器工作原理通过激光束对光盘进行读写操作，数据以微小的凹凸形式存储在光盘上，通过光盘的旋转和激光头的移动实现数据的读取。

辅助存储器与主存之间关系辅助存储器作为主存的扩展当主存容量不足时，可以通过辅助存储器进行扩展，将部分不常用的数据转移到辅助存储器中，需要时再调入主存。辅助存储器与主存的层次结构计算机存储系统中，主存与辅助存储器之间形成一个层次结构，主存位于顶层，直接与CPU交换信息，辅助存储器位于底层，通过I/O系统与主存交换信息。

PART05Cache存储器组织结构研究

Cache存储器原理和作用原理Cache存储器是一种高速缓冲存储器，位于主存和CPU之间，用于存储CPU频繁访问的数据和指令，以加快CPU的访问速度。作用Cache存储器通过局部性原理，将CPU近期可能访问的数据和指令预先从主存中取出，存放在Cache中，当CPU需要访问这些数据