《存储层次》课件.pptVIP

**********************存储层次数字信息存储涉及多个层次,从硬盘到内存再到高速缓存,每一层都有其独特的特点和作用,共同构成了现代计算机系统的存储架构。课程导言了解存储层次本课程将深入探讨计算机存储系统的不同层次,包括RAM、ROM、磁性存储、光学存储和固态存储等。掌握存储技术学习存储技术的发展历程,了解各类存储器的特点,以及未来发展趋势。认识存储系统探讨存储器与CPU的关系,了解存储器层次结构的设计原则和关键技术。应用实践案例通过丰富的应用案例,深入理解存储系统的设计和实现。存储层次的概念存储层次结构计算机系统中的存储层次结构包括寄存器、缓存、主存、辅助存储等不同层次。每一层都有其特定的特性和用途,构成了计算机存储系统的整体架构。存储层次概念存储层次概念反映了不同存储设备在性能、容量、价格等方面的差异。这种差异导致了存储层次的划分,为计算机系统设计提供了依据。层次结构设计合理设计存储层次结构,可以在成本、性能、可靠性等方面达到最佳平衡,是计算机系统设计的重要任务之一。存储层次的分类按存储位置分类包括内存(主存)、外存(辅助存储)和寄存器等不同存储位置的分类。按访问速度分类包括快速访问的高速缓存、中等速度的主存以及相对较慢的外存。按存储介质分类包括半导体存储器、磁性存储器和光学存储器等不同存储介质的分类。按存储性质分类包括随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)等不同存储性质的分类。存储器技术的发展历程1电磁存储20世纪初期的最早存储器技术2磁性存储20世纪中期随磁带和硬盘的出现3半导体存储20世纪60年代随集成电路技术的发展4光学存储20世纪70年代随激光技术的突破5固态存储21世纪以来固态存储器技术的迅速进步存储器技术经历了从电磁存储、磁性存储到半导体存储、光学存储再到固态存储的发展过程。每一代存储技术的进步都带来了存储性能的显著提升和成本的大幅下降。未来存储技术仍将朝着更高的容量、更低的功耗、更快的访问速度和更强的可靠性方向发展。存储器的基本特性1存储容量存储器的容量决定了可以存放的数据量大小,是衡量存储器规模的重要指标。2访问速度存储器的访问速度反映了读取和写入数据的效率,是决定系统性能的关键因素。3成本存储器的制造成本直接影响了整个计算机系统的价格,是重要的考量指标。4耐用性存储器的物理特性决定了其可靠性和使用寿命,是判断存储器质量的重要标准。RAM的分类和特点根据存储方式静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)是两大主要RAM类型。SRAM使用晶体管存储数据，DRAM则使用电容存储，具有不同的存取速度和能耗特点。根据数据位宽RAM可分为4位、8位、16位、32位等不同宽度。宽度越大，可处理的数据量越大，处理速度也越快。根据加工工艺RAM还可分为CMOS、ECL、BiCMOS等不同加工工艺的类型。不同工艺有各自的特点和应用场景。特点总结RAM具有高速读写、随机访问、易编程等特点,是计算机的主要内存类型。其容量和价格也在不断提升和降低。ROM的分类和特点只读存储器(ROM)ROM是一种只读型存储器,内部数据不能被用户修改,典型应用于操作系统、固件和一些特定程序中。它可以提供高速和可靠的存储性能。可编程只读存储器(PROM)PROM允许用户一次性对存储内容进行编程,内容一经写入就不可修改。这种存储器适用于需要固定且可靠存储的场合。可擦除可编程只读存储器(EPROM)EPROM可以通过紫外线擦除存储内容,然后再次编程。这种存储器具有更大的灵活性,适用于需要多次更新的应用场景。电子可擦除可编程只读存储器(EEPROM)EEPROM可以通过电信号擦除和编程,而不需要使用紫外线,使用更加方便。这种存储器适用于需要频繁更新的应用。磁性存储技术磁性存储技术是最早的计算机存储手段之一,通过磁性材料的特性来记录数据。它主要包括硬盘驱动器(HDD)和软盘驱动器两大类。HDD采用盘片和读写磁头的设计,可实现大容量、高速度的数据存储,是长期以来主流的电脑存储解决方案。软盘驱动器则具有便携性,但容量和速度相对较低。光学存储技术光学存储技术利用激光束在光学介质上进行读写操作,广泛应用于CD、DVD、蓝光盘等。这种技术具有大容量、高密度、快速访问、耐用等优点。光存储技术正不断推进,实现了从模拟到数字、从单层到多层的发展。光学存储设备利用高密度的光束将数据写入光学介质,再通过光学传感器读取。这种读写过程无需物理接触,具有快速、安全的特点。未来光存储技术有望实现更高密度的记录,提高设备的性能和可靠性。固态存储技术固态存储