|
存儲(chǔ)器是記憶信息的實(shí)體，是數(shù)字計(jì)算機(jī)具備存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和信息能力，能夠自動(dòng)連續(xù)執(zhí)行程序，進(jìn)行廣泛的信息處理的重要基礎(chǔ)。(1) 存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的記憶設(shè)備，用來存放程序(軟件)和各種數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的核心就是存儲(chǔ)器和CPU(2) DMA：一種可以讓存儲(chǔ)器與IO設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存取的方式。設(shè)計(jì)理念就是為了在IO設(shè)備與存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存取時(shí)不去打擾CPU。(1) 按照存儲(chǔ)器的介質(zhì)分類:1.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器:由半導(dǎo)體組成的存儲(chǔ)器稱為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，半導(dǎo)體的存儲(chǔ)器體積小，功率低，存取時(shí)間短.但是電源消失時(shí)，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)也會(huì)丟失，是一種易失性存儲(chǔ)器；
1.2 磁材料存儲(chǔ)器：由磁材料做成的存儲(chǔ)器稱為磁性存儲(chǔ)器,在金屬或塑料上涂抹一層磁性材料，用來存放數(shù)據(jù)，特點(diǎn)是非易失即斷電后不數(shù)據(jù)不消失，存取速度比較慢；
1.3 盤存儲(chǔ)器:光盤存儲(chǔ)器使用激光在磁光材料上進(jìn)行讀取，特點(diǎn)是非易失性，耐用性好，記錄密度高。現(xiàn)在多用在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中用作外部存儲(chǔ)。(2) 按照存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存取方式分類：2.1 隨機(jī)存儲(chǔ)器(Random Access Memory RAM)：RAM(隨機(jī)存儲(chǔ)器)是一種可以讀可以寫的存儲(chǔ)器，它的任何一個(gè)存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都可以隨機(jī)存取，而且存取的時(shí)間與物理位置無關(guān)，我們的內(nèi)存(主存)就是這種RAM(隨機(jī)存儲(chǔ)器)；
2.2 只讀存儲(chǔ)器(Read Only Memory ROM)：ROM(只讀存儲(chǔ)器)是一種只能寫入一次原始信息，寫入之后，只能對(duì)去內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀出，而不能隨意重新寫入新的數(shù)據(jù)去改變?cè)夹畔ⅲ?br>
2.3 串行訪問數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：在對(duì)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀寫操作時(shí)，必須要按照存儲(chǔ)單元的物理位置先后尋址地址，這種存儲(chǔ)器就為串行訪問存儲(chǔ)器。這種存儲(chǔ)器在存取數(shù)據(jù)時(shí)，需要按照存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元的位置顯示進(jìn)行存取。(3) 按照其在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用:3.1 主存儲(chǔ)器(主存)：通常指我們所說的內(nèi)存，它可以直接與CPU交換數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，特點(diǎn)速度快，容量小，價(jià)格高。主存采用半導(dǎo)體制作，所以是易失性存儲(chǔ)器；
3.2 輔助存儲(chǔ)器(輔存)：通常指我們所說的外存，用來存放當(dāng)前沒有使用的程序和數(shù)據(jù)，它不能直接與CPU交換數(shù)據(jù),需要加載到主存。特點(diǎn)速度慢，容量大，價(jià)格便宜。輔存屬于非易失性存儲(chǔ)器；
3.3 緩沖存儲(chǔ)器(緩存)：主要用到倆個(gè)速度不同的部件之中,現(xiàn)在基本用在CPU與主存之間,起到緩存的作用。(1) 存儲(chǔ)器的層次按照它的3個(gè)指標(biāo)即速度，容量，每位價(jià)格進(jìn)行劃分分別是：
寄存器=>緩存=>主存=>磁盤=>光盤
越是上層的存儲(chǔ)器它的容量越小，速度越快，每位價(jià)格越高，越是下層的存儲(chǔ)器容量越大，速度越慢，每位價(jià)格越低。
寄存器是CPU中的一個(gè)存儲(chǔ)器CPU實(shí)際上是拿寄存器中的數(shù)進(jìn)行運(yùn)算和控制,它的速度最快，價(jià)格最高。(2) 緩存與主存主要是為了解決CPU與主存速度不匹配的問題，因?yàn)镃PU速度要快與主存，而緩存也快與主存，只要將CPU近期要使用的數(shù)據(jù)調(diào)入到緩存中，CPU直接從緩存中獲取數(shù)據(jù)，來提升數(shù)據(jù)的訪問速度，降低CPU的負(fù)荷。主存與緩存的數(shù)據(jù)調(diào)動(dòng)是由硬件自己完成的。
(3) 主存與輔存主要用來解決存儲(chǔ)系統(tǒng)的容量問題,輔存比主存速度低，并且不能被CPU之間訪問，但它容量大，當(dāng)CPU需要運(yùn)行程序時(shí)，將輔存的數(shù)據(jù)調(diào)入到主存，CPU在來訪問。主存和輔存之間的數(shù)據(jù)調(diào)動(dòng)由硬件和操作系統(tǒng)共同完成。主存儲(chǔ)器是能由CPU直接編寫程序訪問的存儲(chǔ)器，它存放需要執(zhí)行的程序與需要處理的數(shù)據(jù)，只能臨時(shí)存放數(shù)據(jù)，不能長(zhǎng)久保存數(shù)據(jù)。● 存儲(chǔ)體(MPS)：由存儲(chǔ)單元組成（每個(gè)單元包含若干個(gè)儲(chǔ)存元件,每個(gè)元件可存一位二進(jìn)制數(shù)）且每個(gè)單元有一個(gè)編號(hào)，稱為存儲(chǔ)單元地址（地址），通常一個(gè)存儲(chǔ)單元由8個(gè)存儲(chǔ)元件組成；● 地址寄存器(MAR)：由若干個(gè)觸發(fā)器組成，用來存放訪問寄存器的地址，且地址寄存器長(zhǎng)度與寄存器容量相匹配（即容量為1K,長(zhǎng)度無2^10=1K）；● 數(shù)據(jù)寄存器(MDR)：數(shù)據(jù)寄存器由若干個(gè)觸發(fā)器組成,用來存放存儲(chǔ)單元中讀出的數(shù)據(jù)，或暫時(shí)存放從數(shù)據(jù)總線來的即將寫入存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)【數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寬度（w）應(yīng)與存儲(chǔ)單元長(zhǎng)度相匹配】。● 存儲(chǔ)容量：一般指存儲(chǔ)體所包含的存儲(chǔ)單元數(shù)量（N）；● 存取時(shí)間(TA)：指存儲(chǔ)器從接受命令到讀出∕寫入數(shù)據(jù)并穩(wěn)定在數(shù)據(jù)寄存器（MDP）輸出端；● 存儲(chǔ)周期(TMC)：兩次獨(dú)立的存取操作之間所需的最短時(shí)間,通常TMC比TA長(zhǎng)；● 存取速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)主存與外部（如CPU）之間交換信息的總位數(shù)；● 可靠性：用平均故障間隔時(shí)間MTBF來描述,即兩次故障之間的平均時(shí)間間隔。1)高速緩沖存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)理念：為了解決由于IO設(shè)備向主存請(qǐng)求的級(jí)別高于CPU向主存請(qǐng)求，也就是說IO設(shè)備在使用主存時(shí)，CPU要等待IO設(shè)備訪存，導(dǎo)致 CPU工作效率降低，可以在CPU與主存之間加一級(jí)緩存，這樣CPU可以從緩存中獲取數(shù)據(jù)，另外主存的速度要低于CPU，緩存也是為了解決這倆個(gè)硬件設(shè)備 速度不匹配的問題。
2)程序訪問的局部性：即程序的數(shù)據(jù)和指令在主存中是連線存放的，并且有些指令和數(shù)據(jù)往往被多次調(diào)用，循環(huán)什么的,這樣CPU在訪問主存時(shí)只要將近期需要使用的數(shù)據(jù)和指令放到Cache中，就可以在一定時(shí)間內(nèi)一直訪問Cache，稱緩存命中。
3)緩存的工作原理：將主存和緩存分成若干個(gè)塊，每個(gè)塊存儲(chǔ)的容量都是相同的，任何時(shí)刻都有一些主存的塊處在緩存塊中，可以將緩存當(dāng)成主存的一個(gè)映射，CPU在讀取主存的某個(gè)字時(shí)都會(huì)先去緩存中訪問，有二種可能，一是緩存中有當(dāng)前字，CPU直接訪問(CPU與緩存通常一次傳送一個(gè)字)稱為緩存命中；另一種是所需的字不在cache中，此時(shí)需要將該字所在的主存整個(gè)塊一次調(diào)入Cache中(緩存與主存是按照字塊傳送)稱為緩存不命中。
4)主存與緩存之間數(shù)據(jù)的調(diào)入是由機(jī)器硬件自動(dòng)完成的,用戶編程時(shí)使用的只是主存地址，也就是說cache對(duì)我們來說是透明的。
5)我們平時(shí)在寫程序時(shí)所說的緩存指的是主存到輔存(或者說是內(nèi)存到硬盤之間設(shè)立一個(gè)類似于緩存的區(qū)域)來減少磁盤的IO提升性能，而這里的緩存指的是CPU與主存之間的。可讀出，也可寫入，隨機(jī)存取，意味著存取任一單元所需的時(shí)間相同，當(dāng)斷電后，存儲(chǔ)內(nèi)容立即消失，稱為易失性定義：ROM一旦有了信息，不易改變，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以密度比可讀寫存儲(chǔ)器高，具有易失性● PROM可編程之讀存儲(chǔ)器（由用戶寫入，但只允許編程一次）● EPROM可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器(可用紫外線照射擦除里面內(nèi)容)● E2PROM電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器（由電便可擦除里面內(nèi)容）(1) 輔存概念與設(shè)計(jì)理念：輔助存儲(chǔ)器主要為了給主存提供程序和數(shù)據(jù)的輸入和用來在計(jì)算機(jī)脫機(jī)時(shí)保存所有的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù).屬于非易失性存儲(chǔ)器，通常輔存也稱為外存，由硬磁盤和軟磁盤,磁帶,光盤等.形成了主輔層次存儲(chǔ)器。
(2) 硬磁盤(硬盤)：現(xiàn)在計(jì)算機(jī)采用的輔存多采用硬磁盤(硬盤)，即在一組圓形的盤面上涂抹磁性材料。通過這個(gè)硬盤的運(yùn)作和磁頭進(jìn)行讀寫，磁頭劃的一個(gè)圈稱為磁道，硬盤存取數(shù)據(jù)時(shí)是直接存取的，分為倆部分一是找到相應(yīng)的磁道,然后是磁頭開始讀寫。
(3) 硬盤組成：硬盤由磁盤驅(qū)動(dòng)器,磁盤控制器,盤片組成
磁盤分區(qū)表(partition table):利用參考對(duì)照磁柱號(hào)碼的方式來切割硬盤分區(qū)！ 在分割表所在的64 bytes容量中，總共分為四組記錄區(qū)，每組記錄區(qū)記錄了該區(qū)段的啟始與結(jié)束的磁柱號(hào)碼。若將硬盤以長(zhǎng)條形來看，然后將磁柱以直條圖來看，那么那64 bytes的記錄區(qū)段有點(diǎn)像底下的圖示：上圖中我們假設(shè)硬盤只有400個(gè)磁柱,共分割成為四個(gè)分割槽,第四個(gè)分割槽所在為第301到400號(hào)磁柱的范圍。由于分割表就只有64 bytes而已，最多只能容納四筆分割的記錄，這四個(gè)分割的記錄被稱為主要(Primary)或延伸(Extended)分割槽。根據(jù)上面的圖示與說明，我們可以得到幾個(gè)重點(diǎn)資訊：
● 其實(shí)所謂的『分割』只是針對(duì)那個(gè)64 bytes的分割表進(jìn)行配置而已！● 硬盤默認(rèn)的分割表僅能寫入四組分割資訊<主要分割與擴(kuò)展分配最多可以有四條(硬盤的限制)>；● 這四組分割資訊我們稱為主要(Primary)或延伸(Extended)分割槽；● 擴(kuò)展分配最多只能有一個(gè)(操作系統(tǒng)的限制)；● 邏輯分割是由擴(kuò)展分配持續(xù)切割出來的分割槽,如果擴(kuò)展分配被破壞，所有邏輯分割將會(huì)被刪除；● 能夠被格式化后，作為數(shù)據(jù)存取的分割槽為主要分割與邏輯分割。擴(kuò)展分配無法格式化；● 邏輯分割的數(shù)量依操作系統(tǒng)而不同，在Linux系統(tǒng)中，IDE硬盤最多有59個(gè)邏輯分割(5號(hào)到63號(hào))，SATA硬盤則有11個(gè)邏輯分割(5號(hào)到15號(hào))；● 當(dāng)系統(tǒng)要寫入磁碟時(shí)，一定會(huì)參考磁盤分區(qū)表，才能針對(duì)某個(gè)分割槽進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。
|
