1.程序的局部性原理

统计表明, 无论是访问存取指令还是存储数据，在一个较短的时间间隔内，程序所访司的存储器地址在很大比例上集中在存储器地址空间的很小范围内。 这种在某一段时间内预繁访问某一局部的存储器地址空间、而对此范围以外的地址空间则很少访问的现象称为程序的局部性原理。

程序的局部性可以从两个角度分析。

(1)时间局部性: 最近被访问的信息很可能还要被访问。

2.多级存储系统的组成

(2)空间局部性:最近被访问的信息邻近地址的信息也可能被访问。

在CPU内部有少量的寄存器可以存储正在执行的指令或者正在参加运算的数据，寄存器的访问速度非常快，但数量较少。正在执行的程序的指令和数据存储在CPU能直接访问的存储器中, 这种狭义的存储器就是内存储器。 内存储器速度高、 容量小、价格高，由半

导体器件构成。

为了扩大存储容量, 在内存储器之外增加容量更大但访问速度稍慢的外存储器(外存)，或者称为辅助存储器(辅存)。 相对而言, 外存储器速度低、 容量大、 价格便宜, 可以由磁盘存储器、光盘存储器等非半导体器件或者固态半导体存储器构成。CPU 不能直接访问外存储器，外存储器的信息必须调入内存储器后才能由CPU 处理
量更小的半导体高速缓冲存储器，即cache,用
于存放常规内存中正在使用的一些信息块的副常规的内存被称为主存。这样，内存储器就分为 cache和主存两部分，由此构成了三级存储系统，其结构如图3.1所示
本
内存储器和外存储器构成了两级存储系统。随着半导体技术的发展，CPU和内存储器的工作速度都在提高，但CPU速度提高得更快，而更高速度的内存储器价格非常高。为此，人们在常规内存储器与CPU 之间增加了速度更高但谷
量更小的半导体高速缓冲存储器，即 cache, 用
于存放常规内存中正在使用的一些信息块的副本 常规的内存被称为主存。这样，内存储器就分为cache和主存两部分,由此构成了三级存储
系统

 

  存储器的分类根据存储材料的性能及使用方法不同, 存储器有各种不同的分类方法。存储介质 作为存储介质的基本要求, 必须有两个明显区别的物理状态，分别用来表示
构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。一个双稳态半导体电路或一个CMOS 晶体管或磁性材料的存储元, 均可以存储一位二进制代码。 这个二进制代码位是存储器中最小的存储单位，称为存储位元。 由若干存储位元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。部存储器。 内存又可分为主存和高速缓冲存储器。

沿磁道方向顺序存取, 垂直半径方向随机存取。

信息不易丢失。

计算机系统的主存习惯上被分为RAM 和ROM两类。RAM用来储存当前运行的程序和数据，并可以在程序运行过程中反复更改其内容。而ROM常用来储存不变或基本不变的程序和数据(如监控程序、 引导加载程序及常数表格等)。RAM可以根据信息储存方法分为静态RAM(SRAM)和动态RAM(DRAM)。 SRAM是用半导体管的“导通”或“截止”来记忆的, 只要不掉电，储存信息就不会丢失。 而DRAM的信息是用电前储存在电容上，随着时间的推移, 电荷会逐渐漏掉, 储存信息也会丢失，因此要周期性地对其 “刷新” 根据工艺和特性的不同, 只读存储器又分为掩膜ROM、 一次可编程ROMIPROM)和可擦除PROM(EPROM),后者又分为紫外线擦除EPROM(UV-EPROM)、电擦除EPROM(EEPROM 或E?PROM)和闪速(Flash)只读存储器。

器

示二进制的代码0和1、另外，存储器的存取速度又取决于这种物理状态的改变速度。目南使用的存储介质主要是半导体器件、 磁性材料和光存储器。用半导体器件组成的存储器称为半导体存储器。 用磁性材料做成的存储器称为磁表面存储器, 如磁盘存储器和磁带存储光存储器是指只读光盘或者读写光盘。 磁盘和光盘的共同特点是存储容量大，储存的

与CPU的耦合程度 根据存储器在计算机系统中所处的位置，可分为内部存储器和外

信息易失性 断电后信息消失的存储器，称为易失性存储器。 断电后仍能保存信息的存储器, 称为非易失性在器。半导体存储器中，RAN龙场关性存储器，十旦掉电，储存信息全部丢失。而ROM是非易失性存储器。磁性材料做成的存储器是非易失性存储器。

读写功能 有些半导体存储器存储的内容在存储器工作过程中只能读出而不能写入,这种半导体存储器称为只读存储器(ROM)。在存储器工作过程中既能读出又能写入的半导体存储器称为读写存储器或随机存取存储器(RAM)。

存取方式 如果存储器中任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关, 这种存储器称为随机存取存储器。 如果存储器只能按某种顺序来存取,也就是说存取时间和存储单元的物理位置有关, 这种存储器称为顺序存取存储器。如磁带存储器就是顺序存取存储器，它的存取周期较长。磁盘存储器则是半顺序(直接)存取存储器，
 存储器的编址和端模式
存放一字节的单元, 称为完节存储单元相应药迪址称为字节地址，编址方式是存储器
址的组织方式,
储单元, 则该计算机称为按字编址的计算机。 如果计算机中编址的最小单位是字节，则计算机称为按字节编址的计算机。一个机器字可以包含数字节，所以一个存储单元也可
用数个能够单独编址的字节地址。例如，一个16位二进制的字存储单元包含两字节，当
用字节编址方式时，该字占两字节地址。
存放一个机器字的存储单元，通常称为字存储单元，相应的单元地址称为字地址
当一个存储字的字长高于八位时, 就存在一个存储字内部的多字节的排列顺序问题
二服在设计处理需时就已经确定了。如架计城机中编址的最小单位字节

大端(big-endian) 模式将一个字的高有效字节放在内存的低地址端
低有效字节放在内存的高地址端，而小端(ile-endian)模式则将一个字的低有效字节放在内
存的低地址端，高有效字节放在內存的高地址端。
址存放最低有效字节(OD)16 而按照小端模式存放时， 字节顺序刚好相反。
(OAOBOCOD)6按照大端模式存放在内存中，则最低地址存放最高有效字节(0A)6

3.1.4 存储器的技术指标
期和存储器带宽描述。
(B)来表示, 也可使用KB、MB、 GB、 TB等单位。其中1KB-2"B,1MB-22°B, 1GB-2"B,ITB=24B。 为了清楚地表示其组织结构，存储容量也可表示为:存储字数(存储单元数)存储字长(每单元的比特数)。 例如, 1Mbit 容量的存储器可以组织成 1M×1bit,也可组织成128K×8bit, 或者 512K×4bit。
内存储器的性能指标主要是存储容量和存取速度，后者通常可以用存取时间、存情腐存储容量存储容量指一个存储器中可存储的信息比特数，常用比特数(bi或字节数
存取时间 又称存储器访问时间，是从存储器接收到读/写命令开始到信息被读出或写入完成所需的时间, 取决于存储介质的物理特性和寻址部件的结构。
存储周期(存取周期) 是在存储器连续读写过程中一次完整的存取操作所需的时间,即CPU连续两次访问存储器的最小间隔时间。 通常， 存储周期略大于存取时间。
存储器带宽(数据传送速率，频宽) 单位时间里存储器所存取的信息量，通常以位/秒或字节/秒做度量单位。 若系统的总线宽度为W位，则带宽=W/存取周期(bit/s)。