访问存储器
存储器是计算机系统的重要组成部分，用于存储数据和指令，它可以分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存），主存储器直接与CPU交换信息，而辅助存储器则用于长期存储数据，本文将详细介绍存储器的分类、工作原理及其在计算机系统中的作用。
一、存储器分类
根据不同的分类标准，存储器可以分为以下几类：
按存储介质分类
1、半导体存储器：使用半导体器件组成的存储器，如RAM和ROM。
2、磁表面存储器：使用磁性材料作为记录介质，如磁盘和磁带。
3、光盘存储器：应用激光在记录介质上进行读写的存储器，如CD和DVD。
按存取方式分类
1、随机存储器（RAM）：任何存储单元的内容都可以随机存取，存取时间和物理位置无关。
2、只读存储器（ROM）：只能初始化写入，以后只能读不能写，存放固定不变的程序和数据。
3、顺序存取存储器：对存储单元进行读/写操作时，按其物理地址的先后顺序寻找地址。
按在计算机中作用分类
1、主存储器：直接与CPU交换信息，速度快但容量小。
2、辅助存储器：用于长期存储数据，速度慢但容量大。
3、缓冲存储器：用于两个不同工作速度的部件之间，起缓冲作用。
二、存储器工作原理
存储器由许多存储单元组成，每个单元可以存储一串二进制码表示的信息，这些存储单元按地址顺序排列，通过地址码来寻找特定的存储单元。
主存储器的工作方式
主存储器按存储单元的地址存放或读取各类信息，统称访问存储器，每个存储单元的地址与存储在其中的信息一一对应，为了实现这一过程，需要以下几个步骤：
1、地址寄存器（MAR）：暂存这个地址码。
2、数据寄存器（MDR）：存放从主存取出的信息或准备存入某存储单元的信息。
3、控制电路：根据CPU的操作命令产生各种微操作信号，以控制存储器的读/写操作。
三、存储器层次结构
为了提高存储器的性能，通常采用多级层次结构，包括高速缓冲存储器（Cache）、主存储器和辅助存储器，这种结构能有效解决存储器的速度、容量和价格之间的矛盾。
高速缓冲存储器（Cache）
Cache位于CPU和主存之间，用于临时存储频繁使用的数据和指令，它的访问速度比主存快得多，但容量较小，Cache的存在大大缩小了CPU和主存之间的速度差距。
主存储器
主存储器是计算机的主要工作存储器，用于存放当前正在运行的程序和数据，它可以直接与CPU交换信息，速度快但容量有限。
辅助存储器
辅助存储器用于长期存储数据，包括硬盘、磁带和光盘等，它们的速度较慢，但容量大且成本低，辅助存储器中的数据需要调入主存才能被CPU处理。
四、交叉访问存储器
为了进一步提高主存的速度，可以采用交叉访问存储器技术，交叉访问存储器采用并行结构，多个存储模块可以同时工作，从而提高访问效率。
高位多体交叉
高位地址译码产生片选信号，选择不同的存储模块，低位地址选择对应的存储模块内的具体存储单元，这种方式主要用于扩充存储器的容量。
低位多体交叉
低位地址作为选择不同的存储模块，高位地址对应每个存储模块内的存储单元，这种方式可以提高存储器的访问速度。
五、相关问题与解答
问题1：什么是缓存一致性？
答：缓存一致性是指在多处理器系统中，每个处理器的缓存内容与主存保持一致的状态，当一个处理器修改了其缓存中的数据时，其他处理器的缓存也必须相应地更新，以确保数据的一致性，这通常通过总线嗅探协议或目录协议来实现。
问题2：为什么DRAM比SRAM更常见？
答：动态RAM（DRAM）比静态RAM（SRAM）更常见，因为DRAM具有更高的密度和更低的成本，虽然DRAM需要定期刷新以维持数据，但它的制造工艺更简单，成本更低，适合大规模生产，现代DRAM芯片已经采用了先进的刷新机制，使得其性能和使用更加可靠。
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