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一个存储器的性能通常用速度、容量、价格三个主要指标来衡量。计算机对存储器的要求是容量大、速度快、成本低,需要尽可能地同时兼顾这三方面的要求。但是一般来讲,存储器速度越快,价格也越高,因而也越难满足大容量的要求。目前通常采用多级存储器体系结构,使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器,如图3-1所示。

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CPU能直接访问的存储器称为内存储器(简称内存),包括高速缓冲存储器和主存储器。CPU不能直接访问的存储器称为外存储器(简称外存,也叫辅助存储器),外存的信息必须调入内存才能被CPU使用。

高速缓冲存储器(Cache)是计算机系统中的一个高速、小容量的半导体存储器,它位于高速的CPU和低速的主存之间,用于匹配两者的速度,达到高速存取指令和数据的目的。和主存相比,Cache的存取速度快,但存储容量小。

主存储器,简称主存,是计算机系统的主要存储器,用来存放计算机正在执行的大量程序和数据,主要由MOS半导体存储器组成。

外存储器,简称外存,是计算机系统的大容量辅助存储器,用于存放系统中的程序、数据文件及数据库。与主存相比,外存的特点是存储容量大,位成本低,但访问速度慢。目前,外存储器主要有磁盘存储器、磁带存储器和光盘存储器。

由Cache和主存储器构成的Cache-主存系统,其主要目标是利用与CPU速度接近的Cache来高速存取指令和数据以提高存储器的整体速度,从CPU角度看,这个层次的速度接近Cache,而容量和每一位的价格则接近主存;由主存和外存构成的虚拟存储器系统,其主要目的是增加存储器的容量,从整体上看,其速度接近于主存的速度,其容量则接近于外存的容量。计算机存储系统的这种多层次结构,很好地解决了容量、速度、成本三者之间的矛盾。这些不同速度、不同容量、不同价格的存储器,用硬件、软件或软硬件结合的方式连接起来,形成一个系统。这个存储系统对应用程序员而言是透明的,在应用程序员看来它是一个存储器,其速度接近于最快的那个存储器,存储容量接近于容量最大的那个存储器,单位价格则接近最便宜的那个存储器。