计算机的存储系统有哪些?

计算机的存储系统首先可以分为内存储器和外存储器这两大类,也有人称为主存储器和辅助存储器,它们构成了存储基础架构的两个主要部分。

最后还有内存储器与外存储器之间的层次关系。当程序需要执行时,操作系统必须根据特定的调度算法,将程序从外存加载到内存中。从Cache到内存储器再到外存储器,存储容量越来越大,但对应的读写速度则越来越低,形成了完整的存储金字塔。

在CPU和内存之间,存在一个CPU与Cache的存储层次结构。因为主存储器的读写速度远远低于CPU的处理速度,而CPU每次执行指令都必须访问内存储器,这导致CPU经常处于等待状态,极大地降低了系统整体效率。

如果在Cache中没有找到CPU所需的数据,系统就会进入Cache到内存储器的存储层次。此时,CPU才会去访问内存储器。通过一个存储器读取周期,系统将所需数据从内存读出并送达CPU,同时将包含该数据的一个完整数据块从内存传输到Cache中,以备后续使用。

为了解决速度匹配问题,引入了Cache存储技术。Cache内部保存着主存储器中部分内容的副本。当CPU需要读写数据时,会优先访问速度极快、与CPU速度相当的Cache,从而让CPU能够在零等待的状态下迅速完成数据读写操作。