淺析計算機系統(tǒng)的存儲類型

易失性VS非易失性。內(nèi)存，例如隨機存取內(nèi)存(RAM)，是具有易失性的。這意味著當系統(tǒng)斷電時，數(shù)據(jù)就會丟失。與之相反，外部存儲是非易失性的，因此即使沒有電源，它也能保存數(shù)據(jù)。

性能和容量。在大多數(shù)情況下，外存比內(nèi)存的速度慢得多。而與外存不同的是，RAM直接通過更寬更快的總線連接到CPU。

計算機內(nèi)存提供了對數(shù)據(jù)的快速訪問，而外存提供了更大的容量。

下面，讓我們仔細看看計算機系統(tǒng)中三個主要的存儲類型：主內(nèi)存、緩存和輔助存儲器（secondary memory）——其實“輔助存儲器”也可以說就是外部存儲器。

主內(nèi)存（Primary Memory）

主內(nèi)存是隨機存取內(nèi)存(RAM)，內(nèi)存芯片接收和處理CPU指令，用于計算和存儲命令。處理器寄存器每個都保存少量數(shù)據(jù)，并與CPU交互執(zhí)行數(shù)學運算以及發(fā)出數(shù)據(jù)操作指令。(只讀存儲器，或著叫ROM，位于BIOS芯片上。)

主內(nèi)存是CPU直接訪問的易失性內(nèi)存。這個定義中包括了高速緩存內(nèi)存，但是主內(nèi)存是最常用的術語，用來描述通過快速總線連接到CPU的DRAM內(nèi)存模塊。DRAM芯片存儲那些用于CPU計算的數(shù)據(jù)。RAM將計算作為一組指令傳遞給附加的/網(wǎng)絡中的存儲媒介。

主內(nèi)存是依賴于不間斷電源的易失性存儲，所以當CPU斷電時，內(nèi)存和存儲在RAM中的任何數(shù)據(jù)都會丟失。在啟動時，系統(tǒng)訪問操作系統(tǒng)并從存儲器中啟動應用程序，然后重新填充主內(nèi)存。盡管DRAM比高速緩存內(nèi)存的SRAM慢，但它的體系結(jié)構以及與CPU的直接連接允許它傳輸數(shù)據(jù)的速度比輔助內(nèi)存或存儲快得多。

高速緩沖存儲器（Cache Memory）

高速緩沖存儲器是一種用于高速數(shù)據(jù)處理的高速緩存。高速緩存內(nèi)存標識位于主內(nèi)存中的重復指令和數(shù)據(jù)，并將其復制到其內(nèi)存中。CPU不再為相同的指令和數(shù)據(jù)重復訪問較慢的主內(nèi)存，而是訪問更快的緩存。

緩存有時稱為CPU內(nèi)存，通常運行在高性能的SRAM內(nèi)存模塊上。CPU可以訪問更快的緩存內(nèi)存來運行性能敏感的操作。高速緩存內(nèi)存通常集成在主板下，或者在不同的芯片上，通過總線與CPU互連。

高速緩存存儲器存儲CPU在計算機操作期間經(jīng)常訪問的指令和數(shù)據(jù)。CPU可以更快地從高性能高速緩存中檢索這些重復信息，而不必從主內(nèi)存中訪問這些信息。

為了達到這種性能水平，當CPU處理數(shù)據(jù)和指令時，它首先在主內(nèi)存之前查看緩存內(nèi)存。緩存內(nèi)存不是單塊的:多級緩存甚至更有效，因為CPU可以在高緩存性能層或低緩存性能層對重復數(shù)據(jù)和指令進行優(yōu)先級排序。

輔助存儲器（Secondary Memory)

所謂的輔助存儲器實際上就是計算機的外部存儲器，系統(tǒng)將應用程序和數(shù)據(jù)保存在非易失性介質(zhì)上。CPU不能直接讀寫外存的數(shù)據(jù)。它向RAM發(fā)送一個包含特定存儲地址的讀/寫(或加載/存儲)命令，存儲控制器接收命令并完成請求。

目前有許多不同類型的存儲介質(zhì)，包括機械硬盤（HDD）、固態(tài)硬盤（SSD）、磁帶、指狀儲存器和光盤。磁帶在受監(jiān)管的行業(yè)中保持著在主動歸檔存儲和高可用性存儲方面的使用價值。但是就目前來看，HDD和SSD是數(shù)據(jù)中心中最常見的存儲類型。

內(nèi)存和外存之間的關鍵區(qū)別

內(nèi)存：易失性；內(nèi)存包括RAM中的緩存和主內(nèi)存。它正式包括存儲器和輔助存儲器。與CPU非常接近的高性能數(shù)據(jù)；SRAM比DRAM更貴；DRAM比外存更貴。可升級的；與外部存儲介質(zhì)相比，價格昂貴。存儲CPU指令:使用頻繁重復的指令進行緩存以提高效率，主要用于將CPU指令與其他計算機設備和組件進行通信。

外存：非易失性；盡管外存也是一種存儲類型，但它與緩存和主內(nèi)存不同，因為它是非易失性的。速度較慢，但能夠以更低的成本獲得更高的容量?？缮壍?；HDD成本在廣泛可接受的范圍內(nèi)，而SSD的價格正在逐年降低，與HDD十分接近。

可存儲數(shù)據(jù)，直到預定的數(shù)據(jù)被移動或刪除。沒有電源的硬盤和磁帶將無限期地保存數(shù)據(jù)。無電源SSD可以保留數(shù)據(jù)長達兩年，但實際上這段時間要短得多。