⑴ 存储器的基本结构原理
存储器单元实际上是时序逻辑电路的一种。按存储器的使用类型可分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)，两者的功能有较大的区别，因此在描述上也有所不同
存储器是许多存储单元的集合，按单元号顺序排列。每个单元由若干三进制位构成，以表示存储单元中存放的数值，这种结构和数组的结构非常相似，故在VHDL语言中，通常由数组描述存储器
结构
存储器结构在MCS - 51系列单片机中，程序存储器和数据存储器互相独立，物理结构也不相同。程序存储器为只读存储器，数据存储器为随机存取存储器。从物理地址空间看，共有4个存储地址空间，即片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器，I/O接口与外部数据存储器统一编址
存储器是用来存储程序和各种数据信息的记忆部件。存储器可分为主存储器(简称主存或内存)和辅助存储器(简称辅存或外存)两大类。和CPU直接交换信息的是主存。
主存的工作方式是按存储单元的地址存放或读取各类信息，统称访问存储器。主存中汇集存储单元的载体称为存储体，存储体中每个单元能够存放一串二进制码表示的信息，该信息的总位数称为一个存储单元的字长。存储单元的地址与存储在其中的信息是一一对应的，单元地址只有一个，固定不变，而存储在其中的信息是可以更换的。
指示每个单元的二进制编码称为地址码。寻找某个单元时，先要给出它的地址码。暂存这个地址码的寄存器叫存储器地址寄存器(MAR)。为可存放从主存的存储单元内取出的信息或准备存入某存储单元的信息，还要设置一个存储器数据寄存器(MDR)
⑵ 存储器的主要功能是什么为什么要把存储系统分成若干个不同层次
一、存储器的主要功能：
1、随机存取存储器（RAM）。
2、只读存储器（ROM）。
3、闪存（Flash Memory）。
4、先进先出存储器（FIFO）。
5、先进后出存储器（FILO）。
二、存储器分为若干个层次主要原因：
1、合理解决速度与成本的矛盾，以得到较高的性能价格比。
磁盘存储器价格较便宜，可以把容量做得很大，但存取速度较慢，因此用作存取次数较少，且需存放大量程序、原始数据（许多程序和数据是暂时不参加运算的）和运行结果的外存储器。
2、使用磁盘作为外存，不仅价格便宜，可以把存储容量做得很大，而且在断电时它所存放的信息也不丢失，可以长久保存，且复制、携带都很方便。
(2)存储器层次结构依据是什么扩展阅读：
存储器可做处理器，未来装置有望更加轻薄短小：
有一群跨国研究团队做了实验，并真的成功运用存储器执行一般电脑芯片的运算任务，倘若技术成熟，将有望使手机与电脑等装置更加轻薄。
新加坡南洋理工大学、德国亚琛阿亨工业大学和欧洲最大的跨学科研究中心德国尤利希研究中心组成的研究团队发现，在调整算法后，存储器能如英特尔、高通等传统处理器一般，进行运算处理。
目前市面上的装置或电脑都是透过CPU从存储器提取资讯进行运算处理，以二进制0跟1来实现指令，如字母A是用“01000001”这样8位元的形式来处理或纪录。而存储器ReRAM透过不同电阻态代表0或1的数据状态储存资讯，其实还可实现更高基数的数据状态记录。
研究团队就将ReRAM原型（prototype）调整为0、1、2的三进制，透过这样的高基数运算系统可加速运算任务，并于存储器就可进行逻辑运算。也节省了处理器与存储器间数据传输的时间与功耗的消耗。
研究参与人之一、南洋理工大学资讯工程学系助理教授Chattopadhyay解释，这就像一段很长的会话却只用一个极小的翻译器来转换，是一段耗时且费力的过程，团队所做的就是增加这个小型翻译器的处理容量，使其能更有效的处理数据。
⑶ 什么是存储器的分层结构
存储器的分层结构是指微机的存储器系统由寄存器、Cache、主存储器、磁盘、光盘等多个层次由上至下排列组成。分层结构的顶端，存储访问速度最快，单位价格最高，存储容量最小。自上而下速度越来越低，而容量越来越大，单位价格越来越低。
⑷ 什么是存储器的四级存储结构
CPU一级、二级、三级缓存+外部RAM存储器总共是四级存储。
CPU缓存到硬盘，一级比一级快，如果没CPU缓存、内存，直接让CPU读取硬盘的话，CPU会一直等硬盘慢慢地把数据传过来给它处理，这样慢死了。所以先把硬盘上准备处理的数据传到内存等待，最急着处理的就由内存传到CPU缓存里，CPU可以以最高的速度读取要处理的数据。
CPU出现于大规模集成电路时代，处理器架构设计的迭代更新以及集成电路工艺的不断提升促使其不断发展完善。从最初专用于数学计算到广泛应用于通用计算，从4位到8位、16位、32位处理器，最后到64位处理器，从各厂商互不兼容到不同指令集架构规范的出现，CPU 自诞生以来一直在飞速发展。
冯诺依曼体系结构是现代计算机的基础。在该体系结构下，程序和数据统一存储，指令和数据需要从同一存储空间存取，经由同一总线传输，无法重叠执行。根据冯诺依曼体系，CPU的工作分为以下 5 个阶段：取指令阶段、指令译码阶段、执行指令阶段、访存取数和结果写回。
⑸ 简述计算机三级存储体系结构
在计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级。高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题。辅助存储器用于扩大存储空间。
1、高速缓冲存储器
存在于主存与CPU之间的一级存储器， 由静态存储芯片(SRAM)组成，容量比较小但速度比主存高得多， 接近于CPU的速度。在计算机存储系统的层次结构中，是介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。它和主存储器一起构成一级的存储器。高速缓冲存储器和主存储器之间信息的调度和传送是由硬件自动进行的。
2、主存储器（Main memory）
计算机硬件的一个重要部件，其作用是存放指令和数据，并能由中央处理器（CPU）直接随机存取。现代计算机是为了提高性能，又能兼顾合理的造价，往往采用多级存储体系。即由存储容量小，存取速度高的高速缓冲存储器，存储容量和存取速度适中的主存储器是必不可少的。
主存储器是按地址存放信息的，存取速度一般与地址无关。32位（比特）的地址最大能表达4GB的存储器地址。这对多数应用已经足够，但对于某些特大运算量的应用和特大型数据库已显得不够，从而对64位结构提出需求。
3、外储存器
辅助存储器又称外存储器（简称外存）。指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器，此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。
(5)存储器层次结构依据是什么扩展阅读
计算机的主存储器不能同时满足存取速度快、存储容量大和成本低的要求，在计算机中必须有速度由慢到快、容量由大到小的多级层次存储器，以最优的控制调度算法和合理的成本，构成具有性能可接受的存储系统。存储系统的性能在计算机中的地位日趋重要，主要原因是：
1、冯诺伊曼体系结构是建筑在存储程序概念的基础上，访存操作约占中央处理器（CPU）时间的70%左右。
2、存储管理与组织的好坏影响到整机效率。
3、现代的信息处理，如图像处理、数据库、知识库、语音识别、多媒体等对存储系统的要求很高。
⑹ 为什么现代微机的存储系统中采用层次结构
cpu的内部
第一层：通用寄存器堆
第二层：指令与数据缓冲栈
第三层：高速缓冲存储器
第四层：主储存器（DRAM）
第五层：联机外部储存器（硬磁盘机）
第六层：脱机外部储存器（磁带、光盘存储器等）
这就是存储器的层次结构~~~ 主要体现在访问速度~~~
① 设置多个存储器并且使他们并行工作。本质：增添瓶颈部件数目，使它们并行工作，从而减缓固定瓶颈。
② 采用多级存储系统，特别是Cache技术，这是一种减轻存储器带宽对系统性能影响的最佳结构方案。本质：把瓶颈部件分为多个流水线部件，加大操作时间的重叠、提高速度，从而减缓固定瓶颈。
③ 在微处理机内部设置各种缓冲存储器，以减轻对存储器存取的压力。增加CPU中寄存器的数量，也可大大缓解对存储器的压力。本质：缓冲技术，用于减缓暂时性瓶颈。
⑺ 存储器的结构组成
微机系统中主存储器通常由若干存储芯片及相应的存储控制组织而成，并通过存储总线(数据总线、地址总线和控制总线)与CPU及其他部件相联系，以实现数据信息、控制信息的传输。由于存储器芯片的容量有限，实际应用中对存储器的字长和位长都会有扩展的要求。
⑻ 设计层次化存储系统的理论依据是什么
计算机系统中存储层次可分为高速缓冲存储器、主存储器、辅助存储器三级
高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题
辅助存储器用于扩大存储空,即硬盘，光盘等，容量大，但存取数据慢，计算机都是先把辅存中要读的东西放到主存后处理，然后在依据情况是否写回。
主存即为内存，断电信息丢失，但存取数据块，他的容量大小直接影响计算机运行速度。
⑼ 存储器层次结构主要体现在什么地方为什么要分这些层次，计算机如何管理这些层次
cpu的内部
第一层：通用寄存器堆
第二层：指令与数据缓冲栈
第三层：高速缓冲存储器
第四层：主储存器（DRAM）
第五层：联机外部储存器（硬磁盘机）
第六层：脱机外部储存器（磁带、光盘存储器等）
这就是存储器的层次结构~~~ 主要体现在访问速度~~~
① 设置多个存储器并且使他们并行工作。本质：增添瓶颈部件数目，使它们并行工作，从而减缓固定瓶颈。
② 采用多级存储系统，特别是Cache技术，这是一种减轻存储器带宽对系统性能影响的最佳结构方案。本质：把瓶颈部件分为多个流水线部件，加大操作时间的重叠、提高速度，从而减缓固定瓶颈。
③ 在微处理机内部设置各种缓冲存储器，以减轻对存储器存取的压力。增加CPU中寄存器的数量，也可大大缓解对存储器的压力。本质：缓冲技术，用于减缓暂时性瓶颈。