計算機基礎方面的知識，對於一些非科班出身的同學來講，一直是他們心中的痛，而對於科班出身的同學，很多同學在工作之后，也意識到自身所學知識的不足與欠缺，想回頭補補基礎知識。關於計算機基礎的課程很多，內容繁雜，但無論是相關書籍還是大學課程，都有點脫離工作。特別地，計算機基礎知識體系龐雜，想要從零學習或者復習都耗時耗力。
有鑒於此，本系列文章將帶你更快的補足編程必備基礎知識，涵蓋計算機領域三大基礎知識：計算機組成原理、操作系統、計算機網絡，這些都是大學計算機課程里面最重要的內容。文章對這些內容做了提煉和總結，摒棄了作為程序員不需要掌握的知識。
目的是：
- 幫助大家形成計算機知識的結構體系
- 幫助大家理解計算機底層原理
- 幫助大家在工作實踐中借鑒其中的優秀設計
本篇是計算機組成原理之計算機的存儲器
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1.什么是存儲器
存儲器，顧名思義，是用來儲存物質的。在計算機中，這些儲存的物質就是數據和指令，有了存儲器，計算機就有了記憶功能。
存儲器由一些編號的單元所組成，單元的編號叫做地址。打個比方，存儲器就像是一個大型倉庫，倉庫里面有很多個房間存放着貨物，每個房間都有自己的房號；而存儲器單元好比房間，房間里的貨物好比數據和指令，而單元的編號（地址）就好比房間號，我們的計算機就是根據這個地址來存放或取出數據和指令的。
計算機中的全部信息，包括輸入的原始數據、計算機程序、中間運行結果和最終運行結果都保存在存儲器中。
2.存儲器的分類
按存儲介質來划分，存儲器可分為半導體存儲器和磁存儲器。其中，半導體存儲器存儲的元器件是由半導體組成的，常見的如：內存、U盤、固態硬盤等；磁存儲器，是由表面塗有磁性材料的存儲介質組成的，常見的有：磁帶、磁盤。
按存取方式來分類，可以將存儲器分為隨機存儲器（RAM）、串行存儲器、只讀存儲器（ROM），
3.存儲器的層次結構
在選取計算機的存儲器時，通常需要考慮的因素是存儲器的讀寫速度、存儲容量、價格，我們希望讀寫速度越快越好、存儲容量越大越好、價格則越低越好。有一個專門的單位，用來量化存儲器的性價比——位價。位價綜合地把容量和價格都考慮進去了，它的含義是每比特位的價格，使用位價可以客觀地描述存儲器的性價比。
按照位價和讀寫速度的關系，可以把存儲器划分為幾個層次：緩存、主存、輔存。
緩存指的是CPU里的寄存器以及高速緩存，速度快，位價高。
主存指的主要是計算機里的內存，速度適中，價格適中。
輔存指的是外部儲存設備，如磁盤、U盤、移動硬盤等，速度慢，價格低。
之前文章里已經提到過，CPU是高速運算的，處理速率極快，而存儲器沒有CPU快，傳輸數據和程序到CPU里時速度慢，這會導致CPU經常空轉等待數據傳輸，兩者在速度上是不匹配的。理論上，不考慮價格的話，我們肯定希望緩存越大越好，但是由於位價的存在，緩存不可能做的越大越好，因此才有了這個層次結構。
存儲器的層次結構也可以使用如下圖來表達：
圖示里，CPU與高速緩存是直接通信的，也可以跟主存進行通信。而高速緩存和主存之間也可以相互通信，稱之為緩存-主存層次，除了緩存-主存層次，還有主存和輔存之間的通信，這個通信，CPU是不參與的，稱之為主存-輔存層次。
緩存-主存層次，是在CPU與主存之間增加一層速度快容量小的Cache，目的是解決主存與CPU速度不匹配的問題。有了高速緩存的存在，CPU就可以通過一定的策略，盡可能地去訪問這個高速緩存而不是主存，從而有效提高CPU的利用效率以及計算機的運行速度。CPU選取數據時，首先會從緩存中去取，緩存中沒有的話，再會去取主存中的。
主存-輔存層次，是在主存之外增加輔助存儲器（磁盤、SD卡、U盤等），目的是解決主存容量不足的問題。假設我們運行一個超大型游戲，而內存通常只有8G，此時，就可以把游戲當前使用的數據加載到內存中，把不使用的數據放在輔存中。