随机访问存储器是指存储器中每个单元的存取时间与存储单元的物理位置无关。这种存储器根据地址译码结果选择某个单元进行读写，对于一个存储器芯片来说，所有单元的地址位数一样，所以每个单元的地址译码所花时间一样。从这个角度来说，这种存储器中每个单元的存取时间与存储单元的物理位置无关。

这种存储器的原始信息一旦被写入，在程序执行过程中，只能对其内容进行读出，而不能写入。只读存储器通常用来存放固定不变的信息。

靠触发器的双稳态的正负反馈电路存储信息，因而速度快，是非破环性读出，但电路中元器件多，因而集成度小，适合做高速小容量的高速缓冲存储器Cache。

靠电容存储电荷来保存信息。若电容上存有足够多的电荷表示存“1”，电容上无电荷表示存“0”。是破坏性读出，读后需要再生，而且需要定时刷新。

DRAM芯片中，MOS管栅极电容上的电荷会被逐渐放电，只能维持1~2ms，因此，即使电源不掉电，也会自动消失。所以需要每隔2ms对存储单元进行充/放电，以恢复原来的电荷。这个称为刷新。

电源掉电后，存储器中的信息全部消失，如：高速缓存Cache、主存中的RAM等。反之称为非易失性存储器，如：ROM、磁盘、磁带等。

已知要访问的内容，通过比较器，对各单元的内容与要访问的内容进行比较来查询访问。

存取时间Ta是执行一次读操作或写操作的时间。分为读出时间和写入时间。读出时间为从主存接受到有效地址开始到数据取出有效为止的时间；写入时间是从主存接受到有效地址开始到数据写入被写单元为止的时间。

存储周期Tm是指存储器进行连续两次独立的读或写操作所需的最小时间间隔。

每秒钟从存储器进/出信息的最大数量。假设存储周期为50ns，每个存储周期最多可存取64位数据，则带宽为1.28Gb/s。

一个存储芯片的容量往往满足不了计算机对存储容量的要求，所以需要将一定数量的芯片按一定方式连接成一个完整的存储器。在访问某个字时，必须“选中”该字所在的芯片，而其他芯片不被“选中”，控制芯片是否被选中的信号即片选信号。

DRAM芯片采用二维译码方式，为了减少引脚个数，把行地址和列地址用同一组地址引脚线分时进行传送。靠行地址选通信号和列地址选通信号来区分在地址引脚线上传送的是行地址还是列地址。

DRAM芯片中，行地址选通信号有效时，说明在地址引脚线上传输的是行地址信号。

DRAM芯片中，列地址选通信号有效时，说明在地址引脚线上传输的是列地址信号。

由厂家在生产过程中一次形成的。即，信息已经完全固化在芯片中，无法修改。结构类似于字片式RAM，没有写入机构。这类ROM适合于大批量生产。

可编程只读存储器，在使用时由使用者专门一次写入，以后再也不能改变。

可擦除可编程只读存储器，可以用特殊的装置反复擦除和重写。一般将芯片放在紫外线下照射15-20分钟，信息全部擦除。

电可擦除可编程只读存储器，使用电可擦除技术（加高电压擦除），可擦除个别单元。 写操作比读操作化更多的时间。集成度比EPROM低，而且更贵。

是一种新型的非易失性存储器。不像RAM那样需要电源支持才能保存信息，又像RAM一样具有可写性。在某种低电压下，其内容可读不可写，此时类似于ROM；在一种高电压下，信息可更改或删除，这时又类似于RAM。常用于存储主板BIOS程序，或数码相机和优盘中。

具有不同代码的位的个数叫码字间的“距离”。一种码制可能有若干个码字，各码字间的最小距离称为“码距”。

主要用于存储器中数据存取校验，将数据按某种规律分成若干组，对每组进行相应的奇偶检测。最终比较时，按位进行异或操作，根据异或操作结果，确定在哪一位发生了差错。

多模块存储器中包含多个小体，但每个体有其自己的MAR、MDR和读写电路，可独立组成一个存储模块。根据不同的编址方式可分为连续编址和交叉编址。

也称交叉编址，低位表示存储器模块号，高位表示存储器模块内地址，使地址交叉分散在各模块内。

也称连续编址，主存地址高位表示存储器模块号，低位表示存储器模块内地址，使地址在同模块内连续编址。

在CPU和主存之间的一个高速小容量的存储器，在访问主存前先到该存储器访问。如果将当前正在访问的那个存储单元所在的主存块放到该存储器中，根据程序访问的局部化特性，这个主存块中的信息应该是最近经常要访问的，所以不必再到主存去访问，这样就可很快得到所要的信息。

对大量程序调查的结果发现，程序在执行过程中产生的访存要求，其地址具有局部化特性。也就是说，在一个小的时间段内，存储器访问的地址大多在一个局部空间内。体现在时间和空间两个方面，可分为时间局部性和空间局部性两种。

时间局部性是指刚刚被访问的单元很可能在一个很短的时间内被再次访问。

空间局部性是指刚刚被访问的单元的临近单元很可能不久也会被访问。

在快速的缓存中得到信息的概率。如，在总共100次访问中，能在Cache中访问到信息的次数为99次，则命中率为99%。

在命中情况下的访问时间。包括两部分：判断是否命中的时间、在上层快速存储器中的访问时间。

有些中文书翻译成“缺失率”或“失效率”。就是指没有命中的概率。如，在总共100次访问中，能在Cache中访问到信息的次数为99次，则失靶率为1%。

在失靶情况下的访问时间。包括三部分：判断是否命中的时间、从慢速存储器中取出一块替换到快速存储器的时间、在上层快速存储器中的访问时间。

主存和Cache之间进行信息交换的单位。把主存和Cache分成大小相等的块，访问某个主存单元时，就把这个单元所在的一个主存块调到Cache，根据程序访问的局部性特点，在随后的一段时间内，CPU很可能要经常访问这个主存块，因为该主存块已调到Cache，所以就不需访问主存了。

Cache也要按照和主存块同样的大小划分成Cache槽（Slot）或Cache行（Line）。这样，在Cache和主存之间进行信息交换时，总是把一个主存块放到Cache的一个槽或行中。有些教科书也称为Cache项(Entry)。

把主存的每一块映射到一个固定的Cache槽中。也称模映射 (Module Mapping)，因为“主存块号”和“Cache 槽号”存在模映射关系。 即：Cache槽号=主存块号 mod Cache槽数

每个主存块可装入到Cache的任一槽中。每个槽的标志字段指出了该槽的信息取自主存的哪个块。

结合了直接映射和全相联映射的特点。其基本思想是，将Cache所有槽分组，把主存块映射到特定Cache组的任一槽中。也即：组间模映射、组内全映射。其映射关系为： Cache组号=主存块号 mod Cache组数

在计算机系统中，同时使用多个层次的Cache。例如：在CPU和主存之间设置两级Cache： L1 Cache 和 L2 Cache。一般L1 Cache在CPU片内，并且是数据Cache和代码Cache分离的。

专门用来存放数据信息的高速缓冲存储器。

专门用来存放指令代码的高速缓冲存储器。也称指令Cache。

指数据和指令分开存放在各自的数据Cache和指令Cache中。

是一种替换算法，其基本思想是：总是把最先调入的一块先替换掉。

是一种替换算法，其基本思想是：总是把最近最少用的一块先替换掉。

即每次写入Cache时也同时写入主存，主存与Cache始终保持一致性。这种方式比较简单，能保持主存与Cache副本的一致性，但要插入慢速访存操作，而且有些写入过程有可能是不必要的，例如中间结果的写入操作。

在使用写直达（Write Through）方法处理写操作时，为了减少每次写主存的时间，在Cache和主存之间加一个写缓冲，这样，不必每次都写主存，而只要写到一个快速的写缓冲就行了。当发生一次写操作时，CPU同时写Cache和写缓冲，然后由存控将缓冲内容写到主存。

先暂时只写入Cache有关单元，并用标志予以注明，直到该块内容需从Cache中替换出来时，才一次写入主存。这种方式不在快速写入Cache中插入慢速的写主存操作，可以保持程序运行的快速性；但在写回主存前，主存中内容失效，主存与Cache 内容不一致，有可能导致工作失误。

虚拟存储器是一种存储管理机制，在采用虚拟存储器的系统中，每个作业运行时，可以只装入当前执行到的一部分到内存，让而暂时执行不到的另一部分放在磁盘上，当需要用到时再从磁盘装入到主存，这样使得在很小的主存空间能运行一个比它大的作业。用户编程时可以不用考虑主存容量的限制。也就是说，用户编写程序时用到的逻辑地址空间可以比主存地址空间大。对用户来说，好象计算机系统具有一个容量很大的主存储器，称为“虚拟存储器”。

通常把主存储器称为物理存储器。

通常把用户编写程序时所用的地址称为虚拟地址，或称为逻辑地址。每个程序都在同一个虚拟地址空间中编写程序。虚拟地址的位数确定了虚拟地址空间的大小。例如：如果虚拟地址为32位，则虚拟地址空间大小为232。

为了实现虚拟存储器，通常把虚拟地址空间划分为若干等长的块，每块称为一页(Page)。操作系统在加载程序时，按页为单位进行内存分配。每页按顺序进行编号，从第0页开始。虚拟地址空间所包含的页数决定了虚页号的位数，虚拟地址的高位部分为虚页号。

页内偏移量是指需访问的逻辑地址位于当前页的哪个位置。页面大小决定了页内偏移量的位数，例如：如果一个虚拟页的大小为2K字节，那么，页内偏移量就是11位。它在虚拟地址的低位部分。

主存储器地址称为物理地址，也称主存地址。

有些书把页框(有时也翻译为页帧)称为物理页。操作系统在管理内存时，按页为单位进行内存分配。其具体做法就是，把主存储器分成固定长且比较小的存储块(称为页框，page frame)，每个进程也被划分成等长的固定长度程序块。这样，对进程进行存储分配时，将一个程序块（即虚拟页）装到一个可用的存储块（页框）中。

把主存空间分成固定长的小存储块(称为页框，page frame)，从0开始按顺序编号，该编号就是物理页号，也称为页框号或实页号。物理地址的高位部分是实页号。

把程序中的虚拟地址转换为物理地址的过程称为地址变换或重定位。

在采用虚拟存储器的系统中，程序员都在一个同样的虚拟地址空间中写程序。在程序装入系统运行时，操作系统按照某种存储管理机制（分段、分页、段页）把用户程序的一部分或全部放到内存中，并把存放的物理地址信息记录到段表或页表中，以建立虚拟地址空间和物理地址空间的映射。实现这种映射的过程称为程序重定位，它建立了逻辑地址和物理地址的映射关系，实现了逻辑地址向物理地址的转换。所以，重定位和地址转换是同一个概念。 有两种重定位方式：一种方式通过链接程序或加载程序进行地址转换而实现程序重定位，这种方式下，程序执行时每条指令中的地址已经是物理地址，称为静态重定位；另一种方式是在程序执行过程中由硬件实现地址转换，称为动态重定位。

每个进程有一个页表，记录该进程的每个虚拟页存放在主存的哪个页框中，或在辅存哪个地方。页表中一般有装入位、修改位、替换控制位、访问控制位、实页号等。

每个进程有一个页表，页表在主存中的首地址被记录在一个特殊的寄存器中，这个特殊寄存器被称为页表基址寄存器，简称页表寄存器。

用来表示对应的虚页是否装入主存并有效，也称为装入位。若该位为“1”，表示该页在主存中并且没有被淘汰。若该位为“0”，则说明该页不在主存，发生了“缺页”异常。

用来表示对应的虚页在主存期间是否被修改过。若该位为“1”，则表明该页已被修改过，淘汰时必须将该页写回到磁盘。若该位为“0”，则表明该页未被修改过，淘汰时不需要将该页写回到磁盘。有些作者或系统把它称为“脏位Dirty bit”。

用来表示对应虚页的使用情况，据此可以了解该页是最近经常被访问还是很少被访问，因而决定是否马上被替换。所以，也称为替换控制位。

用来表示该虚页的读写权限。例如，代码段所在虚页的访问方式一般是“执行/只读”；共享数据段所在虚页一般是“只读”；私有数据段所在虚页一般是“可读可写”。也称为访问控制位或存取权限位。

需要访问的虚页不在内存中时，则发生“缺页”异常。通过检查“有效位”就可以判断是否“缺页”。

缺页时，需要把所缺页面从磁盘调到主存中，这个过程称为“页面换入”（或磁盘调入）；当需要从主存淘汰一页到磁盘时，称为“页面换出”（或调出磁盘）。页面换入/换出称为交换(swapping)或页面调度(paging)。

只有当发生“缺页”时才换入页面的这种策略称为按需调页。所有现代计算机系统使用得都是这种策略。

指最近最少使用的页。通过检查“使用位”可以找到LRU页。

用一个特殊的Cache来跟踪记录最近用过的页表表项。因为页表表项主要用于地址转换，所以把这种特殊的Cache称为转换后援缓冲器(Translation-Lookaside Buffer-TLB)。因为在TLB中查找页表项，速度很快，所以也称TLB为快表。TLB通常很小，在高端机器中也通常不超过128~256项，一般用全相联方式，中等性能机器多用小的组相联方式。

分页式虚拟存储器的主要思想是，把主存储器分成固定长且比较小的存储块(称为页框，page frame)，虚拟地址空间也被划分成等长的程序块（称为页，page）。操作系统把当前用到的页装入到空闲的主存存储块中。所以分页方式是按固定长的页进行分配和调度的。逻辑地址由页号和页内偏移量组成。

分段式虚拟存储器与分页式不同。分页式使用固定大小的块进行管理，而分段方式采用变长块的机制管理存储器。“段”是按照程序的逻辑结构划分而成的多个相对独立的部分。例如，过程、子程序、数据表、阵列等。操作系统在进行虚拟空间和主存空间对应时，按程序中实际的段来分配主存空间，每个段在主存中的起始位置记录在段表中，并附以“段长”项。段表本身也是主存中的一个可再定位段。一个大程序有多个代码段和多个数据段构成。逻辑地址由段号和段内地址组成。

分段和分页相结合的方式。程序按独立模块分段，段内再分成固定大小的页，主存分配时仍以页为基本单位。用段表和页表（每段一个）进行两级定位管理。逻辑地址由段地址、页地址和偏移量三个字段构成。根据段地址到段表中查阅与该段相应的页表指针，转向页表，然后根据页地址从页表中查到该页在主存中的实页号，与偏移量相加得到物理地址。

进程是程序在系统中的某个数据集合上的一次动态运行。当你运行一个程序，就启动了一个进程，同一个程序在不同的数据集上运行构成不同的进程。进程是操作系统进行资源分配的单位。当某一个进程占用CPU执行，则该进程是活动进程(Active process)，否则是非活动进程 (Inactive process)。操作系统通过把进程的状态装入到相应的状态单元来使某个进程被激活。有两类进程：系统进程和用户进程。

凡是用于完成操作系统各种功能的进程就是系统进程，也称为内核(Kernel)进程、管理(Supervisor)进程。此时，处理器所处的模式称为管理模式(Supervisor Mode)，或称管理程序状态，简称管态、管理态、核心态。

非操作系统功能的进程称为用户进程，当系统运行用户进程时，处理器的模式就是用户模式，或称用户状态、目标程序状态，简称为目态。

系统调用用来使CPU从用户态转换到管理态。系统调用是一条专门的特殊指令，执行这种指令后，CPU就调出特定的操作系统内核模块进行执行，进入管理态。在管态下，操作系统可以执行专门的管态指令（或称特权指令，用户程序不能使用这些指令）来对一些用户进程不能访问的CPU状态进行读写。

异常返回指令用于从操作系统内核进程返回到用户进程。通过系统调用进入操作系统内核时，需保留系统调用后面一条指令的地址，所以用异常返回指令返回用户进程时，可以根据该地址进行返回。

虚拟存储器可以实现多道程序运行，也就是说，在一个主存物理空间中同时有多个进程共存。为避免主存中多道程序相互干扰，防止某进程出错而破坏其他进程的正确性，或某进程不合法地访问其他进程的存储区，应对每个进程进行存储保护。存储保护包含两个方面：越界：访问了不该访问的区域；存取违例：进行不该进行的存取操作。

存储器层次结构中信息访问时的失靶类型以及结构的改变对这些失靶类型的影响，可以用一个模型来进行分析。该模型给出的三个失靶类型（强制失靶Compulsory Miss、容量失靶Capacity Miss、冲突失靶Conflict Miss）名称的首字母正好都是“C”，所以称为3C模型。

调入Cache前第一次被用到时，会发生失靶。此时的失靶也被称为冷启动失靶（Cold-start miss）。

由于Cache容量的限制，使得有些块无法继续保存在Cache中而造成失靶。其直接原因就是刚被替换出去的块很快又需要取回来。

这种失靶现象发生在组相联或直接映射Cache中多个块同时竞争同一个位置时。