計算機系統中的儲存系統
計算機系統中包含各種儲存器，如CPU內部的通用暫存器組、CPU內的Cache（快取記憶體）、CPU外部的Cache、主機板上的主儲存器、主機板外的聯機磁碟儲存器以及離線的磁帶儲存器和光碟儲存器等。不同特點的儲存器通過適當的硬體、軟體有機地組合在一起形成計算機的儲存體系結構。
儲存器的層次結構
儲存器的分類
相聯儲存器
相聯儲存器是一種按內容訪問的儲存器。
其工作原理就是把資料或資料的某一部分作為關鍵字，按順序寫入資訊，讀出時並行地將該關鍵字與儲存器中的每一單元進行比較，找出儲存器中所有與關鍵字相同的資料字，特別適合資訊的檢索與更新。
遮蔽暫存器：遮蔽不參與檢索的欄位；
比較器：將檢索的關鍵字與儲存體的每一單元進行比較，為了提高速度，比較器一般比較多；
匹配暫存器：儲存比較結果；
相聯儲存器可用在高速緩衝器中，在虛擬儲存器中用來作為段表、頁表或快表儲存器。
快取記憶體
快取記憶體用來存放當前最活躍的程式和資料，特點：位於CPU和主存之間；容量一般在幾千位元組到幾兆位元組之間；速度一般比主存快5~10倍，由快速半導體儲存器構成；內容是主存區域性域的副本，對程式設計師來說是透明的。
控制部分：判斷CPU要訪問的資訊是否在Cache儲存器中，名中則直接對Cache儲存器定址；未命中時，按照替換原則將主存中的資訊加入到Cache儲存器。
（2）快取記憶體的地址映像方法
直接映像：
主存的塊與Cache塊的對應關係是固定的，主存中的塊只能存放在Cache儲存器的相同塊號中，因此只要主存地址中的主存區號與Cache中的記錄的主存區號相同，則表明訪問Cache命中。
全相聯映像：
主存與Cache儲存器均分成大小相同的塊，這種映像方式允許主存的任意一塊可以調入Cache儲存器的任意一塊的空間中。
組相聯映像：
這種方式是前兩種方式的折中，具體方法是將Cache中的塊再分組，規定組採用直接映像方式而塊採用全相聯方式
（3）替換演算法 替換演算法的目標就是使Cache獲得儘可能高的命中率。常用演算法有如下幾種：隨機替換演算法、先進先出演算法（FIFO）、近期最少使用演算法、優化替換演算法。
（4）Cache效能分析 Cache的效能是計算機系統性能的重要方面。命中率是Cache的一個重要指標。Cache設計的目標是在成本允許的條件下達到較高的命中率，使儲存系統具有最短的平均訪問時間。
Cache容量越大，則命中率越高隨著Cache容量的增加，其失效率接近0%（命中率接近100%），但是，增加Cache容量意味著增加Cache的成本和增加Cache的命中時間。
（5）多級Cache
在多級Cache的計算機中，Cache分為一級（L1 Cache）、二級（L2 Cache）、三級（L3 Cache）等，CPU訪存是首先查詢L1 Cache，如果不命中，則訪問L2 Cache，直到所有級別的Cache都不命中，才訪問主存。通常要求L1 Cache的速度足夠快，以趕上CPU的主頻
虛擬儲存器
在概念上，可以將主存儲存器看作一個由若干個位元組構成的儲存空間，每個位元組（稱為儲存單元）有一個地址編號，主存單元的該地址稱為實體地址。當需要訪問主存中的資料時，由CPU給出要訪問資料所在的儲存單元地址，然後由主存的讀寫控制部件定位對應的儲存單元，對其進行讀（或寫）操作來完成訪問操作。
虛擬儲存是一種對主存的抽象，使用虛擬地址（由CPU生成）的概念來訪問主存，使用專門的MMU（記憶體管理單元）將虛擬地址轉換為實體地址後訪問主存。
虛擬儲存器實際上是一種邏輯儲存器，實質是對物理儲存裝置進行邏輯化的處理，並將統一的邏輯檢視呈現給使用者。使用者使用時，操作的是虛擬裝置，可以無需關心底層的物理環境，從而可以充分利用基於異構平臺的儲存空間，達到最優化的使用效率。
外儲存器
外儲存器以檔案的形式儲存暫時不用的程式和資料，CPU不能直接訪問外存中的程式和資料，只有將其以檔案為單位調入主存才能訪問。外儲存器主要有磁表面儲存器、光碟儲存器及固態硬碟（採用Flash晶片或DRAM作為儲存介質的儲存器）構成。
磁碟陣列技術
磁碟陣列是由多臺磁碟儲存器組成的一個快速、大容量、高可靠的外存子系統。現在常見的磁碟陣列稱為廉價冗餘磁碟陣列。
儲存區域網
儲存區域網是把一個或多個伺服器與多個儲存裝置連線起來，每個儲存裝置可以是RAID、磁帶備份系統、磁帶庫和CD-ROM庫等。
這樣的網路不僅解決了伺服器對儲存容量的要求，還可以使多個伺服器之間共享檔案系統和輔助儲存空間，避免資料和程式程式碼的重複儲存，提高輔助儲存器的利用率。