前言
存儲器就是帶存儲功能的部件，它是馮諾依曼體系裡必不可少的組成部分。
在馮的模型中我們把存儲器抽象成一個了整體，而在現代的計算機中，存儲體系是采用的分層的政策。
下面從與CPU關系緊密程度的順序來詳細介紹。
寄存器
這是速度最快的存儲器了，延遲小于CPU的時鐘周期。位于CPU内部，與内部內建電路直接連接配接。通常是以寄存器堆（RegisterFile）的方式存在。下圖就是32位寄存器堆，可以看到它有位址線，資料線，讀寫控制，以及CLK信号。
高速緩存器(Cache)
這是為了解決記憶體與CPU之間讀寫速度差異過大而設定的緩存結構。Cache本身是SRAM(static RAM)，這種結構是不用定期重新整理的，而且讀寫速度很快。從下圖可以看到，一個SRAM存儲單元裡，有兩個P型mos管，4個N型mos管，通過WL來控制外部是否能通路該單元，通過BL，BLB來傳送讀寫資料資訊。這麼複雜的結構竟然隻儲存一個比特的資料，難怪它這麼貴。
它在使用的時候，可以看做一個表。如果采取直接映射的方式，就是類似下圖這樣，每個表項存了連續的16個位元組的内容，舉個例子，現在CPU要通路4021H的位址，這時候就cache miss了，然後就去主存取資料來，因為是4位元組對齊的，取得位址實際上是從4020開始取，取16個位元組，存到表項2中，并且有效位置1，标簽寫入40H。
不過，為了提高cache hit率，這種直接映射的方式就淘汰了，改為組相連的方式，組相連就是把原來的表項分為并列的若幹組，這樣有效的減少了cache的替換次數，不過這樣帶來的一個新的問題，就是現在替換的目标不再是唯一的了，可以選擇替換，是以替換政策也是一個提升性能的點，當然最好的還是LRU了。
下圖是Core i7的cache結構，其中L1級的兩個cache采用的是8路組相連，L2也是8路組相連，指令和資料放一起，L3是16路組相連，指令和資料放一起。
主存(RAM)
主存是DRAM(dynamic RAM)結構，這種結構采用電容沖放電來儲存資訊，而且需要定期重新整理來保證電容上的電荷。其實可以根據實作技術的不同，把DRAM分為兩種，SDR SDRAM和DDR DRAM。後者就是Double Data Rate技術，也就是會在一個周期裡讀出兩個資料。
下圖的紫色部分就是一片DRAM，其中每個存儲單元都是由一個MOS管和一個電容構成的，顯然比SRAM簡單多了。
DRAM的工作方式是怎麼樣的呢？下圖，我們可以看到，CPU向位址總線發送位址後，主存的控制器收到位址，就先轉給行位址解析器，這裡可能同時會由預充電發生，然後找到目标單元所在的行，并把整行資訊在放大之後都存到Sense Amplifiers中去（暫且就把它看做一個緩存的地方），然後主存控制器又将列位址發送到列位址解析器，這樣列選擇之後，就會将目标位址的内容送入資料緩存(Data I/O Buffers)中，而通路記憶體通常不會隻讀一個數，而是讀多個數，這些數都會被依次送入到資料緩存中。剛剛講了一個預充電的過程，它隻有在行緩存的資訊是無用的時候，會預充電，以便将行緩存的内容清除。
分析一個記憶體的性能，要同時考慮訪存延遲和訪存帶寬，如果一個人使勁吹訪存帶寬，其實是沒道理的。
總結。存儲器的性能發展較之CPU來說，可以算是沒有多大進步，買記憶體條SDRAM,DDRRAM，如果是因為記憶體容量不足可以買DDRRAM，如果是速度那就買SDRAM。其實這個言論也隻局限于理論，現在有些機器可能對DDRRAM支援比較好，另外追求速度更可靠的方式應該從CPU或者SSD考慮。
外存
硬碟，優盤。它們就不是随機存取了，通常都是機械的方式，是以速度很慢。
存儲容量的計算
硬碟、優盤廠商喜歡用1kb = 1000b的換算方式，而計算機裡是1kb = 2^10b的換算方式，是以買回來的優盤明明是4Gb結果隻有3.7Gb。
為此，國際标準組織搞了個新标準，來區分計算機裡的k,m,g機關字首。1kib，表示2^10b，而1kb，表示1000b。
擴充閱讀
每個程式員都應該知道的一些延遲資料
Latency Comparison Numbers
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L1 cache reference 0.5 ns
Branch mispredict 5 ns
L2 cache reference 7 ns 14x L1 cache
Mutex lock/unlock 25 ns
Main memory reference 100 ns 20x L2 cache, 200x L1 cache
Compress 1K bytes with Zippy 3,000 ns 3 us
Send 1K bytes over 1 Gbps network 10,000 ns 10 us
Read 4K randomly from SSD* 150,000 ns 150 us ~1GB/sec SSD
Read 1 MB sequentially from memory 250,000 ns 250 us
Round trip within same datacenter 500,000 ns 500 us
Read 1 MB sequentially from SSD* 1,000,000 ns 1,000 us 1 ms ~1GB/sec SSD, 4X memory
Disk seek 10,000,000 ns 10,000 us 10 ms 20x datacenter roundtrip
Read 1 MB sequentially from disk 20,000,000 ns 20,000 us 20 ms 80x memory, 20X SSD
Send packet CA->Netherlands->CA 150,000,000 ns 150,000 us 150 ms
Notes
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1 ns = 10^-9 seconds
1 us = 10^-6 seconds = 1,000 ns
1 ms = 10^-3 seconds = 1,000 us = 1,000,000 ns