前言  

         一個計算機包含多種儲存器比如：暫存器、快取記憶體、記憶體、硬碟、光碟等，為啥有這麼多種儲存方式，對於不太瞭解的人，總是覺得雲裡霧裡的，搞不明白原因。

        計算機主要的功能就是運算（cpu），但是要完成一個任務，就要讀取運算指令，並將結果輸出給使用者；因此，指令的儲存、運算過程中中間狀態的儲存、結果的儲存等都需要儲存器。

第一代計算機，接收指令是通過讀取穿孔卡片來實現的，這個穿孔卡片就可以理解為最老的用來儲存命令的儲存器。

理想狀態下，儲存器的執行速度應該快過計算機的運算速度，這樣才可以最大化的利用cpu的計算能力。比如：cpu的運算速度是每秒100條指令，但是如果儲存器的速度是每秒最多能讀取10條指令，那麼cpu就有90%的時間是等待指令； 這樣的儲存器是有的，那就是暫存器，暫存器是和cpu同樣材質製作的，速度和cpu一樣快，當然價格也就和cpu一樣了。

但是如果一臺計算機，儲存器都是暫存器的話，那造出來的計算機，肯定就是天價了，普通人都買不起。計算機的設計著綜合：讀寫速度，空間大小，產品價格等因素採用了分層結構來實現，取了一個性價比最好的方案。

分層結構

如下所示，頂層的儲存器（暫存器）讀寫速度較高，但是空間較小。底層的讀寫（比如硬碟）速度較低，但是空間較大。

暫存器和cpu速度相當，空間比較小在kb級別。      

快取記憶體比暫存器要慢1倍左右，但是空間可以達到MB級別。

記憶體比快取要慢10倍左右，但是空間可以達到GB級別，當前個人電腦一般都不小於4G

硬碟這個速度更慢，比記憶體要慢上萬被，千萬被級別，但是價格也比較偏移，空間也很大。

其他儲存光碟，軟盤，usb外接的其他儲存器，作為硬碟的一個補充，有便於攜帶的優點

總結：計算機的儲存設計的這麼複雜，並不是設計者故意要搞得麻煩，而是要兼顧效能和價格綜合考量的一個因素，如果未來有一個儲存產品，能達到當前暫存器的讀取效能，而又可以做的空間極大，並且價格和硬碟一樣，或者說比硬碟還便宜，且資料是掉電不丟失的話，那麼計算機的儲存結構肯定就被簡化了，直接就只有一個儲存器。

小貼士：現在買電腦時，儲存器上，大家主要關注在了 記憶體大小和硬碟大小，但是從分層結構圖上，可以看出快取大小更加重要，（當然如果廠商公佈暫存器大小的話，這個也要關注）。

暫存器

暫存器是CPU內部用來存放資料的一些小型儲存區域，用來暫時存放參與運算的資料和運算結果，暫存器雖然也能儲存資料，但同記憶體等儲存器相比，暫存器又有自己獨有的用途：其主要是CPU對記憶體中的資料進行處理時，往往先把資料取到暫存器中，而後再作處理，加快直接同記憶體讀取指令和讀寫資料的速度。

快取記憶體

高速緩衝儲存器是存在於記憶體與CPU之間的儲存器，容量比較小但速度比記憶體高得多， 接近於CPU的速度。快取記憶體是是加速讀取速度的一個橋樑（工具）。CPU向記憶體讀取資料時，首先查詢快取區是否有對應資料，如果有則直接讀取，沒有再從記憶體中讀取。快取記憶體中儲存的都是記憶體中的資料，這部分資料是cpu訪問比較頻繁的部分。

系統也會動態管理快取中的資料，如果有資料訪問頻率降低到一定值，就從快取中移除，而將記憶體中訪問更加頻發的資料替換進去。（快取記憶體可以不只一級，可以有多級快取區）

記憶體

這個才是計算機執行過程中的儲存主力，用於儲存 指令（編譯好的程式碼段），執行中的各個靜態，動態，臨時變數，外部檔案的指標等等。

前面提到的暫存器和快取記憶體只是加速儲存速度的中間部件，原始執行檔案肯定都是先加入到記憶體中的，因此記憶體的大小決定了一個可執行程式的最大大小。

舉例：如果記憶體大小是4G，一個程式裝入記憶體需要大於4G空間的話，改程式是無法執行的，當然實際是還要去掉作業系統佔用的記憶體，因此連4G都無法滿足的。（當然現在有了虛擬記憶體，也就是將硬碟的一部分對映為記憶體空間，將不經常訪問的指令放到虛擬記憶體中，這樣其實是支援大於4G的程式的，這裡只是在假設沒有虛擬記憶體的情況下的舉例說明）。

硬碟

硬碟這個東西，大家應該都比較熟悉，其優點是空間大，價格便宜，並且掉電資料不丟失。常常用來儲存需要永久儲存的檔案。