cpu不能直接访问存储器

CPU不能直接访问的存储器主要是外存储器，以下是详细解释：

1、外存储器的访问速度：外存储器，如硬盘、光盘、U盘等，其数据传输速度相对较慢，即使是高性能的固态硬盘（SSD），其读写延迟也在毫秒（ms）级别，而现代CPU的运行速度非常快，以GHz为单位进行计算，1毫秒对于CPU来说相当于数百万甚至数十亿个时钟周期，如果CPU直接访问外存储器，将会导致大量的时间浪费在等待数据返回上，严重影响系统的整体性能。

2、存储结构和工作原理：外存储器的存储结构和工作原理与内存有很大的不同，内存是按照地址随机访问的，可以快速地读取和写入数据，而外存储器通常是基于磁道、扇区等物理结构进行存储的，数据的读取和写入需要经过寻道、旋转等机械操作，这使得外存储器的访问速度远远低于内存，传统的机械硬盘需要磁头移动到指定的磁道和扇区才能读取或写入数据，这个过程需要一定的时间，无法满足CPU高速访问的需求。

3、数据缓存和预取机制：为了提高数据访问的效率，CPU通常会采用数据缓存和预取机制，CPU会将经常访问的数据从外存储器提前读取到内存中，并在需要时直接从内存中获取数据，这样可以大大减少CPU等待数据的时间，提高系统的运行效率，如果CPU直接访问外存储器，就无法充分利用这些缓存和预取机制，进一步降低系统的性能。

4、成本和设计考虑：从硬件设计和成本的角度来看，直接让CPU访问外存储器会增加系统的复杂性和成本，外存储器通常需要通过专门的接口和控制器与CPU进行通信，这些接口和控制器的设计和实现需要额外的硬件和软件支持，为了满足CPU高速访问的需求，外存储器的接口和控制器需要具备更高的性能和可靠性，这也会增加系统的成本和复杂度，相比之下，通过内存作为中间层来间接访问外存储器是一种更为简单和经济的解决方案。

由于外存储器的访问速度慢、存储结构和工作原理与内存不同、无法充分利用数据缓存和预取机制以及成本和设计考虑等因素，CPU不能直接访问外存储器，而是通过内存来间接访问外存储器上的数据，这种设计可以提高系统的整体性能和效率，同时也降低了系统的成本和复杂度。

相关问答FAQs

1、问：CPU为什么能直接访问内存而不能直接访问外存储器？

答：因为内存的访问速度比外存储器快得多，能够满足CPU高速运行的需求，内存采用了与CPU相似的半导体存储技术，可以快速地进行数据的读写操作，而外存储器的存储结构和工作原理限制了其访问速度，内存作为CPU与外存储器之间的缓冲层，可以提高数据访问的效率和系统的整体性能。

2、问：外存储器中的数据是如何被CPU使用的？

答：当CPU需要使用外存储器中的数据时，首先会通过总线向内存发送请求，将外存储器中的数据读取到内存中，CPU可以直接从内存中访问这些数据，并进行相应的处理，处理完成后，如果需要将数据保存到外存储器中，CPU会再次通过内存将数据写回外存储器，在这个过程中，内存起到了一个临时存储和缓冲的作用，使得CPU能够高效地访问和使用外存储器中的数据。

小编有话说

CPU不能直接访问存储器中的外存储器部分，这是由多种因素共同决定的，这种设计虽然在一定程度上增加了系统的复杂性，但却大大提高了计算机系统的整体性能和效率，随着技术的不断发展，虽然外存储器的访问速度也在不断提高，但内存作为CPU与外存储器之间的桥梁仍然不可或缺，我们可以期待在存储技术和计算机体系结构的不断创新下，计算机系统能够更加高效地处理和存储数据。