存储器是操作系统管理的重要资源之一，存储器中为CPU存放指令和数据，存储器是一个线性的字节数组，CPU能够在一个常数时间内访问每个存储器位置。
存储区是一个具有不同层次，成本，访问时间的存储设备的层次结构，CPU寄存器保存着最常用的数据，<靠近CPU内部的小的，速度较快的高速缓存存储器，作为一部分存储相对较慢的主存储器中的数据和指令的缓冲区>。以上说法可能有点抽象，这么说吧，因为现在CPU运算速率是相当快的，而直接从内存中访问数据的速度却是是相当慢的，靠近CPU的高速缓存，就是解决这一矛盾的，在CPU运算器期间，高速缓存提前获取内存中的部分指令和数据，CPU运算完后，可以先从高速缓存中找数据，访问高速缓存的速度相比于内存更快，要是在高速缓存中找不到数据，CPU就访问内存，找需要的数据。这下应该理解那句话的意思了。除了高速缓存，接下来就是主存，再就是磁盘，现在还有一种相比于磁盘更快一点的存储设备，是固态硬盘，访问速度慢与主存。按照存储器这样的出现介绍顺序，访问速度越慢的存储器，价格越低廉，容量越大。访问速度越快的，价格约昂贵，容量越小。其中局部性好的存储器，访问速率越快。
- 随机访问存储器
随机访问存储器分为静态存储器（SRAM）和动态存储器（DRAM）。静态相比于动态访问速度更快。SRAM用来作为高速缓存的存储器。DRAM作为主存的存储器。
只要有供电，SRAM就会保持稳定，与DRAM不同，不需要刷新，SRAM的存取比DRAM快，SRAM对诸如光和噪音这两样的干扰不敏感，代价是SRAM单元比DRAM单元使用更多的晶体管，因而密集度低，而且更贵，功耗更大。
- 内存模块
每个DRAM被连接到某个被称为内存控制器的电路，这个电路可以一次传送w位到每个DRAM芯片或者从DRAM芯片传送w位。DRAM芯片被封装到内存模块。DRAM中含有多个超单元，每个超单元存储主存的一个字节，而用相应超单元地址为（i, j）的八个超单元来表示主存中字节地址A处的64位字，当要取出内存中地址A中的一个字，内存控制器将A转换成超单元地址（i,j），并将发送到内存模块，然后内存模块再将i和j广播到每个DRAM，作为响应，每个DRAM输出它的（i,j）超单元的八位内容，模块中的电路收集这些输出，并把他们合成64位子，返回给内存控制器。通过多个内存模块连接到内存控制器，能汇聚合成内存，
- 访问主存
数据流通过称为总线的共享电子电路在处理器和DRAM主存之间来来回回，当有读写事件发生时，就会产生总线事务。读事务，主存将数据传给CPU，写事务，CPU传数据到主存。
总线是一行并行的导线，能携带地址，数据和控制信号。取决于总线的设计，数据和地址信号可以共享同一组导线，也可以使用不同的。
- 磁盘存储
磁盘是广为应用的保存大量数据的存储设备，容量可以超级大，读数据的速度相比于DRAM，慢10万倍，相比于SRAM慢100万倍。
磁盘构造：磁盘由盘片构成，每个盘片有两面或者称为表面，表面覆盖有磁性记录材料，盘片中央有一个旋转的主轴。磁盘通常由一个或者多个这样的盘片组成。每个盘片有一组成为磁道的同心圆组成，每个磁道被划分成一组扇区。每个扇区包含一组数据位。扇区由一些格式化位分隔开。
CPU使用一种称为IO映射的技术来向IO设备发送命令，在使用内存映射IO的系统中，地址空间中有一快＝块地址是专门为IO设备通信保留的，每个这样的地址称为IO端口，当一个设备连接到总线时，他与一个或多个端口相关联。
磁盘控制器是专门用来访问磁盘的，CPU向磁盘控制器发送访问命令，然后CPU会执行其他的指令，不会等到磁盘控制器返回数据，因为CPU处理时钟是1ns，而磁盘访问速度是毫秒级的，在控制器访问磁盘期间，CPU可以执行千万条指令。所有控制器可以执行读或者写总线事务，不需要CPU干涉这一过程，当扇区中的数据安全到达主存后，控制器通过给CPU发送一个中断信号，这会导致CPU暂停当前的工作，跳转到操作系统例程，这个程序会记录下IO已经完成，然后将控制返回到被中断的地方。处理内存中从磁盘访问的数据。这种数据传送就是DMA，即直接内存访问机制。
- 固态硬盘
固态硬盘是一种基于闪存的存储技术。一个SSD封装有一个或者多个闪存芯片或者闪存翻译层组成，读SSD相比于写要快！
- 局部性
一个编写良好的计算机程序常常具有良好的局部性。他倾向于其他最近引用过的数据项的数据项，或者最近引用过的数据项本身，这种倾向性就是局部性原理。局部性分为时间局部性和空间局部性。一个良好的时间局部性的程序，被引用过一次的内存位置很可能在不远的将来再被多次引用，在一个空间局部性良好的程序中，如果内存位置被引用了一次，那么程序很可能在不远的将来引用附近的内存位置。
重复引用相同变量具有良好的时间局部性。
对于具有步长为k的应用模式的程序，步长越小，空间局部性越好。
对于程序指令来说，循环有好的事件和空间局部性，循环体越小，循环迭代次数越多，局部性越好。