Память компьютера предназначена для кратковременного и долговременного хранения информации – кодов команд и данных. Информация в памяти хранится в двоичных кодах, каждый бит – элементарная ячейка памяти – может принимать значения «0» или «1». Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, однозначно её идентифицирующий. [2]

Всем компьютерам требуется память нескольких видов. Память нужна как для исходных данных, так и для хранения полученных результатов. Она необходима для взаимодействия с периферией компьютера. [1]

Классификацию памяти применительно к РС можно сформулировать так:

-    внутренняя память – электронная (полупроводниковая) память, устанавливаемая на системной плате или на платах расширения;

-    внешняя память – память, реализованная в виде устройств с различными принципами хранения информации и обычно с подвижными носителями. В настоящее время сюда входят устройства магнитной (дисковой и ленточной) памяти, оптической и магнитооптической памяти. Устройства внешней памяти могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в отдельных корпусах.

Для процессора непосредственно доступной является внутренняя память, доступ к которой осуществляется по адресу, заданному программой. Для внутренней памяти характерен одномерный (линейный) адрес, который представляет собой одно двоичное число определённой разрядности. Внутренняя память подразделяется на оперативную, информация в которой может изменяться процессором в любой момент времени, и постоянную, информацию которой процессор может только считывать. Обращение к ячейкам оперативной памяти может происходить в любом порядке, причём как по чтению, так и по записи, и оперативная память называется памятью с произвольным доступом - Random Access Memory (RAM) – в отличие от постоянной памяти (Read Only Memory, ROM). Внешняя память адресуется более сложным образом – каждая её ячейка имеет свой адрес внутри некоторого блока, который, в свою очередь, имеет многомерный адрес. Во время физических операций обмена данными блок может быть считан или записан только целиком. В случае одиночного дискового накопителя адрес блока будет трёхмерным: номер поверхности (головки), номер цилиндра и номер сектора. В современных накопителях этот трёхмерный адрес часто заменяют линейным номером – логическим адресом блока, а его преобразованием в физический адрес занимается внутренний контроллер накопителя. Поскольку дисковых накопителей в компьютере может быть множество, в адресации дисковой памяти участвует и номер накопителя, а также номер канала интерфейса. С такой сложной системой адресации процессор справляется только с помощью программного драйвера, в задачу которого в общем случае входит копирование некоторого блока данных из оперативной памяти в дисковую и обратно. Дисковая память является внешней памятью с прямым доступом, что подразумевает возможность обращения к блокам в произвольном порядке. Память на ленточных носителях имеет самый неудобный метод доступа – последовательный. В ней информация хранится также в виде блоков фиксированной или переменной длины, и в пределах одного носителя эти блоки имеют последовательные адреса. Для доступа к какому-либо блоку устройство должно найти некоторый маркер начала ленты (тома), после чего последовательным холостым чтением блока за блоком дойти до требуемого места и только тогда производить сами операции обмена данными. С такими неудобствами мирятся только потому, что ленточные носители являются самым дешёвым хранилищем для больших объёмов информации, к которой не требуется оперативного доступа.

Для подсистемы памяти важными параметрами являются следующие:

-    объём хранимой информации. Максимальный (в принципе неограниченный) объём хранят ленточные и дисковые устройства со сменными носителями, за ними идут дисковые накопители, и завершает этот ряд оперативная память;

-    время доступа – усреднённая задержка начала обмена полезной информацией относительно появления запроса на данные. Минимальное время доступа имеет оперативная память, за ней едёт дисковая и после неё – ленточная;

-    скорость обмена при передаче потока данных (после задержки на время доступа). Максимальную скорость обмена имеет оперативная память, за ней идёт дисковая и после неё – ленточная;

-    удельная стоимость хранения единицы данных – цена накопителя (с носителями), отнесённая к единице хранения (байту или мегабайту). Минимальную стоимость хранения имеют ленточные устройства со сменными носителями, их догоняют дисковые накопители, а самая дорогая – оперативная память.

Кроме этих параметров имеется и ряд других характеристик – энергонезависимость (способность сохранения информации при отключении внешнего питания), устойчивость к внешним воздействиям, время хранения, конструктивные особенности (размер, вес) и т. п. У каждого типа памяти имеются различные реализации со своими достоинствами и недостатками.

Внутренняя и внешняя память используются существенно различными способами. Внутренняя (оперативная и постоянная) память является хранилищем программного кода, который непосредственно может быть исполнен процессором. В ней хранятся и данные, также непосредственно доступные процессору  (а, следовательно, и исполняемой программе). Внешняя память обычно используется для хранения файлов, содержимое которых может быть произвольным. Процессор (программа) имеет доступ к содержимому файлов только опосредованно через отображение их (полное или частичное) в некоторой области оперативной памяти. Исполнить программный код или обратиться к данным непосредственно на диске процессор не может в принципе. То же относится, естественно, и к ленточной памяти. [2]

Основная память – это память, к которой компьютер или микропроцессор может сразу непосредственно обратиться. Чтобы ни хранилось в основной памяти, оно может быть немедленно использовано для обработки. Такую память часто называют оперативной памятью (ОЗУ), потому что процессор может обратиться к ней в любой момент времени. Доступ к этой памяти осуществляется при использовании адресной шины или портов ввода-вывода компьютера. Так как любая часть этой памяти, любой её байт может быть прямо найден в любой случайный момент времени – её часто называют памятью с прямым доступом или Random Access Memory (RAM). [1]

Оправдывая своё имя, основная память обеспечивает наименьшие временные затраты. Доступ к информации в памяти несложен, однако существует предел используемого объёма. [1] Оперативная (основная) память компьютера используется для хранения данных во время вычислений. Информация, записанная в оперативную память, будет потеряна при выключении питания.

Требования, предъявляемые к основной памяти:

-   большой (для электронной памяти) объём, исчисляемый единицами, десятками и даже сотнями мегабайт;

-   быстродействие и производительность, позволяющие реализовать вычислительную мощность современных процессоров;

-   высокая надёжность хранения данных – ошибка даже в одном бите в принципе может привести к ошибкам вычислений, и к искажению и потере данных, иногда и на внешних носителях. [2]

Объём оперативной памяти определяет, сколько информации может обработаться без обращений к жёсткому диску, что, естественно, повышает скорость вычислений. [3]

В каждый момент времени для вычислений требуется незначительный участок оперативной памяти. Остальная её часть используется для хранения данных, которые «скоро могут понадобиться». Поэтому в компьютеры устанавливаются сверхбыстродействующие микросхемы памяти, в которых и выполняется основной объём операций. Эту память называют КЭШ’эм. [3]

Кэш-память (Cache Memory) – сверхоперативная память (СОЗУ), является буфером между ОЗУ и его «клиентами» - процессором (одним или несколькими) и другими абонентами системной шины. Кэш-память не является самостоятельным хранилищем; информация в ней неадресуема клиентами подсистемы памяти, присутствие кэша для них «прозрачно». Кэш хранит копии блоков данных тех областей ОЗУ, к которым происходили последние обращения, и весьма вероятное последующее обращение к тем же данным будет обслужено кэш-памятью существенно быстрее, чем оперативной памятью. От эффективности алгоритма кэширования зависит вероятность нахождения затребованных данных в кэш-памяти и, следовательно, выигрыш в производительности памяти и компьютера в целом. [2]

Современные компьютеры имеют так называемый двухуровневый КЭШ: часть сверхоперативной памяти (внутренний КЭШ) расположена на одном кристалле с процессором, а часть (внешний КЭШ) – представляет собой отдельные микросхемы памяти. Эти микросхемы могут быть установлены поштучно, «россыпью» в специальные разъёмы, либо быть смонтированными на небольших платках.

На жёстком диске (HDD) хранятся как программы, так и пользовательская информация (результаты работы, справочные данные, аудио- и видеофрагменты и т. п.). Тип жёсткого диска определяет как объём информации, которую можно хранить в компьютере, так и скорость её записи/чтения. Компьютер может комплектоваться двумя и более жёсткими дисками. [3] В настоящее время на новых компьютерах устанавливаются диски ёмкостью десятки и сотни гигабайт.