计算机存储系统是计算机组成原理中的核心组成部分，负责数据的存储、访问和管理。它直接关系到计算机系统的性能、效率和可靠性。存储系统通常包括多级存储层次，从高速缓存到主存，再到辅助存储设备，每一级都有其独特的作用和特点。
高速缓存（Cache）作为最接近CPU的存储层，用于暂存频繁访问的数据和指令，以减少CPU等待时间，提升运算速度。其设计基于局部性原理，包括时间局部性和空间局部性。
主存储器（内存）是计算机运行程序时临时存储数据和代码的地方。它比辅助存储设备访问速度快，但断电后数据会丢失。现代计算机通常采用动态随机存取存储器（DRAM）作为主存。
辅助存储设备，如硬盘驱动器（HDD）和固态驱动器（SSD），提供大容量、非易失性存储，用于长期保存数据和程序。尽管访问速度较慢，但它们确保了数据的持久性。
存储系统通过层次化设计，平衡了速度、容量和成本。例如，虚拟内存技术允许操作系统将部分辅助存储空间作为主存的扩展，从而支持运行更大的程序。存储系统还涉及数据一致性、缓存一致性和错误纠正等关键技术，以确保系统服务的可靠性。
计算机存储系统不仅是硬件组件的集合，更是支撑整个计算机系统服务的基础。通过优化存储架构，可以显著提升计算机的整体性能，满足多样化应用需求。
