存放指令和数据，并能由中央处理器直接随机存取的存储器，有时也称操作存储器或初级存储器。主存储器的特点是速度比辅助存储器快，容量比高速缓冲存储器大。

主存储器被划分成若干用于存放数据或指令的存储单元。为了区分不同的存储单元，给每一个存储单元分配一个编号，这个编号称为存储单元的地址，因此主存是按地址存取信息的。在主存中，以字节作为编址单位，即一个存储单元的长度为8个二进制位。存储单位的地址编号从0开始，顺序加1 ，是一个无符号二进制整数，一般用十六进制数表示。

一般用随机存储器作主存储器。存取数据的时间与数据所在存储单元的地址无关。主存储器工作时，首先由中央处理器将地址送至存储器的地址寄存器并译码，同时接收由中央处理器发出的"读"或"写"命令。于是，存储器就按照地址译码的输出确定相应的存储单元。如果是读命令，则将存储单元的代码读出并送往代码缓冲寄存器，如果是写命令，代码缓冲寄存器接收新代码，接着写入存储体。为了提高数据的处理速度，存储器的读∕写操作往往按2个字节、4个字节、8个字节、16个字节作为一组同时读出或写入。主存储器采用半导体存储器件。存储芯片是集成电路市场的支柱产品，主要采用MOS存储器。容量大而速度低的外围存储器主要采用磁盘、光盘、磁带等。