内存储器分类及常用指标

2023-10-22 理论教育版权反馈

【摘要】：在计算机内部，直接与CPU交换信息的存储器称为“内存储器”，简称“内存”，用来存放计算机运行期间所需的信息，如指令、数据等。1）内存的分类按照存取方式，内存可以分为随机存储器和只读存储器两大类。DRAM的特点是集成度高，必须定期刷新才能保存数据，所以速度较慢，通常用作主存；SRAM的特点是存取速度快，制造成本高，主要用作高速缓冲存储器。图2.6存储单元的地址和内容衡量内存的常用指标有存取速度和存储容量。

在计算机内部，直接与CPU交换信息的存储器称为“内存储器”，简称“内存”，用来存放计算机运行期间所需的信息，如指令、数据等。内存在一个计算机系统中起着非常重要的作用，它的工作速度和存储容量对系统的整体性能、系统所能解决的问题的规模和效率都有很大的影响。

1）内存的分类

按照存取方式，内存可以分为随机存储器（Random Access Memory，RAM）和只读存储器（Read Only Memory，ROM）两大类。

（1）随机存储器

RAM具有两个显著的特点：一是可读可写性，读出时并不损坏原来存储的内容，只有写入时才修改原来存储的内容；二是易失性，必须持续供电才能保持其所存储的数据，一旦供电中断，数据随即丢失，所以RAM适用于临时存储数据。

RAM可以分为动态RAM（Dynamic RAM，DRAM）和静态RAM（Static RAM，SRAM）两大类。DRAM的特点是集成度高，必须定期刷新才能保存数据，所以速度较慢，通常用作主存；SRAM的特点是存取速度快，制造成本高，主要用作高速缓冲存储器。

（2）只读存储器

ROM是只读存储器，它的特点是信息只能读出不能写入，计算机断电后，ROM中原有内容保持不变，重新加电后仍可读出，所以ROM适用于存放一些固定的程序和数据。按照ROM的内容能否改写，可以分为以下4类：

①Mask ROM：由厂家在制造过程中将信息写入芯片，以后不能改变。

②PROM：根据用户需要，使用特殊装置将信息写入，写入后不能更改。

③EPROM：通过特殊装置将信息写入，但写之前需用紫外线照射，将所有存储单元擦除至初始状态后才可重新写入。

④Flash ROM：是一种长寿命的非易失性存储器，数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位，区块大小一般为256KB到20MB，通常用来保存设置信息，如计算机中的BIOS、数码相机中的存储卡等。(www.chuimin.cn)

随着微电子技术的不断发展，CPU的主频不断提高，主存由于容量大、寻址系统繁多、读写电路复杂等原因，造成了其工作速度大大低于CPU的速度，直接影响了计算机的性能。为了解决这一矛盾，人们在CPU和主存之间增设了一级容量不大但速度很快的高速缓冲存储器（Cache），简称高速缓存，利用Cache存放常用的程序和数据。当CPU访问程序和数据时，首先从Cache中查找，如果所需程序和数据不在Cache中，则到主存中读取数据。因此Cache的容量越大，CPU在Cache中找到所需数据或指令的概率就越大。

现代计算机一般都配有三级缓存。一级缓存叫作主缓存或内部缓存，直接设计在CPU芯片内部，容量小。早期的二级缓存和三级缓存并没有集成在CPU中，而是在主板上或与CPU集成在同一块电路板上，因此被称为外部缓存。但随着工艺的提高，二级和三级缓存已逐渐被集成在CPU的内核中，所以在性能上与一级缓存没有太大的差别。当CPU需要指令或数据时，实际检索顺序是先缓存后内存。

2）内存的性能指标

内存分成一个个存储单元，每个存储单元存放一定位数的二进制数据。为了对内存进行有效的管理，需要对每个存储单元进行编号。内存的存储单元采用顺序的线性方式组织，所有单元排成一队，排在最前面的单元编号为0，即其地址为0，其余单元的地址顺序排列。由于地址的唯一性，CPU可以通过地址对存储单元进行访问。一个存储单元中存放的信息为该存储单元的内容，例如图2.6表示了存储器里存放信息的情况，可以看出，2号存储单元中的内容为10110110。

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图2.6　存储单元的地址和内容

衡量内存的常用指标有存取速度和存储容量。内存的存取速度是指读或写一次内存所需要的时间，通常以ns来衡量，一般为1～10ns。只有内存的存取速度与CPU速度、主板速度相匹配，才能发挥计算机的最大效率。内存的存储容量是指内存中有多少个存储单元，其容量实际是指主板插槽上内存条的容量。理论上来说，内存的容量是多多益善，但受到主板所支持最大容量的限制，目前主流内存产品的容量在2G～16G。图2.7为PC中使用的金士顿DDR3型内存条。

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图2.7　金士顿DDR3型内存条

现阶段，内存的主要生产厂商有三星、金士顿、海盗船和威刚等。在选购内存条时，除了需要考虑品牌、容量外，还需注意内存的类型，目前计算机中的内存条大多数是DDR2、DDR3和DDR4型的，而早期的DDR型已被淘汰。

内存储器分类及常用指标

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