計算機存儲器介紹

(一)存儲器

    存儲器(Memory)是現代信息技術中用於保存信息的記憶設備。其概念很廣,有很多層次,在數字系統中,只要能保存二進制數據的都可以是存儲器;在集成電路中,一個沒有實物形式的具有存儲功能的電路也叫存儲器,如RAM、FIFO等;在系統中,具有實物形式的存儲設備也叫存儲器,如內存條、TF卡等。計算機中全部信息,包括輸入的原始數據、計算機程序、中間運行結果和最終運行結果都保存在存儲器中。它根據控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器,計算機纔有記憶功能,才能保證正常工作。計算機中的存儲器按用途存儲器可分爲主存儲器(內存)和輔助存儲器(外存),也有分爲外部存儲器和內部存儲器的分類方法。外存通常是磁性介質或光盤等,能長期保存信息。內存指主板上的存儲部件,用來存放當前正在執行的數據和程序,但僅用於暫時存放程序和數據,關閉電源或斷電,數據會丟失。

存儲器的分類結構如下:

二)RAM

    隨機存取存儲器(random access memory,RAM)又稱作“隨機存儲器”,是與CPU直接交換數據的內部存儲器,也叫主存(內存)。它可以隨時讀寫,而且速度很快,通常作爲操作系統或其他正在運行中的程序的臨時數據存儲媒介。

    SRAM:

靜態隨機存取存儲器Static Random-Access Memory,SRAM)是隨機存取存儲器的一種。所謂的“靜態”,是指這種存儲器只要保持通電,裏面儲存的數據就可以恆常保持。相對之下,動態隨機存取存儲器(DRAM)裏面所儲存的數據就需要週期性地更新。 速度快,集成度低,高速緩衝存儲器。
DRAM:
動態隨機存取存儲器,最爲常見的系統內存,即DRAM(Dynamic Random Access Memory)。DRAM 只能將數據保持很短的時間。爲了保持數據,DRAM使用電容存儲,所以必須隔一段時間刷新(refresh)一次,如果存儲單元沒有被刷新,存儲的信息就會丟失。 關機就會丟失數據。 集成度高,功耗低,需要不斷刷新,一般做內存。

(三)ROM   

    只讀內存(Read-Only Memory)是一種只能讀取資料的內存。在製造過程中,將資料以一特製光罩(mask)燒錄於線路中,其資料內容在寫入後就不能更改,所以有時又稱爲“光罩式只讀內存”(mask ROM)。此內存的製造成本較低,常用於電腦中的開機啓動。   

1.PROM   

    可編程程序只讀內存(Programmable ROM,PROM)之內部有行列式的鎔絲,視需要利用電流將其燒斷,寫入所需的資料,但僅能寫錄一次。 PROM在出廠時,存儲的內容全爲1,用戶可以根據需要將其中的某些單元寫入數據0(部分的PROM在出廠時數據全爲0,則用 戶可以將其中的部分單元寫入1), 以實現對其“編程”的目的。PROM的典型產品是“雙極性熔絲結構”,如果我們想改寫某些單元,則可以給這些單元通以足夠大的電流,並維持一定的時間,原 先的熔絲即可熔斷,這樣就達到了改寫某些位的效果。另外一類經典的PROM爲使用“肖特基二極管”的PROM,出廠時,其中的二極管處於反向截止狀態,還 是用大電流的方法將反相電壓加在“肖特基二極管”,造成其永久性擊穿即可。   

 2.EPROM   

    可抹除可編程只讀內存(Erasable Programmable Read Only Memory,EPROM)可利用高電壓將資料編程寫入,抹除時將線路曝光於紫外線下,則資料可被清空,並且可重複使用。通常在封裝外殼上會預留一個石英透明窗以方便曝光。               3OTPROM   

    一次編程只讀內存(One Time Programmable Read Only Memory,OPTROM)之寫入原理同EPROM,但是爲了節省成本,編程寫入之後就不再抹除,因此不設置透明窗。   

 4.EEPROM  

 電子式可抹除可編程只讀內存(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,EEPROM)之運作原理類似EPROM,但是抹除的方式是使用高電場來完成,因此不需要透明窗。   

5.快閃存儲器  

 快閃存儲器(Flash memory)的每一個記憶胞都具有一個“控制閘”與“浮動閘”,利用高電場改變浮動閘的臨限電壓即可進行編程動作。   

6.快閃存儲器  

 指從遊戲機主文件存儲器裏或者正版遊戲卡帶提取的遊戲主文件,可以在各類模擬器上使用。例如街機模擬器,GBA模擬器的ROM,正是此意。

(四)外部存儲器

1 硬盤

    硬盤是電腦主要的存儲媒介之一,由一個或者多個鋁製或者玻璃制的碟片組成。碟片外覆蓋有鐵磁性材料。
    硬盤有固態硬盤(SSD 盤,新式硬盤)、機械硬盤(HDD 傳統硬盤)、混合硬盤(HHD 一塊基於傳統機械硬盤誕生出來的新硬盤)。

    SSD採用閃存顆粒來存儲,HDD採用磁性碟片來存儲,混合硬盤(HHD: Hybrid Hard Disk)是把磁性硬盤和閃存集成到一起的一種硬盤。絕大多數硬盤都是固定硬盤,被永久性地密封固定在硬盤驅動器中。

2 軟盤

    軟盤(Floppy Disk)是個人計算機(PC)中最早使用的可移介質。軟盤的讀寫是通過軟盤驅動器完成的。軟盤驅動器設計能接收可移動式軟盤,目前常用的就是容量爲1.44MB的3.5英寸軟盤。
    軟盤存取速度慢,容量也小,但可裝可卸、攜帶方便。作爲一種可移貯存方法,它是用於那些需要被物理移動的小文件的理想選擇。

    軟盤在早期計算機上必備的一個硬件,也是計算機上面最早使用的可移介質。軟盤英文縮寫是FIoppy Disk,它作爲一種可移儲存硬件適用於一些需要被物理移動的小文件,軟盤的讀寫是用過軟驅也就是軟盤驅動器來完成的。

3 光盤

    光盤是以光信息做爲存儲的載體並用來存儲數據的一種物品。分不可擦寫光盤,如CD-ROM、DVD-ROM等;和可擦寫光盤,如CD-RW、DVD-RAM等。
    光盤是利用激光原理進行讀、寫的設備,是迅速發展的一種輔助存儲器,可以存放各種文字、聲音、圖形、圖像和動畫等多媒體數字信息。

    光盤定義:即高密度光盤(Compact Disc)是近代發展起來不同於完全磁性載體的光學存儲介質(例如:磁光盤也是光盤),用聚焦的氫離子激光束處理記錄介質的方法存儲和再生信息,又稱激光光盤。

4 U盤

    U盤,全稱USB閃存盤,英文名“USB flash disk”。 [1]  它是一種使用USB接口的無需物理驅動器的微型高容量移動存儲產品,通過USB接口與電腦連接,實現即插即用。 [1] 

    U盤的稱呼最早來源於朗科科技生產的一種新型存儲設備,名曰“優盤”,使用USB接口進行連接。U盤連接到電腦的USB接口後,U盤的資料可與電腦交換。而之後生產的類似技術的設備由於朗科已進行專利註冊,而不能再稱之爲“優盤”,而改稱諧音的“U盤”。 [1]  後來,U盤這個稱呼因其簡單易記而因而廣爲人知,是移動存儲設備之一。現在市面上出現了許多支持多種端口的U盤,即三通U盤(USB電腦端口、iOS蘋果接口、安卓接口)。

(五)緩存

    緩存就是數據交換的緩衝區(稱作Cache),當某一硬件要讀取數據時,會首先從緩存中查找需要的數據,如果找到了則直接執行,找不到的話則從內存中找。由於緩存的運行速度比內存快得多,故緩存的作用就是幫助硬件更快地運行。
    因爲緩存往往使用的是RAM(斷電即掉的非永久儲存),所以在用完後還是會把文件送到硬盤等存儲器裏永久存儲。電腦裏最大的緩存就是內存條了,最快的是CPU上鑲的L1和L2緩存,顯卡的顯存是給顯卡運算芯片用的緩存,硬盤上也有16M或者32M的緩存。


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