認識RAM、ROM、CACHE

內存在電腦中起着舉足輕重的作用。內存一般採用半導體存儲單元,包括隨機存儲器(RAM),只讀存儲器(ROM),以及高速緩存(CACHE)。只不過因爲RAM是其中最重要的存儲器,所以通常所說的內存即指電腦系統中的RAM,RAM要求每時每刻都不斷地供電,否則數據會丟失。

RAM芯片的存儲速度比ROM芯片的速度快,但比Cache的速度慢

  • 高速緩衝存儲器(Cache)
    Cache也是我們經常遇到的概念,它位於CPU與內存之間,是一個讀寫速度比內存更快的存儲器。當CPU向內存中寫入或讀出數據時,這個數據也被存儲進高速緩衝存儲器中。當CPU再次需要這些數據時,CPU就從高速緩衝存儲器讀取數據,而不是訪問較慢的內存,當然,如需要的數據在Cache中沒有,CPU會再去讀取內存中的數據。

  • 只讀存儲器(ROM)
    ROM表示只讀存儲器(Read Only Memory),在製造ROM的時候,信息(數據或程序)就被存入並永久保存。這些信息只能讀出,一般不能寫入,即使機器掉電,這些數據也不會丟失。ROM一般用於存放計算機的基本程序和數據,如BIOS ROM。其物理外形一般是雙列直插式(DIP)的集成塊。

  • 隨機存儲器(RAM)
    隨機存儲器(Random Access Memory)表示既可以從中讀取數據,也可以寫入數據。當機器電源關閉時,存於其中的數據就會丟失。我們通常購買或升級的內存條就是用作電腦的內存,內存條(SIMM)就是將RAM集成塊集中在一起的一小塊電路板,它插在計算機中的內存插槽上,以減少RAM集成塊佔用的空間。

靜態RAM是靠雙穩態觸發器來記憶信息的;
動態RAM是靠MOS電路中的柵極電容來記憶信息的。
由於電容上的電荷會泄漏,需要定時給與補充,所以動態RAM需要設置刷新電路。但動態RAM比靜態RAM集成度高、功耗低,從而成本也低,適於作大容量存儲器。所以主內存通常採用動態RAM,而高速緩衝存儲器(Cache)則使用靜態RAM。另外,內存還應用於顯卡、聲卡及CMOS等設備中,用於充當設備緩存或保存固定的程序及數據。

  1. 靜態RAM(Static RAM / SRAM),SRAM速度非常快,是目前讀寫最快的存儲設備了,但是它也非常昂貴,所以只在要求很苛刻的地方使用,譬如CPU的一級緩衝,二級緩衝。
  2. 動態RAM(Dynamic RAM / DRAM),DRAM保留數據的時間很短,速度也比SRAM慢,不過它還是比任何的ROM都要快,但從價格上來說DRAM相比SRAM要便宜很多,計算機內存就是DRAM的。
      DRAM分爲很多種,常見的主要有FPRAM / FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等。SDRAM(Synchronous Dynamic Random Access Memory):爲同步動態隨機存取內存。1996年底,SDRAM開始在系統中出現,不同於早期的技術,SDRAM是爲了與中央處理器的計時同步化所設計,這使得內存控制器能夠掌握準備所要求的數據所需的準確時鐘週期,因此中央處理器從此不需要延後下一次的數據存取。舉例而言,PC66 SDRAM以66MHz的速度運作;PC100 SDRAM以100MHz的速度運作;PC133 SDRAM以133MHz的速度運作,以此類推。所以SDRAM也可以稱之爲Single Data Rate(單倍數據傳輸率)RAM。
    DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM):爲雙信道同步動態隨機存取內存,是新一代的SDRAM技術。DDR內存芯片的數據預取寬度(Prefetch)爲2 bit(SDRAM的兩倍)。舉例而言,使用DDR SDRAM時,一個100MHZ或 133MHz內存總線clock rate能夠達到200MHz或266MHz的實際數據傳輸速率。
    DDR2 SDRAM(Double Data Rate Two SDRAM):爲雙信道兩次同步動態隨機存取內存。DDR2內存Prefetch又再度提升至4 bit(DDR的兩倍),即每次會存取4 bits爲一組的數據,以兩倍的頻率輸出至Data Bus以核心速度200MHz爲例,數據傳輸速度DDR可達400MT/s,DDR2則可達800MT/s,數據存取效率倍增。
    DDR3 SDRAM(Double Data Rate Three SDRAM):爲雙信道三次同步動態隨機存取內存。DDR3內存Prefetch提升至8 bit,即每次會存取8 bits爲一組的數據。運算頻率介於 800MHz -1600MHz之間。此外,DDR3 的規格要求將電壓控制在1.5V,較 DDR2的1.8V更爲省電。DDR3並新增 thermal sensor 的功能,爲了要確保所存貯的數據不遺失,因此必須要定期 self-refresh ,不過爲了節省電力,DDR3採用 ASR(Automatic self-refresh) 的設計,以確保在數據不遺失情況下,儘量減少更新頻率來降低溫度。

硬盤與內存的區別是很大的,這裏只談最主要的三點:

一、內存是計算機的工作場所,硬盤用來存放暫時不用的信息。

二、內存是半導體材料製作,硬盤是磁性材料製作。

三、內存中的信息會隨掉電而丟失,硬盤中的信息可以長久保存。內存與硬盤的聯繫也非常密切,這裏只提一點:硬盤上的信息永遠是暫時不用的,要用嗎?請裝入內存!CPU與硬盤不發生直接的數據交換,CPU只是通過控制信號指揮硬盤工作,硬盤上的信息只有在裝入內存後才能被處理。

內存就是存儲程序以及數據的地方,比如當我們在使用WPS處理文稿時,當你在鍵盤上敲入字符時,它就被存入內存中,當你選擇存盤時,內存中的數據纔會被存入硬(磁)盤。

內存與儲存的差別:大多數人常將內存 (Memory) 與儲存空間 (Storage) 兩個名字混爲一談,尤其是在談到兩者的容量的時候。 內存是指 (Memory) 計算機中所安裝的隨機存取內存的容量,儲存 (Storage) 是指計算機內硬盤的容量。

從計算機的體系結構來講,硬盤應當是計算機的“外存”。內存應當是計算機內部(在主板上)的一些存儲器,用來保存CPU運算使用過程中的中間數據和計算結果,當不用這些數據時,它們被保存在硬盤上。在計算機業界,內存這個名詞被廣泛用來稱呼 RAM( 隨機存取內存 ) 。

我們將計算機比喻爲一個有辦公桌與檔案櫃的辦公室。 想象一下這個辦公桌與檔案櫃的比喻。想象每次想要閱讀一份文件或數據夾都必須從檔案櫃中找尋的情形,這會大幅減低工作執行的速度 , 更別說會把人逼瘋了。如果有足夠的辦公桌空間 ( 如內存 ), 便能夠將所需要的檔攤開 , 並能立即一眼就能找出所需的信息。 另一個內存與儲存最重要的差別在於 : 儲存於硬盤中的信息在關機後能夠保持完整,但任何儲存在內存中的數據在計算機關機後便會全部流失。就像在辦公室的比喻中 , 任何在下班時間後被遺留在桌上的檔或檔案都會全部被丟棄一樣。 內存與效能表現 (Memory and Performance) 增加計算機系統中的內存能夠增加計算機的效能表現是衆所皆知的。如果內存沒有足夠的空間 , 計算機就必須建立一個虛擬內存檔案。在這個過程中 , 中央處理器在硬盤中保留一個空間來代替額外的隨機存取內存 這個稱爲 " Swap" 的程序減低系統的速度。

參考鏈接:
[1] https://blog.csdn.net/qq_38880380/article/details/78884202
[2] https://blog.csdn.net/qq_38880380/article/details/78884246
[3] https://blog.csdn.net/u010657219/article/details/43529605

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