随机存取存储器（RAM）的工作原理.doc

随机存取存储器（RAM）是计算机存储器中最为人熟知的一种。之所以RAM被称为“随机存储”，是因为您可以直接访问任一个存储单元，只要您知道该单元所在记忆行和记忆列的地址即可。 与RAM形成鲜明对比的是顺序存取存储器（SAM）。SAM中的数据存储单元按照线性顺序排列，因而只能依顺序访问（类似于盒式录音带）。如果当前位置不能找到所需数据，就必须依次查找下一个存储单元，直至找到所需数据为止。SAM非常适合作缓冲存储器之用，一般情况下，缓存中数据的存储顺序与调用顺序相同（显卡中的质素缓存就是个很好的例子）。而RAM则能以任意的顺序存取数据。 在本文中，您会了解到RAM究竟是什么，您应该购买哪一型的RAM，以及RAM的安装方法。 类似于微处理器，存储器芯片也是一种由数以百万计的晶体管和电容器构成的集成电路（IC）。计算机存储器中最为常见的一种是动态随机存取存储器（DRAM），在DRAM中晶体管和电容器合在一起就构成一个存储单元，代表一个数据位元。电容器保存信息位——0或1（有关位的信息，请参见位和字节）。晶体管起到了开关的作用，它能让内存芯片上的控制线路读取电容上的数据，或改变其状态。 电容器就像一个能够储存电子的小桶。要在存储单元中写入1，小桶内就充满电子。要写入0，小桶就被清空。电容器桶的问题在于它会泄漏。只需大约几毫秒的时间，一个充满电子的小桶就会漏得一干二净。因此，为了确保动态存储器能正常工作，必须由CPU或是由内存控制器对所有电容不断地进行充电，使它们在电子流失殆尽之前能保持1值。为此，内存控制器会先行读取存储器中的数据，然后再把数据写回去。这种刷新操作每秒钟要自动进行数千次。 Your browser does not support JavaScript or it is disabled. 动态RAM存储单元中的电容器就像是一个漏水的小桶。它需要定时刷新，否则电子泄漏会使它变为0值。 动态RAM正是得名于这种刷新操作。动态RAM需要不间断地进行刷新，否则就会丢失它所保存的数据。这一刷新动作的缺点就是费时，并且会降低内存速度。 存储单元由硅晶片蚀刻而成，位于由记忆列（位线）和记忆行（字线）组成的阵列之中。位线和字线相交，就形成了存储单元的地址。 Your browser does not support JavaScript or it is disabled. 将位元排列在二维栅格中，就构成了内存。在上图中，红色的存储单元代表1值，而白色的存储单元代表0值。在演示动画片中，先选出一个记忆列，然后对记忆行进行充电以将数据写入指定的记忆列中。 DRAM工作时会向选定的记忆列（CAS）发送电荷，以激活该记忆列上每个位元处的晶体管。写入数据时，记忆行线路会使电容保持应有状态。读取数据时，由灵敏放大器测定电容器中的电量水平。如果电量水平大于50%，就读取1值；否则读取0值。计数器会跟踪刷新序列，即记录下哪些行被访问过，以及访问的次序。完成全部工作所需的时间极短，需要以纳秒（十亿分之一秒）计算。存储器芯片被列为70纳秒级的意思是，该芯片读取单个存储单元并完成再充电总共需要70纳秒。 如果没有读写信息的策略作为支持，存储单元本身是毫无价值的。所以存储单元拥有一整套由其他类型的专用电路构成的底层设施。这些电路具有下列功能： 判别记忆行和记忆列的地址（行选址和列选址） 记录刷新序列（计数器） 从存储单元中读取、恢复数据（灵敏放大器） 告知存储单元是否接受电荷（写保护） 内存控制器要执行其他一些任务，包括识别存储器的类型、速度和容量，以及检错等等。 静态RAM使用了截然不同的技术。静态RAM使用某种触发器来储存每一位内存信息（有关触发器的详细信息，请查见布尔逻辑的应用）。存储单元使用的触发器是由引线将4-6个晶体管连接而成，但无须刷新。这使得静态RAM要比动态RAM快得多。但由于构造比较复杂，静态RAM单元要比动态RAM占据更多的芯片空间。所以单个静态RAM芯片的存储量会小一些，这也使得静态RAM的价格要贵得多。 静态RAM速度快但价格贵，动态RAM要便宜一些，但速度更慢。因此，静态RAM常用来组成CPU中的高速缓存，而动态RAM能组成容量更大的系统内存空间。 台式机所用的内存芯片最早采用一种称为双列直插式封装（DIP）的引脚构造。这种引脚构造可以焊接到计算机主板上的焊孔内，也可以将其插入焊接在主板上的插槽内。采用这种方法，在主机只有一两兆字节的内存时还能运转良好，但随着内存需求的增加，所需的芯片数目就要增加，因而会占据更多的主板空间。 解决这一问题的方法是，将内存芯片连同其支持组件一起，装配到一快单独的印刷电路板（PCB）上，而这块板可以插入主板上一种特定的连接器（内存插槽）中。这类芯片中的绝大多数采用小外形J接脚（SOJ