内存硬盘flash闪存等存储器工作原理.ppt

存储器原理 4.1 内存 4.1.1 内存的分类 内存泛指计算机系统中存放数据与指令的半导体存储单元。它包括RAM (Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM (Read Only Memory，只读存储器)、Cache (高速缓冲存储器)等。因为RAM是其中最主要的存储器，整个计算机系统的内存容量主要由它的容量决定，所以人们习惯将RAM直接称为内存，而后两种，则仍称为ROM和Cache。 1.只读存储器ROM 只读存储器ROM是计算机厂商用特殊的装置把内容写在芯片中，只能读取，不能随意改变内容的一种存储器，一般用于存放固定的程序，如BIOS，ROM中的内容不会因为掉电而丢失。ROM又分为一次写ROM和可改写ROM—EPROM(Erasable Programmable ROM)。ROM中的信息只能被读出，而不能被操作者修改或删除。与一般的ROM相比，EPROM可以用特殊的装置擦除和重写它的内容。 EPROM： EPROM芯片上有一个透明窗口，用特殊的装置向芯片写完毕后，用不透明的标签贴住。如果要擦除EPROM中的内容，揭掉标签，用紫外线照射EPROM的窗口，EPROM中的内容就会丢失。 EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM,电擦除可编程只读存储器)： 它与EPROM非常相似，EEPROM中的信息也同样可以被抹去，也同样可以写入新的数据。EEPROM可以用电来对其进行擦写，而不需要紫外线。 闪速存储器Flash Memory 主要特点是在不加电的情况下能长期保存存储的信息。就其本质而言，Flash Memory属于EEPROM类型。它既有ROM的特点，又有很高的存取速度，而且易于擦除和重写，功耗很小。由于Flash Memory的独特优点，可以将BIOS存储在其中，使得BIOS升级非常方便。 2．随机存储器RAM RAM就是平常所说的内存，系统运行时，将所需的指令和数据从外部存储器（如硬盘、光盘等）调入内存中，CPU再从内存中读取指令或数据进行运算，并将运算结果存入内存中。RAM的存储单元根据具体需要可以读出，也可以写入或改写。RAM只能用于暂时存放程序和数据，一旦关闭电源或发生断电，其中的数据就会丢失。根据其制造原理不同，现在的RAM多为MOS型半导体电路，它分为静态和动态两种。 静态RAM (SRAM) SRAM (Static RAM) 的一个存储单元的基本结构是一个双稳态电路，由于读、写的转换由写电路控制，所以只要写电路不工作，电路有电，开关就保持现状，不需要刷新，因此SRAM又叫静态RAM，由于这里的开关实际上是由晶体管代替，而晶体管的转换时间一般都小于20 ns，所以SRAM的读写速度很快，一般比DRAM快出2~3倍。微机的外部高速缓存（External Cache）就是SRAM。但是，这种开关电路需要的元件较多，在实际生产时一个存储单元需要4个晶体管和2个电阻组成，这样一方面降低了SRAM的集成度，另一方面也增加了生产成本。 动态RAM（DRAM） DRAM (Dynamic RAM) 就是通常所说的内存,它是针对静态RAM （SRAM）来说的。SRAM中存储的数据，只要不断电就不会丢失，也不需要进行刷新。而DRAM中存储的数据是需要不断地进行刷新的。因为一个DRAM单元由一个晶体管和一个小电容组成。 晶体管通过小电容的电压来保持断开、接通的状态，当小电容有电时，晶体管接通表示1；当小电容没电时，晶体管断开表示0。但是充电后的小电容上的电荷很快就会丢失，所以需要不断地进行“刷新”。 所谓刷新，就是给DRAM的存储单元充电。在存储单元刷新的过程中，程序不能访问它们，在本次访问后，下次访问前，存储单元又必须进行刷新。 所谓内存具有多少纳秒（ns），就是指它的刷新时间。由于电容的充、放电需要时间，所以DRAM的读写时间远远慢于SRAM，其平均读写时间在60-120ns，但由于它结构简单，所用的晶体管数仅是SRAM的四分之一，实际生产时集成度很高，成本也大大低于SRAM，所以DRAM的价格也低于SRAM，适合作大容量存储器。所以主内存通常采用动态DRAM，而高速缓冲存储器（Cache）则使用SRAM。 内存还应用于显卡、声卡及CMOS等设备中，用于充当设备缓存或保存固定的程序及数据。 4.1.2 内存的单位和主要性能指标 1.内存的单位: 存储器是具有“记忆”功能的设备，它用具有两种稳定状态的物理器件来表示二进制数码“0”和“1”，这种器件称