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RAM的工作原理

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。

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。

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。

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：

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。

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