一、什么是计算机存储器?
计算机存储器(英语:Computer memory)是一种利用半导体、磁性介质等技术制成的存储数据的电子设备。其电子电路中的数据以二进制方式存储,不同存储器产品中基本单元的名称也不一样。
二、计算机存储器的分类
1、按在计算机系统中的作用分:
计算机存储器可分为内部存储器(简称内存或主存)、CPU缓存和外部存储器(辅助存储器)。
其中内存是CPU能直接寻址的存储空间,由半导体器件制成。计算机内存的特点是访问速率快,容量小,价格高。我们平常使用的程序,如Windows操作系统、打字软件、游戏软件等,一般都是安装在硬盘等外存上的,但必须把它们调入内存中运行,才能真正使用其功能,我们平时输入一段文字,或玩一个游戏,其实都是在内存中进行的,数据产生后不断地由内存向外存进行刷写。就好比在一个书房里,存放书籍的书架和书柜相当于电脑的外存,而我们工作的办公桌就是内存。通常我们把要永久保存的、大量的数据存储在外存上,而把一些临时的或少量的数据和程序放在内存上,当然内存的好坏会直接影响电脑的运行速度。
外部存储器是指处理内存和CPU以外的存储器。这种存储器的最大特点就是断电后仍能保存数据。除此之外还具有访问速率慢,容量大,价格相对较低的特点。常见的外存设备有:硬盘、软盘、光盘、U盘等。
CPU高速缓存(英语:CPU Cache,简称缓存)是用于减少处理器访问内存所需平均时间的部件。在金字塔式存储体系中它位于自顶向下的第二层,仅次于CPU寄存器。由静态存储芯片(SRAM)组成。其容量远小于内存,但速度却可以接近处理器的频率。当处理器发出内存访问请求时,会先查看缓存内是否有请求数据。如果存在(命中),则不经访问内存直接返回该数据;如果不存在(失效),则要先把内存中的相应数据载入缓存,再将其返回处理器。
实际上,CPU的速度要比所有存储器的速度快上万甚至十几万倍,这就造成了CPU需要等待存储器送来的数据。为了实现CPU和存储器之间的速度匹配,所以才出现了高速缓冲存储器。
2、按照存储能力与电源的关系可以分为两类:
易失性存储器和非易失行存储器。
2.1易失性存储器是指电源断电后,存储器中所存储的数据便会消失的存储器。主要有以下类型:
随机存取存储器(Random Access Memory,缩写RAM,又叫做主存),是与CPU直接交换数据的存储器,能够随时读取,而且速度很快,通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储介质。
随机存储器主要分为两种类型:动态随机存取存储器和静态随机存取存储器
(1)动态随机存取存储器(DRAM): 一般每个单元由一个晶体管和一个电容构成,特点是单元占用资源空间小,速度比SRAM慢,需要刷新。一般计算机内存即由DRAM组成。在PC上,DRAM以内存条的方式出现。
工作原理:利用电容内存储的电容多寡来代表一个二进制比特(bit)是1还是0。由于现实中晶体管会有漏电流的现象,导致电容上所存储的电荷数量并不足以正确的判别数据,而导致数据毁损。因此对于DRAM来说,周期性地充电是一个不可避免的条件。由于这种需要定时刷新的特性,因此被称为“动态”存储器。相对来说,静态存储器(SRAM)只要存入数据后,纵使不刷新也不会丢失记忆。
(2)静态随机存取存储器: 英文缩写写作SRAM,一般每个单元由6个晶体管组成,但近来也出现由8个晶体管构成的SRAM单元。特点是速度快,但单元占用资源比DRAM多。一般CPU和GPU的缓存即由SRAM构成。
所谓的“静态”,是指这种存储器只要保持通电,里面储存的数据就可以恒常保持。相对之下,动态随机存取存储器(DRAM)里面所储存的数据就需要周期性地更新。