存储器的特点和应用场合,了解存储器的主要性能指标对存.
存储器的特点和应用场合,了解存储器的主要性能指标对存
左图是浮置栅型PMOS管的结构原
理图，浮置栅被包围在绝缘的二氧化
硅之中。写入时，在漏极和衬底之间
P+
P+
加足够高的反向脉冲电压把PN结击穿 ，雪崩击穿产生的高能电子穿透二氧
化硅绝缘层进入浮置栅中。脉冲电压
N型衬底
消失后，浮置栅中的电子无放电回路
而被保留下来。
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浮置栅PMOS写入数据后，带电荷的浮置栅使PMOS管的源极
和漏极之间导通，当字线选中某一存储单元时，该单元位线即为
低电平；若浮置栅中无电荷(未写入)，浮置栅PMOS管截止，位
线为高电平。当用户需要改写存储单元中的内容时，要用紫外线
或X射线照射擦除，使浮置栅上注入的电荷
+UDD
形成光电流泄漏掉，EPROM可恢复原来未
写入时的状态，因此又可重新写入新信息。
字线 位 线
通常ROM中的程序和数据是事先存入的，在工作过程中 不能改变，这种事先存入的信息不会因下电而丢失，因此 ROM常用来存放计算机监控程序、基本输入输出程序等系 统程序和数据。RAM中的信息则下电就会消失，所以主要 用来存放应用程度和数据。
对存储器的读写或取出都是随机的，通常要按顺序随机 存取。按顺序随机存取有两种方式：①先进先出；②后进 先出。
存储器按功能的不同可分为静态和动态两类，按所用元 件的类型又可分为双极型和单极型两种。双极型存储单元 速度高，单极型存储单元功耗低、容量大。在要求存取速 度快的场合常用双极型RAM电路，对速度要求不高场合 下，常用单极型存储器。我们主要以单极型存储器为例介 绍RAM的工作原理。
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(1) 静态RAM存储单元
为了存入和取出的方便，必须给每个字单元以确定的标号，这
简述计算机存储器的组成及各部分特点
简述计算机存储器的组成及各部分特点
计算机存储器是计算机中重要的部件，用于存储和读取数据和指令。
它可以分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）两部分。
1. 主存储器（内存）：主存储器是计算机中最重要的存储器，用于存储正在执行和待执行的程
序和数据。
主存储器的特点包括：
- 存取速度快：主存储器与CPU之间的数据传输速度非常快，可以实现指令的快速读取和写入。
- 容量有限：主存储器的容量相对较小，一般几十GB或几百GB。
因此，主存储器只能存储当前正在使用的程序和数据。
- 断电丢失：主存储器是一种易失性存储器，当计算机断电时，存储在主存储器中的数据将会
丢失。
2. 辅助存储器（外存）：辅助存储器用于长期存储大量的数据和程序，以及备份和交换数据。
辅助存储器的特点包括：
- 容量大：辅助存储器的容量一般比主存储器大得多，可以容纳大量的数据和程序。
- 访问速度相对慢：与主存储器相比，辅助存储器的数据读取和写入速度较慢。
- 非易失性：辅助存储器是一种非易失性存储器，即使计算机断电，存储在辅助存储器中的数
据也不会丢失。
辅助存储器的常见形式包括硬盘驱动器（HDD）、固态硬盘（SSD）、光盘、磁带等。
不同的
辅助存储器具有不同的容量、访问速度和使用特点，可以根据需求进行选择和使用。
计算机存储器的分类及其特点
计算机存储器的分类及其特点在现代计算机中，存储器扮演着重要的角色，它用于存储和检索数据，是计算机的核心组件之一。
计算机存储器根据其工作原理、存储介质和使用方式的不同，可以划分为多种不同的类型。
本文将详细介绍计算机存储器的不同分类及其特点。
1. 随机访问存储器（RAM）随机访问存储器（Random Access Memory，RAM）是计算机最常用的存储器类型之一。
它的特点如下：- 可以随机读写数据，读写速度快。
- 存储的数据在断电之后会丢失，需要持续供电维持数据。
- 实现了数据的随机访问，可以快速定位和读取需要的数据。
2. 只读存储器（ROM）只读存储器（Read-Only Memory，ROM）是一种只能读取而不能写入数据的存储器。
它的特点如下：- 存储的数据在断电之后不会丢失，具有非易失性。
- 内置存储的数据通常是固化的，无法修改。
- 用于存储一些固定的系统程序和数据，如计算机的启动程序（BIOS）。
3. 快速存储器（Cache）快速存储器（Cache）是位于计算机处理器和内存之间的一层高速存储器，用于加快数据的访问速度。
它的特点如下：- 存储的是最近频繁访问的数据，以提高计算机性能。
- 通过减少内存和处理器之间的数据传输次数，减少了延迟。
- 分为一级缓存（L1 Cache）和二级缓存（L2 Cache），速度递减。
4. 磁盘存储器（Disk）磁盘存储器是一种永久性存储器，被用于存储大量的数据和程序。
它的特点如下：- 存储介质通常是磁盘或固态硬盘（SSD）。
- 可以永久保存数据，即便断电也不会丢失。
- 通过机械臂的移动读取和写入数据，速度相对较慢。
5. 光盘存储器（CD/DVD）光盘存储器主要用于存储音频、视频、软件等大容量的数据。
它的特点如下：- 存储介质是光盘，通过激光读取数据。
- 数据容量较大，可以存储数GB的数据。
- 只能进行顺序读取，无法进行随机读取。
6. 固态存储器（SSD）固态存储器（Solid-State Drive，SSD）正逐渐取代传统的机械式硬盘，成为一种新型的存储器。
计算机中的存储器层次结构及其特点是什么
计算机中的存储器层次结构及其特点是什么计算机的存储器层次结构是指由多个不同速度和容量的存储器组成的层次化结构，其目的是在满足性能和成本的要求下，提供高效的数据存储和访问。
存储器层次结构包括高速缓存、主存储器和辅助存储器，每个层次的存储器都有其特定的特点和用途。
1. 高速缓存高速缓存是位于计算机中央处理器（CPU）内部的一种特殊存储器，用于存放最常用的数据和指令。
它具有以下特点：- 高速访问：由于其接近CPU，高速缓存能够以更快的速度提供数据，从而减少CPU的等待时间，提高系统性能。
- 小容量：高速缓存的容量相对较小，一般只能存储少量的数据和指令。
- 自动管理：高速缓存采用自动管理机制，通过缓存替换算法和预取策略来提高数据访问效率。
2. 主存储器主存储器属于计算机系统的核心组成部分，用于暂时存储正在执行的程序和数据。
主存储器具有以下特点：- 大容量：相比于高速缓存，主存储器的容量较大，可以存储更多的数据和指令。
- 较低的访问速度：相对于高速缓存，主存储器的访问速度慢一些，但仍然比辅助存储器快得多。
- 动态随机存取：主存储器采用动态随机存取存储器（DRAM）作为存储单元，具有读写功能。
3. 辅助存储器辅助存储器用于长期存储和备份数据和程序，其特点如下：- 大容量：辅助存储器具有非常大的容量，可以存储大量的数据和程序。
- 相对较慢的访问速度：辅助存储器的访问速度相对较慢，但它能够长期保存数据，并且可以进行离线操作。
- 持久性存储：与高速缓存和主存储器不同，辅助存储器是非易失性存储器，即断电后数据仍然会被保留。
通过这三个层次的存储器结构，计算机系统能够根据数据的访问频率和容量需求进行智能管理和分配，从而提高系统性能和运行效率。
高速缓存作为最接近CPU的快速存储器，能够快速提供数据，减少CPU的等待时间。
主存储器作为快速存取存储器，存储正在执行的程序和数据。
而辅助存储器则用于长期保存数据和进行离线操作。
总结起来，计算机中的存储器层次结构通过高速缓存、主存储器和辅助存储器的组合，实现了性能和成本的平衡。
计算机硬件存储器基础知识解析
计算机硬件存储器基础知识解析计算机硬件存储器是指计算机中用于存储数据和程序的设备。
它们可以被看作是计算机的记忆单元，负责存储和提供数据供处理器使用。
本文将对计算机硬件存储器的基本知识进行解析，包括存储器的分类、工作原理、常见的存储器类型以及存储器的选型考虑等内容。
一、存储器的分类存储器按照存取方式可以分为两大类：随机存取存储器（Random Access Memory, RAM）和只读存储器（Read-Only Memory, ROM）。
1. 随机存取存储器（RAM）随机存取存储器是指其内部存储单元的内容可以被随机存取的一种存储器。
它具有读写功能，可以根据需要读取或写入数据。
随机存取存储器又可以细分为静态随机存取存储器（Static Random Access Memory, SRAM）和动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory, DRAM）。
2. 只读存储器（ROM）只读存储器是指其内部存储单元的内容只能被读取，不能被写入的一种存储器。
它一般用于存储计算机系统启动所需的基本程序或数据，具有非易失性（non-volatile）的特点。
二、存储器的工作原理存储器的基本工作原理是以二进制形式存储和读取数据。
每个存储单元由一个或多个比特（bit）组成，用于表示0或1的二进制状态。
计算机通过地址总线（Address Bus）将存储单元的地址传送给存储器，通过数据总线（Data Bus）进行数据的读写操作。
1. 存储器的读取当计算机需要读取存储器中的数据时，它会将要读取的存储单元的地址发送给存储器，存储器按照地址找到相应的存储单元，并将数据通过数据总线传送给计算机。
2. 存储器的写入当计算机需要写入数据到存储器中时，它会将要写入的数据通过数据总线发送给存储器，同时也会将要写入的存储单元的地址发送给存储器。
存储器接收到数据后，将其存储到指定的存储单元中。
三、常见的存储器类型除了RAM和ROM之外，还有许多其他类型的存储器，在计算机系统中起到不同的作用。
存储器的分类和主要性能指标(微机原理)
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19
第6章 半导体存储器及接口 §6.3 SRAM、ROM与CPU的连接方法 ⒈要解决的技术问题 ⑴ SRAM、ROM的速度要满足CPU的读/写要求； ⑵ SRAM、ROM的字数和字长要与系统要求一致； ⑶ 所构成的系统存储器要满足CPU自启动和正常运行条件。 ⒉存储器扩展技术 当单个存储器芯片不能满足系统字长或存储单元个数 的要求时，用多个存储芯片的组合来满足系统存储容量的 需求。这种组合就称为存储器的扩展。 存储器扩展的几种方式： ⑴位扩展 当单个存储芯片的字长（位数）不能满足要求时，就 需要进行位扩展。
按工作方式分按制造工艺分按存储机理分双极型ram随机存取存储器静态读写存储器sramram金属氧化物型mosram动态读写存储器dramromprom只读存储器epromr0m半导体存储器及接口西南大学电子信息工程学院22内存储器的主要性能指标内存储器的主要性能指标内存储容量内存储容量表示一个计算机系统内存储器存储数据多少的指标
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5
第6章 半导体存储器及接口 ③芯片容量
是指一片存储器芯片所具有的存储容量。
例如： SRAM芯片6264的容量为8K×8bit，即它有8K个 单元，每个单元存储8位（一个字节）二进制数据。 DRAM芯片NMC4l256的容量为256K×lbit，即它 有256K个单元，每个单元存储1位二进制数据。 ⑵最大存取时间 内存储器从接收寻找存储单元的地址码开始， 到它取出或存入数码为止所需要的最长时间。
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第6章 半导体存储器及接口 ②地址分配 要考虑CPU自启动条件，在8088系统中存储器操作时IO/M=0， ROM要包含0FFFF0H单元，正常运行时要用到中断向量区 0000:0000-0000:003FFH，所以RAM要包含这个区域。
对计算机存储器的认识
对计算机存储器的认识存储器是计算机系统的一个重要特征是具有极强的“记忆”能力，能够把大量计算机程序和数据存储起来。
它也是计算机系统内最主要的记忆装置，既能接收计算机内的信息（数据和程序），又能保存信息，还可以根据命令读取已保存的信息。
下面将从存储器的构成、存储器的分类、存储器的结构以及存储器的性能指标四个方面来谈我对存储器的认识。
存储器的构成构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。
存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，它可存储一个二进制代码。
由若干个存储元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。
一个存储器包含许多存储单元，每个存储单元可存放一个字节（按字节编址）。
每个存储单元的位置都有一个编号，即地址，一般用十六进制表示。
一个存储器中所有存储单元可存放数据的总和称为它的存储容量。
假设一个存储器的地址码由20位二进制数（即5位十六进制数）组成，则可表示2的20次方，即1M个存储单元地址。
每个存储单元存放一个字节，则该存储器的存储容量为1MB。
存储器的分类存储器按功能可分为主存储器（简称主存）和辅助存储器（简称辅存）。
主存是相对存取速度快而容量小的一类存储器，辅存则是相对存取速度慢而容量很大的一类存储器。
主存储器，也称为内存储器（简称内存），内存直接与CPU相连接，是计算机中主要的工作存储器，当前运行的程序与数据存放在内存中。
辅助存储器也称为外存储器（简称外存），计算机执行程序和加工处理数据时，外存中的信息按信息块或信息组先送入内存后才能使用，即计算机通过外存与内存不断交换数据的方式使用外存中的信息。
一个存储器中所包含的字节数称为该存储器的容量，简称存储容量。
存储容量通常用KB、MB或GB表示，其中B是字节（Byte），并且1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB。
（1）内存储器现代的内存储器多半是半导体存储器，采用大规模集成电路或超大规模集成电路器件。
计算机存储器的几种类型与特点
计算机存储器的几种类型与特点计算机存储器是一种重要的硬件设备，用于存储和读取数据。
根据存储器的特点和类型，可以分为多种不同的存储器。
接下来，我将详细介绍计算机存储器的几种类型和特点。
一、RAM（随机存取存储器）1. 特点：- 读取和写入速度快- 是临时存储器，通电后存储的数据会被清除- 数据的存储和检索是随机的，可以直接访问任意位置- 成本较高2. 分类：- SRAM（静态随机存取存储器）：采用触发器来存储每个位的值，速度快但容量小。
- DRAM（动态随机存取存储器）：采用电容存储每个位的电荷量，速度较慢但容量大。
二、ROM（只读存储器）1. 特点：- 只能读取，无法写入数据- 数据永久保存，通电后不会丢失- 适用于存储常用的程序和固定的数据- 成本较低2. 分类：- PROM（可编程只读存储器）：一次性编程，无法擦除和重新编程。
- EPROM（可擦除可编程只读存储器）：可以使用紫外线擦除并重新编程。
- EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）：可以通过电子方式擦除并重新编程。
三、Cache（高速缓存）1. 特点：- 存储器层次结构中的一层，位于CPU和主存之间- 用于加快CPU对数据的访问速度- 存储最近经常访问的数据和指令- 容量比主存小，但访问速度更快2. 分类：- L1 Cache：位于CPU内部，速度最快，容量较小。
- L2 Cache：位于CPU外部，但仍与CPU紧密相连，速度次于L1 Cache，容量更大。
- L3 Cache：位于CPU和主存之间，速度略慢，容量最大。
四、硬盘1. 特点：- 可持久存储大量的数据- 读取和写入速度相对较慢- 适用于长期存储数据和文件- 成本较低2. 分类：- 机械硬盘：通过盘片和机械臂进行数据的读写。
- 固态硬盘：使用闪存芯片存储数据，速度更快但容量较小。
五、光盘1. 特点：- 使用激光读写数据- 存储容量较大- 适用于存储大量影音、文档等数据- 成本适中2. 分类：- CD（光盘）：存储容量较小（约700MB）。
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行选择线
01
导截 通止
Q T1
+UD
D
截导
止通
T3 Q
T5
T2 T4
T6
图中T1和T2、T3和T4 分别构成两个反相器。
两个反相器交叉耦合又
构成了基本触发器，作
为储存信号的单元，当 Q＝１时为“1”态，Q ＝0时为“0”态。T5和T6 是门控管，其导通和截 止均受行选择线控制。
1位1线 存保储持数原据态输不出变 0位0线
存储器主要性能指标是存储容量、存储速度和可靠 性。
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11.1 随机存取存储器RAM
计算机的内存储器由ROM和RAM两部分组成。其中只 能读不能写的存储器，称为只读存储器ROM；即能读又 能写的存储器，叫做可读写存储器RAM。 由于历史上的 原因，可读写存储器也被人们称为随机存取存储器。
IIII////00002103
A0
A9
R/W A10
74LS138
Y0
译码器
A11
A12
Y7
16片1024×4位的 RAM和3线－8线译码器74LS138相接可 扩展三个地址输入端，构成一个8K×4位的RAM。
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什么是随机存储器？
RAM有几种类型的 存储单元？各适用
随机存储器有何特 点？
存储器按功能的不同可分为静态和动态两类，按所用元 件的类型又可分为双极型和单极型两种。双极型存储单元 速度高，单极型存储单元功耗低、容量大。在要求存取速 度快的场合常用双极型RAM电路，对速度要求不高场合 下，常用单极型存储器。我们主要以单极型存储器为例介 绍RAM的工作原理。
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(1) 静态RAM存储单元
时，可以很方便地随机地对各个 存储单元进行读/写操作，但发 生掉电时数据易丢失。
存储器的容量是由地址码的位数n和
要求不高的场合。
字长的位数m共同决定的。
多看多练多做
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11.2 可编程逻辑器件
可编程逻辑器件属于只读存储器ROM，其方框图与RAM 相似。ROM将RAM的读写电路改为输出电路；ROM的存储 单元由一些二极管、MOS管及熔丝构成，结构比较简单。
•••••• •••••• ••••••
片16
I /O 16
如果一片RAM中的字数已经够用，而每个字的位数不够用 时，可采用位扩展连接方式解决。其数据位的扩展方法是：将 各个RAM的地址码并联片选端并联即可。
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RAM的字扩展
下图所示为RAM字扩展的典型实例：利用两片1024字
×4位的RAM器件构成2048字×4位的RAM。
A0~A9
A10
CS
1
CS
片1
片2
I/O 1~4
利用地址码的最高位A10控制RAM器件的片选CS端，以决 定哪一片RAM工作。地址码的低A0~A9并联接到两片RAM的 地址输入端。两片RAM的数据输入/输出端（I/O1~4）按位对 应地并联使用。
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RAM的字位同时扩展
字位同时扩展连接较复杂，如下图示：
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输出控制
行
地
n位
址
地址码
译
码
器
片选控制：
读
2n
m
存储矩阵
写 控
制
器
读/写控制 列地址译码器
RAM
电 m位 路 数据 结
构 片选控制 框
图
由于集成度的限制，通常要把许多片RAM组装在一起构成一台 计算机的存储器。当CPU访问存储器时，存储器中只允许一片RAM 中的一个地址与CPU交换信息，其它片RAM不能与CPU发生联系， 所谓片选就是实现这种控制。通常一片RAM有1根或几根片选线，
和漏极之间导通，当字线选中某一存储单元时，该单元位线即为
低电平；若浮置栅中无电荷(未写入)，浮置栅PMOS管截止，位
线为高电平。当用户需要改写存储单元中的内容时，要用紫外线
或X射线照射擦除，使浮置栅上注入的电荷
+UDD
形成光电流泄漏掉，EPROM可恢复原来未
写入时的状态，因此又可重新写入新信息。
字线 位 线
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3、可编程逻辑器件
可编程逻辑器件按编程方式可分为掩膜编程和现场编程。掩
膜编程是由生产厂家采用掩模工艺专门为用户制作；现场编程 则是由用户在工作现场进行编程，以实现所需要的逻辑功能。
任意一个逻辑函数都可以写成与—或表达形式，所以可编程
逻辑器件的基本结构是一个与阵列和一个或阵列。
PLD有较大的与或阵列， 其逻辑图的画法也与传统的画
浮置栅
MOS管
EPROM存储单元
利用光照抹掉写入内容需要大约30min 左右较长时间。为了缩短抹去时间，人
们研制出了电擦除方式。电擦除的速度 一般为ms数量级，其擦除的过程就是改 写的过程，改写是以字为单位进行的。 电擦除的E2PROM既可以在掉电时不丢 失数据，又可以随时改写写入的数据， 重复擦除和改写的次数可达1万次以上。
当某一片的片选线为有效电平时，则该片被选中，地址译码器的输
出信号控制该片某个地址与CPU接通；片选线为无效电平时，与 CPU之间呈断开状态。例如片选信号CS＝“1”时，RAM禁止读写， 处于保持状态，I/O口的三态门处于高阻抗状态；CS＝“0”时， RAM可在读/写控制输入R/W的作用下作读出或写入操作。
当行选择线为高电平时，T5T6导通，触发器输出端与位线接通 当行选择线为低电平时，T5T6截止，存储单元和位线断开。
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字选线
10 导截通止
T
C
(2) 动态RAM存储单元
一个MOS管和一个电容即可组成
一个最简单的动态存储单元电路。
隔 离
当存储单元未被选中时：
C0
当存储单元被选中时： 写入时，送到数据线上的二进制信
于什么场合？
在工作过程中，既可方便地读出
按功能不同可分为静
所存信息，又能随时写入新的数
态和动态两类，按所
据的存储器称为随机存储器，随
用元件可分为双极型
机存储器。其特点是在系统工作
和单极型双极型存储 器适用于存取速度要 求高的场合，单极型 的存储器适用于容量 大、低功耗，对速度
存储器的容量由 什么来决定？
左图是浮置栅型PMOS管的结构原
理图，浮置栅被包围在绝缘的二氧化
硅之中。写入时，在漏极和衬底之间
P+
P+
加足够高的反向脉冲电压把PN结击穿 ，雪崩击穿产生的高能电子穿透二氧
化硅绝缘层进入浮置栅中。脉冲电压
N型衬底
消失后，浮置栅中的电子无放电回路
而被保留下来。
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浮置栅PMOS写入数据后，带电荷的浮置栅使PMOS管的源极
存储器是一种具有记忆功能的接收、保存和取出信息 的设备，是计算机的重要组成部分，是CPU最重要的系 统资源之一。
存储器按在微机中的位置可分为主存储器(内存)、辅 助存储器(外存)和缓冲存储器(缓存)三大类。内存一般 由半导体存储器构成，通常装在计算机主板上，存取速 度快，但容量有限；外存是为了弥补内存容量的不足而 配置的，如硬盘、软盘等，外存容量大、成本低，所存 信息既可修改也可长期保存，但存取速度慢；缓存位于 内存与CPU之间，其存取速度非常快但存储容量更小， 一般用来解决存取速度与存储容量之间的矛盾，可提高 整个系统的运行速度 。
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行
地
n位
址
地址码
译
码
器
存储矩阵：
读
2n
m
存储矩阵
写 控
制
器
读/写控制 列地址译码器
输出控制
RAM
电 m位 路 数据 结
构 片选控制 框
图
存储矩阵是存储器的主体，含有大量的基本存储单元。通
常数据和指令是用一定位数的二进制数来表示的，这个二进制
数称为字，字的位数称为字长。存储器以字为单位进行存储，
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行
地
n位
址
地址码
译
码
器
I/O控制器：
读
2n
m
存储矩阵
写 控
制
器
读/写控制 列地址译码器
输出控制
RAM
电 m位 路 数据 结
构 片选控制 框
图
为了节省器件引脚的数目，数据的输入和输出共用相同
的I/O引脚。读出时它们是输出端，写入时它们又是输入端 ，即一线二用，由读/写控制线控制。I/O端子数决定于一 个地址中寄存器的位数。通常RAM中寄存器有五种输入信 号和一种输出信号：地址输入信号、读/写控制输入信号、 OE输出控制信号、 CS片选控制输入信号、数据输入信号 和数据输出信号。
为了存入和取出的方便，必须给每个字单元以确定的标号，这
个标号称为地址，不同的字单元具有不同的地址。存储器的容
量由地址码的位数m决定，当地址码的位数为n，字长的位数 为m时，存储器内含2n×m个存储单元。
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2. RAM的存储单元电路
存储单元是RAM的核心部分， RAM字中所含的位数是 由具体的RAM器件决定的，可以是4位、8位、16位和32 位等。每个字是按地址存取的。一般操作顺序是：先按地 址选中要进行读或写操作的字，再对找到的字进行读或写 操作。打一比方：存储器好比一座宿舍楼，地址对应着房 间号，字对应着房间内住的人，位对应床位。
识别的二进制数，送给地址译码器译码后，由相应输出线 给出信号，控制被选中的寄存器与存储器的I/O端子，使其 进行读/写操作。
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