計算機存儲器——內存和外存(共4頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上計算機存儲器內存和外存引言：存儲器是計算機的第二個子系統(tǒng)。它有一個重要的特性無限可復制性，即其存放的數(shù)據被取出后，原來存放的數(shù)據依然存在，所以可以被反復利用。本報告將從存儲器的原理、分類、功能和發(fā)展狀況等方面進行探究分析。摘要：在計算機的組成結構中，有一個很重要的部分，就是存儲器。存儲器的主要功能是存儲程序和各種數(shù)據，并能在計算機運行過程中高速、自動地完成程序或數(shù)據的存取。其是具有“記憶”功能的設備，是計算機智能化的重要保證。存儲器（Memory）是計算機系統(tǒng)中的記憶設備，用來存放程序和數(shù)據。計算機中全部信息，包括輸入的原始數(shù)據、計算機程序、中間運行結果和最終運行結果

2、都保存在存儲器中。它根據控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器，計算機才有記憶功能，才能保證正常工作。那么現(xiàn)有存儲器的種類有哪些、它們又有哪些各自不同的性能及它們是如何在計算機中發(fā)揮存儲作用的呢？為了理清楚以上問題，我做了有關于計算機內存與外存的相關研究。 關鍵詞：存儲器 內存 RAM ROM 外存正文：存儲器，英文名稱為Memory，顧名思義，是一種用于存儲信息的儀器，常用于計算機中的數(shù)據儲存，計算機工作所需的所有數(shù)據都被存儲在存儲器中，包含原始數(shù)據、計算過程中所產生數(shù)據、計算所需程序、計算最終結果數(shù)據等等。存儲器的存在才使得計算機有了超強的記憶能力。由此可見存儲器對于計算機之重要性。在

3、介紹存儲器原理之前，先解釋一些重要名詞。存儲位：存放一個二進制數(shù)位的存儲單元，是存儲器最小的存儲單位，或稱記憶單元存儲字：一個數(shù)(n位二進制位)作為一個整體存入或取出時，稱存儲字存儲單元：存放一個存儲字的若干個記憶單元組成一個存儲單元存儲體：大量存儲單元的集合組成存儲體存儲單元地址：存儲單元的編號字編址：對存儲單元按字編址字節(jié)編址：對存儲單元按字節(jié)編址尋址：由地址尋找數(shù)據，從對應地址的存儲單元中訪存數(shù)據。存儲器采用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件來存儲信息。這些器件也稱為記憶元件。在計算機中采用只有兩個數(shù)碼“0”和“1”的二進制來表示數(shù)據。記憶元件的兩種穩(wěn)定狀態(tài)分別表示為“0”和“1”。日常使用的十

4、進制數(shù)必須轉換成等值的二進制數(shù)才能存入存儲器中。計算機中處理的各種字符，例如英文字母、運算符號等，也要轉換成二進制代碼才能存儲和操作。以存儲體(大量存儲單元組成的陣列)為核心，加上必要的地址譯碼、讀寫控制電路，即為存儲集成電路;再加上必要的I/O接口和一些額外的電路如存取策略管理，則形成存儲芯片。存儲芯片再與控制芯片(負責復雜的存取控制、存儲管理、加密、與其他器件的配合等)及時鐘、電源等必要的組件集成在電路板上構成整機，就是一個存儲產品，如U盤。從存儲單元(晶體管陣列)到存儲集成電路再到存儲設備，都是為了實現(xiàn)信息的存儲，區(qū)別是層次的不同。存儲器采用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件來存儲信息。這些器件

5、也稱為記憶元件。在計算機中采用只有兩個數(shù)碼“0”和“1”的二進制來表示數(shù)據。記憶元件的兩種穩(wěn)定狀態(tài)分別表示為“0”和“1”。日常使用的十進制數(shù)必須轉換成等值的二進制數(shù)才能存入存儲器中。計算機中處理的各種字符，例如英文字母、運算符號等，也要轉換成二進制代碼才能存儲和操作。構成存儲器的存儲介質，存儲元，它可存儲一個二進制代碼。由若干個存儲元組成一個存儲單元，然后再由許多存儲單元組成一個存儲器。一個存儲器包含許多存儲單元，每個存儲單元可存放一個字節(jié)(按字節(jié)編址)。每個存儲單元的位置都有一個編號，即地址，一般用十六進制表示。一個存儲器中所有存儲單元可存放數(shù)據的總和稱為它的存儲容量。假設一個存儲器的地址

6、碼由20位二進制數(shù)(即5位十六進制數(shù))組成，則可表示2的20次方，即1M個存儲單元地址。每個存儲單元存放一個字節(jié)，則該存儲器的存儲容量為1MB。存儲器根據不同的分類條件具有多種分類方式，根據用途的不同可以分為內存(主存儲器)和外存(輔助存儲器);根據存儲介質的不同可分為磁表面存儲器和半導體存儲器;根據存儲方式的不同可分為順序存儲器和隨機存儲器;根據讀寫功能的不同可分為RAM(隨機讀寫存儲器)和ROM(只讀存儲器);根據數(shù)據保存時間長短可分為永久記憶性存儲器和非永久記憶性存儲器。本報告將主要把存儲器分為內存與外存討論。內存，是與CPU經內總線連接的存儲器。它用來存放當前正在執(zhí)行的數(shù)據和程序，因此

7、內存也被稱為主存。但它僅用于暫時存放程序和數(shù)據，關閉電源或斷電，數(shù)據會丟失。內存的主要組成部分是隨機存儲器（RAM），RAM中的數(shù)據存取可以隨機進行，可以在任何時候對其存儲單元讀寫數(shù)據。由于RAM是一個沒有實物形式的具有存儲功能的電路，因RAM中的數(shù)據會因為斷電而消失，這體現(xiàn)了其數(shù)據的易失性。正如其他精細的集成電路，RAM對環(huán)境的靜電荷非常敏感。靜電會干擾存儲器內電容器的電荷，引致數(shù)據流失，甚至燒壞電路。故此觸碰RAM前，應先用手觸摸金屬接地。另外，RAM具有一個重要特性需要刷新（再生）?，F(xiàn)代的RAM依賴電容器存儲數(shù)據。根據保持數(shù)據的方式不同， RAM分為靜態(tài)RAM和動態(tài)RAM。靜態(tài)RAM(S

8、RAM)，靜態(tài)存儲單元是在靜態(tài)觸發(fā)器的基礎上附加門控管而構成的。因此，它是靠觸發(fā)器的自保功能存儲數(shù)據的。動態(tài)RAM(DRAM),動態(tài)RAM的存儲矩陣由動態(tài)MOS存儲單元組成。動態(tài)MOS存儲單元利用MOS管的柵極電容來存儲信息，電容器充滿電后代表1，未充電的代表0。由于電容器或多或少有漏電的情形，若不作特別處理，數(shù)據會漸漸隨時間流失。刷新是指定期讀取電容器的狀態(tài)，然后按照原來的狀態(tài)重新為電容器充電，彌補流失了的電荷。因此DRAM內部要有刷新控制電路，其操作也比靜態(tài)RAM復雜。需要刷新正好解釋了隨機存取存儲器的易失性。電腦的內存條就是由多片RAM芯片制作在一個條形電路板上而成，它可以從主板的內存插

9、槽上插入或拔下，使得內存容量具有擴展性。另一種內存是只讀存儲器（ROM），其中的數(shù)據只能被讀出，而不能寫入，因此斷電后其存儲數(shù)據也不會丟失。ROM也有很多種，如可編程只讀存儲器（PROM），一般可編程一次。PROM存儲器出廠時各個存儲單元皆為1，或皆為0。用戶使用時，再使用編程的方法使PROM存儲所需要的數(shù)據。PROM需要用電和光照的方法來編寫與存放的程序和信息。但僅僅只能編寫一次，第一次寫入的信息就被永久性地保存起來。例如，雙極性PROM有兩種結構：一種是熔絲燒斷型，一種是PN結擊穿型。它們只能進行一次性改寫，一旦編程完畢，其內容便是永久性的。由于可靠性差，又是一次性編程，目前較少使用。還有

10、一種可編程可擦除只讀存儲器（EPROM）可多次編程。這是一種便于用戶根據需要來寫入，并能把已寫入的內容擦去后再改寫，即是一種多次改寫的ROM。由于能夠改寫，因此能對寫入的信息進行校正，在修改錯誤后再重新寫入。擦除遠存儲內容的方法可以采用以下方法：電的方法（稱電可改寫ROM）或用紫外線照射的方法（稱光可改寫ROM）。光可改寫ROM可利用高電壓將資料編程寫入，抹除時將線路曝光于紫外線下，則資料可被清空，并且可重復使用。通常在封裝外殼上會預留一個石英透明窗以方便曝光。外儲存器（簡稱外存）是指除計算機內存及CPU緩存以外的儲存器，此類儲存器一般斷電后仍然能保存數(shù)據。常見的外存儲器有硬盤、軟盤、光盤、U

11、盤等。硬盤是電腦主要的存儲媒介之一，由一個或者多個鋁制或者玻璃制的碟片組成。碟片外覆蓋有鐵磁性材料。硬盤有固態(tài)硬盤（SSD 盤，新式硬盤）、機械硬盤（HDD 傳統(tǒng)硬盤）、混合硬盤（HHD 一塊基于傳統(tǒng)機械硬盤誕生出來的新硬盤）。SSD采用閃存顆粒來存儲，HDD采用磁性碟片來存儲，混合硬盤(HHD)是把磁性硬盤和閃存集成到一起的一種硬盤。絕大多數(shù)硬盤都是固定硬盤，被永久性地密封固定在硬盤驅動器中。容量、轉速、數(shù)據傳輸速率等是考量一個硬盤好壞的主要參數(shù)。軟盤是個人計算機中最早使用的可移介質。軟盤的讀寫是通過軟盤驅動器完成的。軟盤驅動器設計能接收可移動式軟盤，目前常用的就是容量為1.44MB的3.5

12、英寸軟盤。軟盤存取速度慢，容量也小，但可裝可卸、攜帶方便。作為一種可移貯存方法，它是用于那些需要被物理移動的小文件的理想選擇。光盤是以光信息作為存儲的載體并用來存儲數(shù)據的一種物品。分不可擦寫光盤和可擦寫光盤。光盤是利用激光原理進行讀、寫的設備，是迅速發(fā)展的一種輔助存儲器。U盤的稱呼最早來源于朗科公司生產的一種新型存儲設備，名曰“優(yōu)盤”，也叫“移動硬盤”使用USB接口進行連接。USB接口就連到電腦的主機后，U盤的資料就可放到電腦上了。電腦上的數(shù)據也可以放到U盤上，很方便。而之后生產的類似技術的設備由于朗科已進行專利注冊，而不能再稱之為“優(yōu)盤”，而改稱諧音的“U盤”或形象的稱之為“閃存”“閃盤”等。計算機把二進制數(shù)字信號轉為復合二進制