计算机基础知识 - 主存储器

计算机需要内存来存储数据和指令。内存在物理上被组织为大量单元，每个单元能够存储一位。从逻辑上讲，它们被组织为称为字的位组，并分配有地址。数据和指令通过这些内存地址进行访问。访问这些内存地址的速度决定了内存的成本。内存速度越快，价格越高。

可以说计算机内存是按层次结构组织的，访问速度最快且成本最高的内存位于顶部，而速度最慢且成本最低的内存位于底部。根据此标准，内存有两种类型 - 主和次。在这里，我们将详细了解主存储器。

主存储器与辅助存储器的主要区别在于 −

• 它由处理器直接访问
• 它是可用的最快内存
• 每个字都存储
• 它是易失性的，即一旦断电，其内容就会丢失

由于主存储器价格昂贵，因此开发了优化其使用的技术。这些是可用的主存储器的广泛类型。

RAM

RAM 代表随机存取存储器。处理器直接访问所有内存地址，而不考虑字长，从而加快存储和检索速度。RAM 是可用的最快内存，因此也是最昂贵的。这两个因素意味着 RAM 的数量非常少，最多 1GB。RAM 是易失性的，但可以是这两种类型中的任何一种

DRAM（动态 RAM）

DRAM 中的每个存储单元由一个晶体管和一个电容器组成，用于存储一位数据。但是，这个单元开始失去电荷，因此在不到千分之一秒的时间内存储数据。因此，它需要每秒刷新数千次，这会占用处理器时间。但是，由于每个单元的尺寸很小，一个 DRAM 可以拥有大量单元。大多数个人计算机的主存储器由 DRAM 制成。

SRAM (静态随机存取存储器)

SRAM 中的每个单元由一个触发器组成，用于存储一个位。它会保留其位，直到电源接通，并且不需要像 DRAM 那样刷新。与 DRAM 相比，它的读写周期也更短。SRAM 用于专门的应用程序。

ROM

ROM 代表只读存储器。顾名思义，ROM 只能由处理器读取。新数据不能写入 ROM。要存储在 ROM 中的数据是在制造阶段本身写入的。它们包含不需要更改的数据，例如计算机的启动顺序或数学应用的算法表。ROM 比 RAM 慢，因此更便宜。即使电源关闭，它也能保留其数据，即它是非易失性的。 ROM 无法像 RAM 那样被改变，但有技术可以对这些类型的 ROM 进行编程 −

PROM（可编程 ROM）

可以使用称为 PROM 编程器或 PROM 刻录机的特殊硬件设备对 PROM 进行编程。

EPROM（可擦除可编程 ROM）

可以使用特殊电信号或紫外线擦除 EPROM，然后对其进行编程。可以使用紫外线擦除的 EPROM 称为 UVEPROM，可以使用电信号擦除的 EPROM 称为 EEPROM。但是，处理电信号比紫外线更容易、更安全。

高速缓存

处理器可用于快速处理的一小块高速易失性存储器称为高速缓存。缓存可能是主存储器的保留部分、CPU 上的另一个芯片或独立的高速存储设备。高速缓存由高速 SRAM 组成。将一些数据和指令保存在高速缓存中以便更快地访问的过程称为缓存。当一组数据或指令被反复访问时，就会进行缓存。

每当处理器需要任何数据或指令时，它都会首先检查缓存。如果缓存不可用，则访问主存储器，最后访问辅助存储器。由于缓存速度非常快，因此每次访问缓存所花费的时间与数据确实在缓存中时节省的时间相比可以忽略不计。在缓存中查找数据或指令称为缓存命中。