5 内存储器

第四课内存储器

第一节内存的类型

内存是一组，或多组具有数据输入/输出和数据存储功能的集成电路。存根据其存储信息的特点，主要有两种基本类型：

第一种类型是只读存储器ROM（Read Only Memory），只读存储器强调其只读性，这种内存里面存放一次性写入的程序和数据，只能读出，不能写入；

第二种类型是随机存取存储器RAM（Random Access Memory），它允许程序通过指令随机地读写其中的数据。

1. 只读存储器ROM

存储在ROM中的数据理论上是永久的，既使在关机后，保存在ROM中的数据也不会丢失。因此，ROM中常用于存储微型机的重要信息，如主板上的BIOS等。常见类型如下：

(1) ROM

这是标准ROM，用于存储不随外界的因素变化而永久性保存的数据。在ROM中，信息是被永久性融刻在ROM单元中的，这使得ROM在完成融刻工作之后，不可能将其中的信息改变。

(2) PROM（Programmable Rom）

即可编程ROM，它的工作情况与CD-R相似，允许一次性地写入其中的数据，一旦信息被写入PROM后，数据也将被永久性地融刻其中了，其他方面与上面介绍的ROM就没有什么两样了。

(3) EPROM（Erasable Programmable Rom）

即可擦写、可编程ROM，它可以通过特殊的装置（通常是紫外线）反复擦除，并重写其中的信息。

(4) EEPROM（Electrically Erasable Programmable Rom）

即电可擦写、可编程ROM，可以使用电信号来对其进行擦写。因此便于对其中的信息升级，常用于存放系统的程序和数据。

(5) Flash Memory

Flash Memory 即闪存存储器，又称闪存，是目前取代传统的EPROM和EEPROM的主要非挥发性存储器，目前主板上的BIOS 都是使用Flash Memory。它的存取时间仅为30ns，并具有体积小，高密度，低成本和控震性能好的优点，是目前为数不多的同时具有大容量、高速度、非易失性、可在线擦写特性的存储器。Flash Memory 除用于系统的BIOS外，在移动存储器和HUB、路由器等网络设备中也得到了广泛的应用。

2. 随机存取存储器RAM

随机存储器RAM主要用来存放系统中正在运行的程序、数据和中间结果，以及用于与外部设备交换的信息。它的存储单元根据需要可以读出、也可以写入，但它只能用于暂时存放信息，一旦关闭电源，或发生断电，其中的数据就会丢失。

(1) SDRAM（Synchronous DRAM）

SDRAM（Synchronous DRAM）的中文名字是“同步动态随机存储器”，它是PC100和PC133规范所广泛使用的内存类型，其接口为168线的DIMM类型(这种类型接口内存插板的两边都有数据接口触片)，最高速度可达5ns，工作电压3.3 V。SDRAM与系统时钟同步，以相同的速度同步工作，即在一个CPU周期内来完成数据的访问和刷新，因此数据可在脉冲周期开始传输。SDRAM也采用了多体（Bank）存储器结构和突发模式，能传输一整块而不是一段数据，大大提高了数据传输率，最大可达133 MHz。

DIMM (168线)内存

DIMM内存插槽

(2) DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM）

DDR就是双倍数据传输率（Double Data Rate），DDR SDRAM就是双倍数据传输率的SDRAM，DDR内存是SDRAM 的升级版本，它是更先进的SDRAM。SDRAM只在时钟周期的上升沿传输指令、地址和数据。而DDR SDRAM的数据线有特殊的电路，可以让它在时钟的上下沿都传输数据。DDR SDRAM与普通SDRAM的另一个比较明显的不同点在于电压，普通SDRAM的额定电压为3.3V，而DDR SDRAM则为2.5V。在物理结构上，DDR SDRAM采用采用184针（pin），金手指部分只有一个缺槽，与SDRAM的模块并不兼容。DDR SDRAM在命名原则上，也与SDRAM不同。SDRAM 的命名是按照时钟频率来命名的，例如PC100与PC133，而DDR SDRAM则是以数据传输量作为命名原则，例如PC1600以及

PC2100，分别表示其数据传速率为1600MB/s和2100MB/s。

(3) RDRAM（Rambus DRAM）

RDRAM（Rambus DRAM）是Rambus公司开发出的具有系统带宽、

芯片到芯片接口设计的新型DRAM，它能在很高的频率范围内通过一个简单的总线传输数据。Rambus通过进行上升、下降沿分别触发，使原有的400Mhz的频率转变为800Mhz。其带宽为1.6GB/s。其管脚数为184，使用2.5V电压。Rambus要求RIMM槽中必须全部插满，空余的RIMM槽要用专用的Rambus终结器插满Rambus之所以可以达到400Mhz的时钟频率，是因为它使用了铜线连接内存控制器和内存模块，并且通过减少铜线数量和长度，降低电磁干扰。

(4) 高速缓冲存储器（Cache）

高速缓冲存储器是位于CPU和主内存DRAM之间的规模较小、但速度很高的存储器，通常由SRAM组成。把在一段时间内一定地址范围被频繁访问的信息集合，成批地从主存中读到一个能高速存取的小容量存储器中存放起来，供程序在这段时间内随时采用，而减少，或不再去访问速度较慢的主存，就可以加快程序的运行速度。这个介于CPU和主存之间的高速小容量存储器就称之为高速缓冲

存储器，简称Cache。目前，CPU一般设有一级缓存（L1 Cache）和二级缓存（L2 Cache）。Cache的基本操作有读和写，其衡量指标为命中率，即在有Cache的系统中，CPU访问数据时，在Cache中能直接找到的概率，它是Cache的一个重要指标。由于Cache加快了CPU访问主存的速度，所以Cache的大小对系统整体速度的提高十分显著。