存储器分类：探析存储技术的不同类型

存储器按构成的器件和存储介质主要可分为磁芯存储器、半导体存储器、光电存储器、磁膜、磁泡和其他磁表面存储器以及光盘存储器等。按存取方式分类又可分为随机存取存储器、只读存储器两种形式。

随机存储器RAM又称读/写存储器，是能够通过指令随机地、个别地对其中各个单元进行读/写操作的一类存储器。

在计算机系统的在线运行过程中，只读存储器ROM是只能对其进行读操作，而不能进行写操作的一类存储器。ROM通常用来存放固定不变的程序、汉字字型库、字符及图形符号等。

计算机系统中采用的是按位置分类的多级存储器体系。其中主存储器位于系统主机的内部，CPU可以直接对其中的单元进行读/写操作，因此被称作系统的主存或者内存。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；辅存存储器位于系统主机的外部，广泛采用的是磁介质，CPU对其进行存/取操作时，必须通过内存才能进行，因此称作外存。由于CPU不能直接对外存访问，因此外存的信息必须调入内存后才能被CPU访问并进行处理。外存是为了弥补内存容量的不足而配置的，外存所储信息既可修改也可长期保存，但存取速度较慢；缓冲存储器位于主存与CPU 之间，其存取速度非常快，但存储容量更小，一般用来暂时解决存取速度与存储容量之间的矛盾，提高了整个系统的运行速度。内存、外存与CPU的关系可用图8.1来表示。

1.内存储器

内存储器的物理实质是一组或多组具备数据输入、输出和数据存储功能的集成电路。按存储信息的功能，内存储器可分为只读存储器ROM、可改写的只读存储器EPROM 和随机存储器RAM。从数字系统设计的角度来看，目前计算机内存大多采用的是半导体存储器，使用的类型主要是随机存取存储器和可编程逻辑器件。按其存储信息的功能可分为只读存储器ROM和随机存储器RAM两大类。

只读存储器ROM中的程序和数据是事先存入的，计算机与使用者只能读取和保存ROM中的程序，不能变更或存入资料。ROM 被储存在一个非挥发性芯片上，即使关机之后储存的内容仍然被保存，即事先存入的信息不会因为失电而丢失。因此，ROM 常用来存放计算机监控程序，基本输入、输出程序等特定功能的程序或系统程序。

我们平常所说的内存通常是指随机存储器RAM，它的存储单元根据具体需要可以读出，也可以写入或改写。RAM 主要用来存放各种现场的输入、输出数据，中间计算结果，以及与外部存储器交换信息。当关闭电源或发生断电时，RAM中的数据就会丢失。(www.xing528.com)

RAM帮助中央处理器CPU工作，来源读取键盘或鼠标的指令，帮助CPU把资料写到一样可读可写的辅助内存中，以便日后仍可取用。RAM 还能主动把资料送到输出装置，如打印机、显示器等。RAM 的大小直接影响计算机的速度，RAM 越大，表明机器所能容纳的资料越多，CPU读取的速度越快。目前使用的RAM 多为MOS型半导体电路，一般分为静态和动态两种。静态RAM是靠双稳态触发器记忆信息；动态RAM 则靠MOS电路中的栅级电容记忆信息。动态RAM比静态RAM 集成度高、功耗低、成本低，适于作大容量存储器。因此，主内存通常采用动态RAM，而高速缓冲存储器则使用静态RAM。

图8.1　内存、外存与CPU的关系

2.外存储器

外存储器就是辅助存储器，简称外存。外存一般用来存放需要永久保存的或是暂时不用的程序和数据信息。外存储器不直接与CPU交换信息。当需要时可以调入内存和CPU交换信息。目前，计算机中广泛采用了价格较低、存储容量大、可靠性高的磁介质作为外存储器。外存储器设备种类很多，微型计算机常用的外存储器是磁盘存储器、光盘存储器和优盘存储器等。

磁盘存储器分有软盘和硬盘，现在软盘已经用得很少，而硬盘是计算机中使用最广泛的外存储器之一。硬盘对信息的读、写，其速度远远高于软盘，其容量远远大于软盘，具有存储容量大、存取速度快等突出特点。硬盘中的每个盘片被划分成若干个磁道和扇区，各个盘片中的同一个磁道称为一个柱面。一块硬盘可以被划分成几个逻辑盘，并分别用盘符C、D、E、……表示。

光盘直径为12cm，中心有一个定位孔。光盘分为三层：最上面一层是保护层，一般涂漆并注明光盘的有关说明信息；中间一层是反射金属薄膜层；底层是聚碳酸酯透明层。记录信息时，使用激光在金属薄膜层上打出一系列的凹坑和凸起，将它们按螺旋形排列在光盘的表面上，称为光道。目前，广泛应用的主要是只读型光盘CD—ROM。读取光盘上的信息是利用激光头发射的激光束对光道上的凹坑和凸起进行扫描，并使用光学探测器接收反射信号。当激光束扫描至凹坑的边缘时，表示二进制数字“1”；当激光束扫描至凹坑内和凸起时，均表示二进制数字 “0”。光盘的主要优点是结构原理简单、存储信息容量大，十分方便于大量生产，且价格低廉。

优盘采用了Flash Memory存储技术，它通过二氧化硅形状的变化来记忆数据。由于二氧化硅的稳定性大大强于磁存储介质，使得优盘存储数据的可靠性大大提高。同时二氧化硅还可以通过增加微小的电压来改变形状，从而达到反复擦写的目的。优盘又称为快闪存储器，其工作原理和磁盘、光盘完全不同。如果使用的Flash Memory材质品质优良，一个优盘甚至能够达到擦写百万次的寿命。从优盘的外部来看，轻便小巧，便于携带；从内部来说，由于无机械装置，其结构坚固、抗震性极强。优盘还有一个最突出的特点，就是它不需要驱动器。使用优盘只需用一个USB接口，就可以十分方便地做到文件共享与交流，即插即用，热插拔也没问题。作为新一代的存储设备，优盘具有很好的发展前景。