内存的分类及工作原理

第一节　内存的分类

内存按工作原理分为RAM（Random Access Memory，随机存储器）和ROM（Read Only Memory，只读存储器）。通常所说的内存是指RAM，它是计算机系统中最主要的存储器，整个系统的内存容量主要是由RAM的容量来决定的。下面主要讲解ROM和RAM两种存储器。

1.只读存储器（ROM）

只读存储器就是只能读取其中的内容，而不能修改其中内容的存储器。ROM存储器的特点就是其中的内容不会被他人改写，也不会因为断电而丢失，它是由计算机厂家用特殊的装置将内容写到芯片上的。

因为它是只可读取而不能随意修改和删除的存储器，所以一般用来存放固定的程序，例如各种表格、汇编语言程序、监控程序等。主板中的BIOS芯片就是一块ROM，BIOS ROM中存储有计算机启动的各种数据，只要计算机启动，BIOS ROM就开始启动，而计算机关机、断电时，BIOS ROM中的数据也不会丢失。

常见的只读存储器（ROM）有以下几种：

（1）EPROM（Erasable Programmable ROM，可擦除可编程只读存储器）：EPROM的特点在于，它可以通过紫外线照射的方法，擦除和重写里面的内容。它一般用于软件的开发阶段。EPROM芯片上有一个透明的窗口，用特殊装置将内容写入芯片，再用不透明的标签将其贴住。如果要擦除EPROM中的内容，只要将贴住透明窗口的标签揭掉即可，用紫外线照射它的透明窗口，在EPROM中的内容就会丢失，然后再用特殊的装置写入其他的内容就行。

其实，闪存就是EPROM中的一种类型。闪存就是在不加电的情况下长期保存存储器中的信息。它的特点就是既具有ROM的特点，又具有很高的存取速度，便于擦除和重写，功耗也不是很大。原来的BIOS都被写入ROM中，当用户要升级或修改BIOS时，就必须重新购买新的芯片，为了避免这个问题，Intel重新开发了快闪存储器，快闪存储器是将BIOS存储在其中，当人们需要升级或修改BIOS时，就可以用软件来完成。这样，用户就可以方便、快捷地对BIOS进行升级和修改了。

（2）EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM，电擦除可编程只读存储器）：EEPROM又称为Flash BIOS，这种BIOS ROM内的数据可以用电压进行擦除，一般是用20 V的电压来擦除芯片中的内容，然后重新烧录新的BIOS，是目前系统BIOS的主流。

（3）PROM（Programmable Read Only Memory，可编程只读存储器）：这种类型的存储器允许一次性写入数据，一旦信息被写入PROM后，数据就将会被永久地刻蚀在其中。

2.随机存储器（RAM）(www.xing528.com)

RAM与ROM的区别在于：RAM中的内容不仅可以读取，而且还可以修改，它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和作为堆栈用。这种存储器在断电的情况下数据会丢失，当用户在关机时，一定要把其中的有用信息存到硬盘上，只有这样用户的有用信息在关机后才不会丢失，成为永久的信息。以后要重新读取或修改时，就可以直接从硬盘读取此文件，系统将会自动将其中的内容加载到计算机的RAM中。

常见的RAM可以分为以下两种：

（1）SRAM（静态随机存储器）：SRAM又称快速存取内存，这种存储器是靠双稳态触发器来存储信息，读写速度非常快当系统得到一个请求时，它先查找处理器的一级缓存，看其中是否有相似的信息，这个速度几乎和CPU的时钟是同步的，如果信息就在一级缓存中，那么，CPU将会从一级缓存中获取这部分信息而不再去二级缓存中寻找，以节省处理时间。当写电路不工作时，电路有电，开关保持现状，不需要刷新。但是，它的集成度不是很高，制作工艺比较复杂，价格也比较昂贵。这种存储器一般用在主板或CPU上作为二级高速缓冲存储器来使用。

SRAM是介于CPU和DRAM之间的，它和CPU，DRAM之间的关系如图4.1.1所示。

当CPU要将数据写入DRAM时，首先要将数据存入SRAM中，再由SRAM将数据写入DRAM中；反之，当CPU要从DRAM中读取数据时，先要将数据从DRAM中读入到SRAM中，再由SRAM将数据传送给CPU。

图4.1.1　SRAM与CPU，DRAM之间的关系

（2）DRAM（动态随机存储器）：DRAM又称为主内存，也就是人们通常所说的内存。DRAM是由CMOS电路和若干小电容组成的集成芯片，它是靠MOS电路中的栅极电容来记忆信息的。由于电容上的电荷会泄露，需要定时给予补充，所以DRAM需要设置刷新电路。DRAM中的晶体管通过小电容电压来保持断开、接通的状态。当小电容有电时，晶体管接通，表示为“1”；当小电容上没有电流通过时，晶体管断开，表示为“0”。但充电后的小电容的电荷很快就会消失，所以要不断地对它进行刷新。平时所说的内存有多少纳秒指的就是DRAM的刷新时间。

DRAM的结构简单，集成度很高、功耗低，从而大大降低了它的成本，它的成本比SRAM的成本低，适用于做大容量存储器它的位置不同于SRAM，它位于CPU和硬盘（HD）之间，它与CPU和硬盘之间的关系如图4.1.2所示。

当CPU要将数据写入硬盘时，首先要将数据存入DRAM中，再由DRAM将数据写入硬盘中；相反，当CPU要从硬盘中读取数据时，首先要将数据从硬盘中读入到DRAM中，再由DRA将数据传送给CPU。

图4.1.2　DRAM与CPU和硬盘之间的关系