计算机硬件组成
內(nèi)存主要分為兩部分：ROM和RAM
其中只讀存儲(chǔ)器（Read Only Memory，ROM）。ROM所存數(shù)據(jù)，一般是裝入整機(jī)前事先寫好的，整機(jī)工作過(guò)程中只能讀出，而不像隨機(jī)存儲(chǔ)器那樣能快速地、方便地加以改寫。ROM所存數(shù)據(jù)穩(wěn)定，計(jì)算機(jī)中的ROM主要是用來(lái)存儲(chǔ)一些系統(tǒng)信息，或者啟動(dòng)程序BIOS程序，這些都是非常重要的，只可以讀一般不能修改，斷電也不會(huì)消失。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)ROM主要存的就是代碼。
隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（Random Access Memory，RAM）又稱作“隨機(jī)存儲(chǔ)器”，是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲(chǔ)器，也叫主存(內(nèi)存)。它可以隨時(shí)讀寫，而且速度很快，通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運(yùn)行中的程序的臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介。當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)RAM不能保留數(shù)據(jù)。如果需要保存數(shù)據(jù)，就必須把它們寫入一個(gè)長(zhǎng)期的存儲(chǔ)設(shè)備中（例如硬盤）。RAM和ROM相比，兩者的最大區(qū)別是RAM在斷電以后保存在上面的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)消失，而ROM不會(huì)自動(dòng)消失，可以長(zhǎng)時(shí)間斷電保存。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)RAM主要保存的計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)，但是也可以存儲(chǔ)指令。
ROM和RAM原理與分類
01、ROM原理和分類
ROM?是英文Read-OnlyMemory的縮寫，翻譯成中文就是"只能讀取的記憶"，計(jì)算機(jī)術(shù)語(yǔ)叫"只讀存儲(chǔ)器"。這種存儲(chǔ)器里的內(nèi)容是人們?cè)谥谱骱盟?#xff0c;用電子工藝預(yù)先寫進(jìn)去的。在這之后一般就不能修改它里面的內(nèi)容了，而只能從中讀取內(nèi)容，不過(guò)也有可擦寫的ROM，里面的數(shù)據(jù)是不會(huì)掉的。
1.ROM
只讀存儲(chǔ)器（Read-Only Memory）是一種只能讀取資料的存儲(chǔ)器。在制造過(guò)程中，將資料以一特制光罩（mask）燒錄于線路中，其資料內(nèi)容在寫入后就不能更改，所以有時(shí)又稱為“光罩式只讀內(nèi)存”（mask ROM）。此內(nèi)存的制造成本較低，常用于電腦中的開機(jī)啟動(dòng)如啟動(dòng)光盤，在系統(tǒng)裝好的電腦上時(shí)，計(jì)算機(jī)將C盤目錄下的操作系統(tǒng)文件讀取至內(nèi)存，然后通過(guò)cpu調(diào)用各種配件進(jìn)行工作這時(shí)系統(tǒng)存放存儲(chǔ)器為RAM。這種屬于COMPACT DISC激光唱片，光盤就是這種。
2.PROM
可編程程序只讀存儲(chǔ)器（Programmable?ROM，PROM）之內(nèi)部有行列式的熔絲，是需要利用電流將其燒斷，寫入所需的資料，但僅能寫錄一次。?
PROM在出廠時(shí)，存儲(chǔ)的內(nèi)容全為1，用戶可以根據(jù)需要將其中的某些單元寫入數(shù)據(jù)0(部分的PROM在出廠時(shí)數(shù)據(jù)全為0，則用?
戶可以將其中的部分單元寫入1)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)其“編程”的目的。PROM的典型產(chǎn)品是“雙極性熔絲結(jié)構(gòu)”，如果我們想改寫某些單元，則可以給這些單元通以足夠大的電流，并維持一定的時(shí)間，原
先的熔絲即可熔斷，這樣就達(dá)到了改寫某些位的效果。另外一類經(jīng)典的PROM為使用“肖特基二極管”的PROM，出廠時(shí)，其中的二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，還 是用大電流的方法將反相電壓加在“肖特基二極管”，造成其永久性擊穿即可。
3.EPROM
可抹除可編程只讀存儲(chǔ)器（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）可利用高電壓將資料編程寫入，抹除時(shí)將線路曝光于紫外線下，則資料可被清空，并且可重復(fù)使用。通常在封裝外殼上會(huì)預(yù)留一個(gè)石英透明窗以方便曝光。
4.OTPROM
一次編程只讀存儲(chǔ)器（One Time Programmable Read Only Memory，OTPROM）之寫入原理同EPROM，但是為了節(jié)省成本，編程寫入之后就不再抹除，因此不設(shè)置透明窗。
5.E2PROM
電子式可抹除可編程只讀存儲(chǔ)器（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM）之運(yùn)作原理類似EPROM，但是抹除的方式是使用高電場(chǎng)來(lái)完成，因此不需要透明窗。
6.快閃存儲(chǔ)器
快閃存儲(chǔ)器（Flash memory）的每一個(gè)記憶胞都具有一個(gè)“控制閘”與“浮動(dòng)閘”，利用高電場(chǎng)改變浮動(dòng)閘的臨限電壓即可進(jìn)行編程動(dòng)作。閃存（Flash Memory) 非易失閃存技術(shù)又有兩種流派:NOR flash、NAND flash。NOR Flash 的讀取和我們常見的 SDRAM 的讀取是一樣，用戶可以直接運(yùn)行裝載在 NOR FLASH 里面的代碼，這樣可以減少 SRAM 的容量從而節(jié)約了成本。??
NAND Flash 沒(méi)有采取內(nèi)存的隨機(jī)讀取技術(shù)，它的讀取是以一次讀取一塊的形式來(lái)進(jìn)行的， 通常是一次讀取 512 個(gè)字節(jié)，采用這種技術(shù)的 Flash 比較廉價(jià)。用戶 不能直接運(yùn)行 NAND Flash 上的代碼，因此好多使用 NAND Flash 的開發(fā)板除了使用 NAND Flah 以外，還作上了 一塊小的 NOR Flash 來(lái)運(yùn)行啟動(dòng)代碼。?
NOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大。?
NOR flash占據(jù)了容量為1～16MB閃存市場(chǎng)的大部分，而NAND flash只是用在8～128MB的產(chǎn)品當(dāng)中，這也說(shuō)明NOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，NAND在CompactFlash、Secure Digital、PC Cards和MMC(多媒體存儲(chǔ)卡Multi Media Card)存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大。?
02、RAM原理和分類
隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器分為兩類：靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的。靜態(tài)的RAM（SRAM）比動(dòng)態(tài)RAM（DRAM）更快，但也貴很多。SRAM用來(lái)作為高速緩存存儲(chǔ)器，既可以在CPU芯片上，也可以在片下。DRAM用來(lái)作為圖形系統(tǒng)的幀緩沖區(qū)。
-
SRAM：SRAM存儲(chǔ)器單元具有雙穩(wěn)態(tài)特性，只要有電，它就會(huì)永遠(yuǎn)的保持它的值（有點(diǎn)類似ROM易失性）。即使有干擾來(lái)擾亂電壓，當(dāng)干擾消除時(shí)，電路就會(huì)恢復(fù)到穩(wěn)定值。
-
DRAM：動(dòng)態(tài)RAM。
-
SDRAM：同步DRAM。
-
DDR SDRAM：雙倍數(shù)據(jù)速率同步 DRAM（Double Data-Rate Synchronous DRAM）
-
DDR2：不同類型的DDR SDRAM
-
DDR3：不同類型的DDR SDRAM
SRAM其實(shí)是一種非常重要的存儲(chǔ)器，它的用途廣泛。SRAM的速度非常快，在快速讀取和刷新時(shí)能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性。SRAM內(nèi)部采用的是雙穩(wěn)態(tài)電路的形式來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。所以SRAM的電路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。制造相同容量的SRAM比DRAM的成本高的多。正因?yàn)槿绱?#xff0c;才使其發(fā)展受到了限制。因此目前SRAM基本上只用于CPU內(nèi)部的一級(jí)緩存以及內(nèi)置的二級(jí)緩存。僅有少量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器以及路由器上能夠使用SRAM。例如可以對(duì)全局變量、局部靜態(tài)變量、全局靜態(tài)變量等。而DRAM則需要不停地刷新電路，否則內(nèi)部的數(shù)據(jù)將會(huì)消失。而且不停刷新電路的功耗是很高的，在我們的PC待機(jī)時(shí)消耗的電量有很大一部分都來(lái)自于對(duì)內(nèi)存的刷新。DRAM的數(shù)據(jù)實(shí)際上是存在電容里的。而電容放久了，內(nèi)部的電荷就會(huì)越來(lái)越少，對(duì)外就形成不了電位的變化。而且當(dāng)對(duì)DRAM進(jìn)行讀操作的時(shí)候需要將電容與外界形成回路，通過(guò)檢查是否有電荷流進(jìn)或流出來(lái)判斷該bit是1還是0。所以無(wú)論怎樣，在讀操作中我們都破壞了原來(lái)的數(shù)據(jù)。所以在讀操作結(jié)束后需要將數(shù)據(jù)寫回DRAM中。在整個(gè)讀或者寫操作的周期中，計(jì)算機(jī)都會(huì)進(jìn)行DRAM的刷新，通常是刷新的周期是4ms-64ms。
高速緩存一般優(yōu)SAM制造
SRAM和DRAM區(qū)別和應(yīng)用場(chǎng)景：
SRAM比DRAM更快，但也貴很多。SRAM用來(lái)作為高速緩存存儲(chǔ)器，既可以在CPU上，也可以不在CPU上。DRAM用來(lái)作為主存以及圖形系統(tǒng)的幀緩沖區(qū)。一個(gè)桌面系統(tǒng)的SRAM不會(huì)超過(guò)幾兆字節(jié)，但是DRAM卻有幾百兆字節(jié)或幾千兆字節(jié)。SRAM將每個(gè)位存儲(chǔ)在一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)的存儲(chǔ)器單元里。每個(gè)單元是用一個(gè)六晶體管電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它可以無(wú)限期地保持在兩個(gè)不同的電壓配置或狀態(tài)之一。其他任何狀態(tài)都是不穩(wěn)定的。由于它的雙穩(wěn)態(tài)特性，只要有電，它就會(huì)永遠(yuǎn)地保持它的值。DRAM將每個(gè)位存儲(chǔ)為對(duì)電容的充電。DRAM存儲(chǔ)器單元對(duì)干擾非常敏感，當(dāng)電容的電壓被擾亂之后，它就永遠(yuǎn)不會(huì)恢復(fù)了。總結(jié)來(lái)說(shuō)，只要有電，SRAM就是持續(xù)的，與DRAM不同，它不需要持續(xù)刷新。SRAM的存取比DRAM快。SRAM對(duì)諸如光和電噪音這樣的干擾不敏感，代價(jià)是SRAM單元比DRAM單元使用更多的晶體管，因而沒(méi)那么密集，而且更貴，功耗更大。
CPU的組成：
運(yùn)算器、cache、控制器。
控制器的功能：
（1）從指令cache中取出一條指令，并指出下一條指令在指令cache中的位置。
（2）對(duì)指令進(jìn)行譯碼或測(cè)試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便啟動(dòng)規(guī)定的動(dòng)作。比如一次數(shù)據(jù)cache的讀/寫操作，一個(gè)算術(shù)邏輯運(yùn)算操作，或一個(gè)輸入/輸出操作。
（3）指揮并控制CPU、數(shù)據(jù)cache和輸入/輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向。
運(yùn)算器：算術(shù)邏輯單元（ALU）、通用寄存器、數(shù)據(jù)緩沖寄存器DR和狀態(tài)條件寄存器PSW組成。
運(yùn)算器的功能：
（1）執(zhí)行所有的算術(shù)運(yùn)算。
（2）執(zhí)行所有的邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測(cè)試，如零值測(cè)試或兩個(gè)值的比較。
通常，一個(gè)算術(shù)操作產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)算結(jié)果，而一個(gè)邏輯操作則產(chǎn)生一個(gè)判決。
詳情參照
1、https://www.cnblogs.com/18689400042qaz/p/13346682.html
2、https://blog.csdn.net/xiaofei0859/article/details/49763141
3、http://blog.sina.com.cn/s/blog_49cd05f901000738.html
4https://blog.csdn.net/Firefly_cjd/article/details/109119765
?
?
?
?
?
與50位技術(shù)專家面對(duì)面20年技術(shù)見證，附贈(zèng)技術(shù)全景圖總結(jié)
- 上一篇： 锁究竟锁住的是什么？
- 下一篇： 大数据概述【一】