一文带你了解人类的记忆存储计算机存储器 [复制链接]

一、存储器

顾名思义存储器就是用来存储东西的机器，是计算机系统中记忆设备，用来存放程序和数据。构成存储器的存储介质，目前主要采用半导体器件和磁性材料。一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元，均可以存储一位二进制代码。这个二进制代码位是存储器中最小的存储单位，称为存储位元。由若干个存储单元组成一个存储单元，然后再由许多存储单元组成一个存储器。

前面的文章说过，存储器就相当于人类的记忆存储一样。所以存储器就是计算机的记忆功能，计算机有了记忆功能，才能保证正常工作。我们的大脑常常要保存一些记忆，有短期记忆和长期记忆两种。短期记忆，我们往往只需暂时记忆几天，过几天就会忘了。长期记忆，是永久地保存起来，需要的时候从大脑里取出记忆数据，再经过大脑进行处理。得到我们想要的结果。

根据存储材料的性能及使用方法不同，存储器有各种不同的分类方法。

(1）存储介质：作为存储介质的基本要求，必须有两个明显区别的物理状态，分别用来表示二进制的代码0和1。另一方面，存储器的存取速度又取决于这种物理状态的改变速度。目前使用的存储介质主要是半导体器件和磁性材料。用半导体器件组成的存储器称为半导体存储器。用磁性材料做成的存储器称为磁表面存储器，如磁盘存储器和磁带存储器。

(2）存取方式：如果存储器中任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关，这种存储器称为随机存储器。半导体存储器是随机存储器。如果存储器只能按某种顺序来存取，也就是说存取时间和存储单元的物理位置有关，这种存储器称为顺序存储器。如磁带存储器就是顺序存储器，它的存取周期较长。磁盘存储器是半顺序存储器。

(3）存储内容可变性：有些半导体存储器存储的内容是固定不变的，即只能读出而不能写入，因此这种半导体存储器称为只读存储器(ROM)。既能读出又能写入的半导体存储器，称为随机读写存储器(RAM)。

(4)信息易失性：断电后信息消失的存储器，称为易失性存储器。断电后仍能保存信息的存储器，称为非易失性存储器。磁性材料做成的存储器是非易失性存储器，半导体读写存储器RAM是易失性存储器。

(5）系统中的作用：根据存储器在计算机系统中所起的作用，可分为内部存储器、外部存储器;又可分为主存储器、高速缓冲存储器、辅助存储器、控制存储器。半导体存储器是内部存储器，磁盘是外部存储器,又是辅助存储器。

存储器的种类

二、主存储器

主存储器简称主存，是计算机系统的主要存储器，用来存放计算机运行期间的大量程序和数据。它能和cache交换数据和指令。主存储器由MOS半导体存储器组成。

内存有只读存储器ROM和随机存储器RAM两种

1、随机存储器RAM（就是我们常说的内存条）存放当前CPU正在执行和将要执行的程序和需要处理的数据，数据断电后会丢失。是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存（内存）。他可以随时读写，而且速度很快，通常作为运行中的程序临时数据存储媒介。

随机存储器RAM又有分静态随机存储器（SRAM）和动态随机存储器（DRAM）

SRAM的存储单元是由晶体管和相关元件做成的锁存器，每个存储单元具有锁存“0”和“1”信号的功能。它速度快且不需要刷新操作，但集成度差和功耗较大，通常用于制造容量小但效率高的CPU缓存。这种存储器只要保持通电，里面的数据就可以长久保存。

DRAM的存储单元是由电容和相关元件做成的，电容内存储电荷的多寡代表信号0和1。电容存在漏电现象，电荷不足会导致存储单元数据出错，所以DRAM需要周期性刷新，以保持电荷状态。DRAM结构简单较简单且集成度高，通常用于制造内存条中的存储芯片。

2、只读存储器ROM，虽然被归为内存，但是内存不一定都是短暂存储数据。这种类型的存储器，断电后信息不会丢失，而且不能改写信息，一旦写入就固定，所以经常被用到计算机启动用的BIOS芯片，还有就是存储固定的系统软件和字库等。

三、外部存储器

外部存储器简称外存，它是大容量辅助存储器。目前主要使用磁盘存储器、磁带存储器和光盘存储器。外存的特点是存储容量大，位成本低，通常用来存放系统程序和大型数据文件及数据库。

1、硬盘

硬盘是电脑主要的存储设备，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。硬盘有固态硬盘（SSD盘，新式硬盘）、机械硬盘（HDD传统硬盘）、混合硬盘（HHD一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘）。

2、软盘

软盘（FloppyDisk）是个人计算机（PC）中最早使用的可移介质。软盘的读写是通过软盘驱动器完成的。软盘驱动器设计能接收可移动式软盘，目前常用的就是容量为1.44MB的3.5英寸软盘。软盘的存取速度慢，容量也小，但可装可卸、携带方便。作为一种可移贮存方法，它是用于那些需要被物理移动的小文件的理想选择。

3、光盘

光盘是以光信息作为存储的载体并用来存储数据的一种物品。分不可擦写光盘，如CD-ROM、DVD-ROM等；和可擦写光盘，如CD-RW、DVD-RAM等。

光盘是利用激光原理进行读、写的设备，是迅速发展的一种辅助存储器，可以存放各种文字、声音、图形、图像和动画等多媒体数字信息。

光盘定义：即高密度光盘（CompactDisc）是近代发展起来不同于完全磁性载体的光学存储介质（例如：磁光盘也是光盘），用聚焦的氢离子激光束处理记录介质的方法存储和再生信息，又称激光光盘。

4、U盘

U盘，全称USB闪存盘，英文名“USBflashdisk”。[1]它是一种使用USB接口的无需物理驱动器的微型高容量移动存储产品，通过USB接口与电脑连接，实现即插即用。[1]

U盘的称呼最早来源于朗科科技生产的一种新型存储设备，名曰“优盘”，使用USB接口进行连接。U盘连接到电脑的USB接口后，U盘的资料可与电脑交换。而之后生产的类似技术的设备由于朗科已进行专利注册，而不能再称之为“优盘”，而改称谐音的“U盘”。[1]后来，U盘这个称呼因其简单易记而因而广为人知，是移动存储设备之一。现在市面上出现了许多支持多种端口的U盘，即三通U盘（USB电脑端口、iOS苹果接口、安卓接口）。

四、高速缓冲存储器

位于CPU与内存之间，是一个读写速度比内存更快的存储器。当CPU向内存中写入或读写数据时，这个数据也被存储进高速缓冲存储器中，这个数据也被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这些数据时，CPU就从高速缓冲存储器读取数据，而不是访问较慢的内存，当然，如需要的数据在缓存中没有，CPU会再去读取内存中的数据。由于缓存的运行速度比内存快得多，故缓存的作用就是帮助硬件更快地运行。因为缓存往往使用的是RAM（断电即掉的非永久储存），所以在用完后还是会把文件送到硬盘等存储器里永久存储。电脑里最大的缓存就是内存条了，最快的是CPU上镶的L1和L2缓存，显卡的显存是给显卡运算芯片用的缓存，硬盘上也有16M或者32M的缓存。