存儲(chǔ)器

　　存儲(chǔ)器（Memory）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)中全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)程序、中間運(yùn)行結(jié)果和最終運(yùn)行結(jié)果都保存在存儲(chǔ)器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)才有記憶功能，才能保證正常工作。按用途存儲(chǔ)器可分為主存儲(chǔ)器（內(nèi)存）和輔助存儲(chǔ)器（外存），也有分為外部存儲(chǔ)器和內(nèi)部存儲(chǔ)器的分類方法。外存通常是磁性介質(zhì)或光盤等，能長期保存信息。內(nèi)存指主板上的存儲(chǔ)部件，用來存放當(dāng)前正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)和程序，但僅用于暫時(shí)存放程序和數(shù)據(jù)，關(guān)閉電源或斷電，數(shù)據(jù)會(huì)丟失。

　　構(gòu)成存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)介質(zhì)，目前主要采用半導(dǎo)體器件和磁性材料。存儲(chǔ)器中最小的存儲(chǔ)單位就是一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)半導(dǎo)體電路或一個(gè)CMOS晶體管或磁性材料的存儲(chǔ)元，它可存儲(chǔ)一個(gè)二進(jìn)制代碼。由若干個(gè)存儲(chǔ)元組成一個(gè)存儲(chǔ)單元，然后再由許多存儲(chǔ)單元組成一個(gè)存儲(chǔ)器。一個(gè)存儲(chǔ)器包含許多存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元可存放一個(gè)字節(jié)（按字節(jié)編址）。每個(gè)存儲(chǔ)單元的位置都有一個(gè)編號(hào)，即地址，一般用十六進(jìn)制表示。一個(gè)存儲(chǔ)器中所有存儲(chǔ)單元可存放數(shù)據(jù)的總和稱為它的存儲(chǔ)容量。假設(shè)一個(gè)存儲(chǔ)器的地址碼由20位二進(jìn)制數(shù)（即5位十六進(jìn)制數(shù)）組成，則可表示2的20次方，即1M個(gè)存儲(chǔ)單元地址。每個(gè)存儲(chǔ)單元存放一個(gè)字節(jié)，則該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量為1MB。

　　存儲(chǔ)器的主要功能是存儲(chǔ)程序和各種數(shù)據(jù)，并能在計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中高速、自動(dòng)地完成程序或數(shù)據(jù)的存取。

　　存儲(chǔ)器(16張)存儲(chǔ)器是具有“記憶”功能的設(shè)備，它采用具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的物理器件來存儲(chǔ)信息。這些器件也稱為記憶元件。在計(jì)算機(jī)中采用只有兩個(gè)數(shù)碼“0”和“1”的二進(jìn)制來表示數(shù)據(jù)。記憶元件的兩種穩(wěn)定狀態(tài)分別表示為“0”和“1”。日常使用的十進(jìn)制數(shù)必須轉(zhuǎn)換成等值的二進(jìn)制數(shù)才能存入存儲(chǔ)器中。計(jì)算機(jī)中處理的各種字符，例如英文字母、運(yùn)算符號(hào)等，也要轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼才能存儲(chǔ)和操作。

　　工作原理

　　這里只介紹動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器(DRAM)的工作原理。

　　動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器每片只有一條輸入數(shù)據(jù)線，而地址引腳只有8條。為了形成64K地址，必須在系統(tǒng)地址總線和芯片

　　工作原理

　　地址引線之間專門設(shè)計(jì)一個(gè)地址形成電路。使系統(tǒng)地址總線信號(hào)能分時(shí)地加到8個(gè)地址的引腳上，借助芯片內(nèi)部的行鎖存器、列鎖存器和譯碼電路選定芯片內(nèi)的存儲(chǔ)單元，鎖存信號(hào)也靠著外部地址電路產(chǎn)生。

　　當(dāng)要從DRAM芯片中讀出數(shù)據(jù)時(shí)，CPU首先將行地址加在A0-A7上，而后送出RAS鎖存信號(hào)，該信號(hào)的下降沿將地址鎖存在芯片內(nèi)部。接著將列地址加到芯片的A0-A7上，再送CAS鎖存信號(hào)，也是在信號(hào)的下降沿將列地址鎖存在芯片內(nèi)部。然后保持WE=1，則在CAS有效期間數(shù)據(jù)輸出并保持。

　　當(dāng)需要把數(shù)據(jù)寫入芯片時(shí)，行列地址先后將RAS和CAS鎖存在芯片內(nèi)部，然后，WE有效，加上要寫入的數(shù)據(jù)，則將該數(shù)據(jù)寫入選中的存貯單元。

　　由于電容不可能長期保持電荷不變，必須定時(shí)對動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)電路的各存儲(chǔ)單元執(zhí)行重讀操作，以保持電荷穩(wěn)定，這個(gè)過程稱為動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器刷新。PC/XT機(jī)中DRAM的刷新是利用DMA實(shí)現(xiàn)的。首先應(yīng)用可編程定時(shí)器8253的計(jì)數(shù)器1，每隔1⒌12μs產(chǎn)生一次DMA請求，該請求加在DMA控制器的0通道上。當(dāng)DMA控制器0通道的請求得到響應(yīng)時(shí)，DMA控制器送出到刷新地址信號(hào)，對動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器執(zhí)行讀操作，每讀一次刷新一行。

　　功能

　　存儲(chǔ)器 功能 尋址方式 掉電后 說明

　　隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM） 讀、寫 隨機(jī)尋址 數(shù)據(jù)丟失

　　只讀存儲(chǔ)器（ROM） 讀 隨機(jī)尋址 數(shù)據(jù)不丟失 工作前寫入數(shù)據(jù)

　　閃存（Flash Memory） 讀、寫 隨機(jī)尋址 數(shù)據(jù)不丟失

　　先進(jìn)先出存儲(chǔ)器（FIFO） 讀、寫 順序?qū)ぶ?數(shù)據(jù)丟失

　　先進(jìn)后出存儲(chǔ)器（FILO） 讀、寫 順序?qū)ぶ?數(shù)據(jù)丟失

　　層次

　　各存儲(chǔ)器之間的關(guān)系

　　按照與CPU的接近程度，存儲(chǔ)器分為內(nèi)存儲(chǔ)器與外存儲(chǔ)器，簡稱內(nèi)存與外存。內(nèi)存儲(chǔ)器又常稱為主存儲(chǔ)器（簡稱主存），屬于主機(jī)的組成部分；外存儲(chǔ)器又常稱為輔助存儲(chǔ)器（簡稱輔存），屬于外部設(shè)備。CPU不能像訪問內(nèi)存那樣，直接訪問外存，外存要與CPU或I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，必須通過內(nèi)存進(jìn)行。在80386以上的高檔微機(jī)中，還配置了高速緩沖存儲(chǔ)器（cache），這時(shí)內(nèi)存包括主存與高速緩存兩部分。對于低檔微機(jī)，主存即為內(nèi)存。

　　把存儲(chǔ)器分為幾個(gè)層次主要基于下述原因：

　　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

　　1、合理解決速度與成本的矛盾，以得到較高的性能價(jià)格比。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器速度快，但價(jià)格高，容量不宜做得很大，因此僅用作與CPU頻繁交流信息的內(nèi)存儲(chǔ)器。磁盤存儲(chǔ)器價(jià)格較便宜，可以把容量做得很大，但存取速度較慢，因此用作存取次數(shù)較少，且需存放大量程序、原始數(shù)據(jù)（許多程序和數(shù)據(jù)是暫時(shí)不參加運(yùn)算的）和運(yùn)行結(jié)果的外存儲(chǔ)器。計(jì)算機(jī)在執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)時(shí)，僅將與此有關(guān)的程序和原始數(shù)據(jù)從磁盤上調(diào)入容量較小的內(nèi)存，通過CPU與內(nèi)存進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)處理，然后將最終結(jié)果通過內(nèi)存再寫入磁盤。這樣的配置價(jià)格適中，綜合存取速度則較快。

　　存儲(chǔ)器芯片

　　為解決高速的CPU與速度相對較慢的主存的矛盾，還可使用高速緩存。它采用速度很快、價(jià)格更高的半導(dǎo)體靜態(tài)存儲(chǔ)器，甚至與微處理器做在一起，存放當(dāng)前使用最頻繁的指令和數(shù)據(jù)。當(dāng)CPU從內(nèi)存中讀取指令與數(shù)據(jù)時(shí)，將同時(shí)訪問高速緩存與主存。如果所需內(nèi)容在高速緩存中，就能立即獲?。蝗鐩]有，再從主存中讀取。高速緩存中的內(nèi)容是根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)更換的。這樣，通過增加少量成本即可獲得很高的速度。

　　2、使用磁盤作為外存，不僅價(jià)格便宜，可以把存儲(chǔ)容量做得很大，而且在斷電時(shí)它所存放的信息也不丟失，可以長久保存，且復(fù)制、攜帶都很方便。