内存

本文最后更新于：2021年1月7日 下午

内存

一、 Review：Memory

  1. 存储器由一定数量的单元构成，每个单元可以被唯一标识，每个单元都有存储一个数值的能力
    • 地址：单元的唯一标识符（采用二进制）
    • 地址空间：可唯一标识的单元总数
    • 寻址能力：存储在每个单元中的信息的位数
      • 大多数存储器是字节寻址的，而执行科学计算的计算机通常是64位寻址的
  2. 寻址能力的影响因素：主要由设计时地址的位数决定
    • 地址总线的根数
    • 寻址机制的不同
  3. 计算机内存真正能使用的内存大小的影响因素：
    1. 地址空间
    2. 寻址能力
  4. 注意：4G内存的电脑插入8G的内存条并不会变化，因为寻址能力并不会变强，也就是说插入8G的内存条后，受到了寻址能力的制约。
  5. 地址空间越大，内存的容量就会越大嘛？
    • 不一定，因为每个单元的存储大小可能会发生改变

二、Semiconductor Main Memory

  1. 几乎所有的主存储器都采用半导体芯片
  2. Memory cell（存储器位元）：半导体存储器最基本的元件
  3. 半导体元件所具有的一些性质：
    • 呈现出2种稳定的状态，分别表示0和1
    • 能够至少写入一次信息来改变状态
    • 能够读取出信息

三、READ-WRITE-MEMORY

1. RAM

  1. Random Access Memory（随机访问存储器）：通过编排的寻址逻辑，存储器的单个字直接被存取
  2. 明显特征是：
    • 可以便捷的从存储器中读取数据和向存储器中写入新数据，且读出操作都是通过使用电信号来完成的
    • volatile（易失性）：一旦断电，数据就会丢失
  3. 类型：
    • DRAM：Dynamic RAM（动态指的是由一种存储电荷被丢失的趋势）
    • SRAM：Static RAM
  4. DRAM
    • 存储数据是通过对电容器进行充电
      • 对一个电容器充电或放电后的状态解读为1或0
    • 需要周期性的充电去刷新保存数据
      • 原因：电容器有一种丢失电荷的趋势
      • 通过一个电荷量的阈值来决断它的状态是0还是1
      • 本质上是：模拟设备
  5. SRAM
    • 用传统的触发器逻辑门配置存储数据
      • 与处理器中使用的逻辑元件相同
    • 只要有电的时候，让就会存储数据
    • 不会漏电，只要有电，不需要刷新数据就可以保存
  6. DRAM和SRAM的比较
    1. 相同点：
      • Volatile（易失性）
      • 电被持续性地供给存储器来保持其中数据的值
    2. 不同点：
      • DRAM有比SRAM更简单更小的单元，但是需要周期性的刷新
      • DRAM相对于SRAM更加高密度并且廉价
      • 通常来说，SRAM的访问比DRAM的访问快
      • SRAM可以用来做Cache，DRAM用来做内存
  7. Advanced DRAM Organization（高级DRAM组织）
    • 问题：
      • 传统的DRAM芯片被它内部的结构和与处理器相连接的总线所限制
    • 类型：
      • Synchronous DRAM（SDRAM）
      • DDR SDRAM
  8. Synchronous DRAM
    • 传统的DRAM通常是异步的
      • 处理器向处理器提供地址和控制级别内存，指示在特定位置的一组数据内存应该从DRAM中读取或写入
      • DRAM执行各种内部功能，比如激活高电容的行和列行，感应数据，并通过输出缓冲区将数据路由出去，以及处理器必须等待这个延迟
      • 在延迟之后，DRAM要么写数据，要么读数据