【2017年整理】存储器的发展
8页1、现代计算机存储器件的发展历史和趋势1. 存储器简介存储器(Memory)是计算机系统中的记忆设备,用来存放程序和数据。计算机中的全部信息,包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。自世界上第一台计算机问世以来,计算机的存储器件也在不断的发展更新,从一开始的汞延迟线,磁带,磁鼓,磁芯,到现在的半导体存储器,磁盘,光盘,纳米存储等,无不体现着科学技术的快速发展。2. 半导体存储器由于对运行速度的要求,现代计算机的内存储器多采用半导体存储器。半导体存储器包括只读存储器(ROM)和随机读写存储器(RAM)两大类。2.1 只读存储器ROM 是线路最简单的半导体电路,通过掩模工艺,一次性制造,在元件正常工作的情况下,其中的代码与数据将永久保存,并且不能够进行修改。一般地,只读存储器用来存放固定的程序和数据,如微机的监控程序、BIOS (基本输入/输出系统 Basic Input/Output System)、汇编程序、用户程序、数据表格等。根据编程方法不同,ROM 可分为以下五种:1、掩码式只读存储器,这类ROM 在制造过程中
2、,其中的数据已经事先确定了,因而只能读出,而不能再改变。它的优点是可靠性高,价格便宜,适宜批量生产。2、可一次性编程只读存储器(PROM),为了使用户能够根据自己的需要来写 ROM,厂家生产了一种PROM。允许用户对其进行一次编程写入数据或程序。一旦编程之后,信息就永久性地固定下来。用户可以读出和使用,但再也无法改变其内容。3、可擦可编程只读存储器(EPROM),这是一种具有可擦除功能,擦除后即可进行再编程的 ROM 内存,写入前必须先把里面的内容用紫外线照射它的 IC 卡上的透明视窗的方式来清除掉。4、电可擦可编程只读存储器(EEPROM),功能与 EPROM 一样,不同之处是清除数据的方式,它是以约 20V 的电压来进行清除的。另外它还可以用电信号进行数据写入。5、快闪存储器(Flash Memory),是在 EEPROM 的基础上发展而来,只是它提高了 ROM 的读写速度。然而,相比之下,ROM 的读取速度比 RAM 要慢的多,因此,一般都用 RAM来存放当前正在运行的程序和数据,并且随时可以对存放在里面的数据进行修改和存取。而面对 CPU 的高速发展,内存的速度使得高速运算受到
3、了限制,为了缓解这种矛盾,人们找到了几种方法,其中一种就是采用更高速的技术,使用更先进的 RAM 作为内存。于是,就有了 RAM 的发展历史。2.2 随机存储器RAM 可分为 SRAM(Static RAM,静态随机存取存储器)和DRAM(Dynamic RAM,动态随机存取存储器)。SRAM 曾经是一种主要的内存,它以 6 颗电子管组成一位存储单元,以双稳态电路形式存储数据,因此不断电时即可正常工作,而且它的处理速度比较快而稳定,不过由于它结构复杂,内部需要使用更多的晶体管构成寄存器以保存数据,所以它采用的硅片面积相当大,制造成本也相当高,所以现在常把 SRAM 用在比主内存小的多的高速缓存上。而 DRAM 的结构相比之下要简单的多,其基本结构是一个电子管和一个电容,具有结构简单、集成度高、功耗低、生产成本低等优点,适合制造大容量存储器,所以现在我们用的内存大多是由 DRAM 构成的。但是,由于是DRAM 将每个内存位作为一个电荷保存在位存储单元中,用电容的充放电来做储存动作,因电容本身有漏电问题,因此必须每几微秒就要刷新一次,否则数据会丢失。3. 内存的发展下面主要讲述内存条的发展
4、历程。首先,在一开始的时候,内存是以一块块的 IC(集成电路)焊接到主板上的,然而,这样做对于后期维护产生了很多问题,十分不方便。于是,内存条的概念出现了。3.1 FP DRAM在 80286 主板刚推出的时候,内存条采用了 SIMM(Single In-line Memory Modules,单边接触内存模组)接口。其在 80286 处理器上是 30pin SIMM 内存,随后,到了 386,486 时期,由于 CPU 已经向 16bit 发展,30pin SIMM 内存无法满足需求,其较低的内存带宽已经成为急待解决的瓶颈,因此就出现了 70pin SIMM 内存。72 线的 SIMM 内存引进了一个 FP DRAM(快页内存),因为 DRAM 需要恒电流以保存信息,一旦断电,信息即丢失。它的刷新频率每秒钟可达几百次,但由于 FP DRAM 使用同一电路来存取数据,所以 DRAM 的存取时间有一定的时间间隔,这导致了它的存取速度并不是很快。另外,在DRAM 中,由于存储地址空间是按页排列的,所以当访问某一页面时,切换到另一页面会占用 CPU 额外的时钟周期。3.2 FPM DRAM4
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