关于存储器有很多种类,我们平时可以经常看到下图所示的各种名称,
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其实这些储存器可以分为两类:RAM和ROM
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先说ROM,我们一般把电脑或者手机的硬盘当做ROM,ROM的全称是Read Only Memory,即只读存储器,只能读不能写,但是现在的ROM既能读也能写,比如在手机上下载APP,就是给手机的ROM写入数据。
最早的ROM只是用来储存程序的地方,比如BIOS(Basic Input Output System,基本输入输出系统),他也是电脑运行时启动的第一组固件程序,在1975年,BIOS还非常简单,不需要经常更新,所以当时的BIOS确实是只能读不能写。
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后来有了PROM(Programmable ROM,可编程只读存储器),对PROM写入程序后,数据便无法更改,它利用的是熔丝技术,它的每一位数据都是通过熔丝的状态来决定的,比如熔丝熔断代表0,没有熔断代表1,所以往储存器下载程序叫“烧写”。
继PROM之后,人类发明了EPROM,全称是Erasable Programmable ROM,即可抹除可编程只读存储器,它可以利用高压写入数据,擦除时需要将芯片曝光于紫外光下一段时间,所以这种ROM上都有一块玻璃开窗。
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还有一种OTPROM(One Time Programmable ROM,一次编程只读存储器),它和EPROM的写入原理相同,但为了节省成本不设计开窗,所以这种ROM只能编程一次。
到了1978年人们发明了EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,电可擦除可编程只读存储器),即E2,它的擦除方式是利用高压电场,所以在E2芯片中都设计有电荷泵电路来产生高压。(对电荷泵感兴趣的小伙伴可以留言,咱们在后续的帖子中可以单独发一期相关内容)
为什么这些存储器可写可擦除还叫只读存储器?——这些存储器都是在ROM的基础上发展而来的,名称属于历史遗留问题。
1980年,Flash Memory被发明出来,也就是我们说的闪存,1980年又一个日本科学家发明了Nor Flash(NOT OR FLASH,非或闪存),1986年还是他发明了Nand Flash(N-AND FLASH,与门闪存),我们常见的SSD,U盘,SD卡都属于NAND FLASH。
这是FLASH的结构示意图,当我们给栅极加高电平,电子穿过隧穿层到达浮栅,撤去高电平后由于隧穿层存在电子无法返回,FLASH就是这样存储一位数据的,如果想释放电子,给栅极负电压即可。
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NOR FLASH是将晶体管并联在了一起,二NAND FLASH是将晶体管串联在一起,相比之下NAND FLASH连线更少电路更简单可以更大容量集成。无论是NOR FLASH还是NAND FLASH本质上都是属于E2的,因为它们都是通过电来写入和擦除的,即使断电后还可以长久的保存数据。
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RAM是随机存取存储器Random Access Memory,在断电之后存储的数据就会消失,但是在速度上远远大于ROM,即使是固态硬盘也不能跟RAM比肩。RAM又分为DRAM (Dynamic Random-Access Memory)和SRAM (Static Random-Access Memory),DRAM是动态RAM,我们常见的电脑内存条就是DRAM,它是通过电容来存储信息的,所以需要动态刷新不断地给电容充电,所以在速度上DRAM不如SRAM。
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SRAM是静态RAM,CPU的L1、L2说的就是SRAM,它的信息存储靠的是门电路不需要电容,所以速度很快,但是由于使用晶体管较多,不能大容量集成。
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说到存储器速度最快的其实是CPU中的寄存器,它的速度几乎和CPU一样,如果把这些存储器按速度划分,越往上越快,按容量划分越往下越大。
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存储器分类:
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