、存儲(chǔ)器

顧名思義存儲(chǔ)器就是用來(lái)存儲(chǔ)東西的機(jī)器，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中記憶設(shè)備，用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù)。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。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，均可以存儲(chǔ)一位二進(jìn)制代碼。這個(gè)二進(jìn)制代碼位是存儲(chǔ)器中最小的存儲(chǔ)單位，稱為存儲(chǔ)位元。由若干個(gè)存儲(chǔ)單元組成一個(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。

前面的文章說(shuō)過(guò)，存儲(chǔ)器就相當(dāng)于人類的記憶存儲(chǔ)一樣。所以存儲(chǔ)器就是計(jì)算機(jī)的記憶功能，計(jì)算機(jī)有了記憶功能，才能保證正常工作。我們的大腦常常要保存一些記憶，有短期記憶和長(zhǎng)期記憶兩種。短期記憶，我們往往只需暫時(shí)記憶幾天，過(guò)幾天就會(huì)忘了。長(zhǎng)期記憶，是永久地保存起來(lái)，需要的時(shí)候從大腦里取出記憶數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)大腦進(jìn)行處理。得到我們想要的結(jié)果。

根據(jù)存儲(chǔ)材料的性能及使用方法不同，存儲(chǔ)器有各種不同的分類方法。

(1）存儲(chǔ)介質(zhì)：作為存儲(chǔ)介質(zhì)的基本要求，必須有兩個(gè)明顯區(qū)別的物理狀態(tài)，分別用來(lái)表示二進(jìn)制的代碼0和1。另一方面，存儲(chǔ)器的存取速度又取決于這種物理狀態(tài)的改變速度。目前使用的存儲(chǔ)介質(zhì)主要是半導(dǎo)體器件和磁性材料。用半導(dǎo)體器件組成的存儲(chǔ)器稱為半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。用磁性材料做成的存儲(chǔ)器稱為磁表面存儲(chǔ)器，如磁盤(pán)存儲(chǔ)器和磁帶存儲(chǔ)器。

(2）存取方式：如果存儲(chǔ)器中任何存儲(chǔ)單元的內(nèi)容都能被隨機(jī)存取，且存取時(shí)間和存儲(chǔ)單元的物理位置無(wú)關(guān)，這種存儲(chǔ)器稱為隨機(jī)存儲(chǔ)器。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是隨機(jī)存儲(chǔ)器。如果存儲(chǔ)器只能按某種順序來(lái)存取，也就是說(shuō)存取時(shí)間和存儲(chǔ)單元的物理位置有關(guān)，這種存儲(chǔ)器稱為順序存儲(chǔ)器。如磁帶存儲(chǔ)器就是順序存儲(chǔ)器，它的存取周期較長(zhǎng)。磁盤(pán)存儲(chǔ)器是半順序存儲(chǔ)器。

(3）存儲(chǔ)內(nèi)容可變性：有些半導(dǎo)體存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的內(nèi)容是固定不變的，即只能讀出而不能寫(xiě)入，因此這種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器稱為只讀存儲(chǔ)器(ROM)。既能讀出又能寫(xiě)入的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，稱為隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器(RAM)。

(4)信息易失性 ：斷電后信息消失的存儲(chǔ)器，稱為易失性存儲(chǔ)器。斷電后仍能保存信息的存儲(chǔ)器，稱為非易失性存儲(chǔ)器。磁性材料做成的存儲(chǔ)器是非易失性存儲(chǔ)器，半導(dǎo)體讀寫(xiě)存儲(chǔ)器RAM是易失性存儲(chǔ)器。

(5）系統(tǒng)中的作用：根據(jù)存儲(chǔ)器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所起的作用，可分為內(nèi)部存儲(chǔ)器、外部存儲(chǔ)器;又可分為主存儲(chǔ)器、高速緩沖存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器、控制存儲(chǔ)器。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是內(nèi)部存儲(chǔ)器，磁盤(pán)是外部存儲(chǔ)器,又是輔助存儲(chǔ)器。

二、主存儲(chǔ)器

主存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱主存，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要存儲(chǔ)器，用來(lái)存放計(jì)算機(jī)運(yùn)行期間的大量程序和數(shù)據(jù)。它能和cache交換數(shù)據(jù)和指令。主存儲(chǔ)器由MOS半導(dǎo)體存儲(chǔ)器組成。

內(nèi)存有只讀存儲(chǔ)器ROM和隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM兩種

1、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM（就是我們常說(shuō)的內(nèi)存條）存放當(dāng)前CPU正在執(zhí)行和將要執(zhí)行的程序和需要處理的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)斷電后會(huì)丟失。是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲(chǔ)器，也叫主存（內(nèi)存）。他可以隨時(shí)讀寫(xiě)，而且速度很快，通常作為運(yùn)行中的程序臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介。

隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM又有分靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM）和動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM）

SRAM的存儲(chǔ)單元是由晶體管和相關(guān)元件做成的鎖存器，每個(gè)存儲(chǔ)單元具有鎖存“0”和“1”信號(hào)的功能。它速度快且不需要刷新操作，但集成度差和功耗較大，通常用于制造容量小但效率高的CPU緩存。這種存儲(chǔ)器只要保持通電，里面的數(shù)據(jù)就可以長(zhǎng)久保存。

DRAM的存儲(chǔ)單元是由電容和相關(guān)元件做成的，電容內(nèi)存儲(chǔ)電荷的多寡代表信號(hào)0和1。電容存在漏電現(xiàn)象，電荷不足會(huì)導(dǎo)致存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)出錯(cuò)，所以DRAM需要周期性刷新，以保持電荷狀態(tài)。DRAM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單較簡(jiǎn)單且集成度高，通常用于制造內(nèi)存條中的存儲(chǔ)芯片。

2、只讀存儲(chǔ)器ROM，雖然被歸為內(nèi)存，但是內(nèi)存不一定都是短暫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。這種類型的存儲(chǔ)器，斷電后信息不會(huì)丟失，而且不能改寫(xiě)信息，一旦寫(xiě)入就固定，所以經(jīng)常被用到計(jì)算機(jī)啟動(dòng)用的BIOS芯片，還有就是存儲(chǔ)固定的系統(tǒng)軟件和字庫(kù)等。

三、外部存儲(chǔ)器

外部存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱外存，它是大容量輔助存儲(chǔ)器。目前主要使用磁盤(pán)存儲(chǔ)器、磁帶存儲(chǔ)器和光盤(pán)存儲(chǔ)器。外存的特點(diǎn)是存儲(chǔ)容量大，位成本低，通常用來(lái)存放系統(tǒng)程序和大型數(shù)據(jù)文件及數(shù)據(jù)庫(kù)。

1、硬盤(pán)

硬盤(pán)是電腦主要的存儲(chǔ)設(shè)備，由一個(gè)或者多個(gè)鋁制或者玻璃制的碟片組成。碟片外覆蓋有鐵磁性材料。硬盤(pán)有固態(tài)硬盤(pán)（SSD 盤(pán)，新式硬盤(pán)）、機(jī)械硬盤(pán)（HDD 傳統(tǒng)硬盤(pán)）、混合硬盤(pán)（HHD 一塊基于傳統(tǒng)機(jī)械硬盤(pán)誕生出來(lái)的新硬盤(pán)）。

2、軟盤(pán)

軟盤(pán)（Floppy Disk）是個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）中最早使用的可移介質(zhì)。軟盤(pán)的讀寫(xiě)是通過(guò)軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器完成的。軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)能接收可移動(dòng)式軟盤(pán)，目前常用的就是容量為1.44MB的3.5英寸軟盤(pán)。軟盤(pán)的存取速度慢，容量也小，但可裝可卸、攜帶方便。作為一種可移貯存方法，它是用于那些需要被物理移動(dòng)的小文件的理想選擇。

3、光盤(pán)

光盤(pán)是以光信息作為存儲(chǔ)的載體并用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一種物品。分不可擦寫(xiě)光盤(pán)，如CD-ROM、DVD-ROM等；和可擦寫(xiě)光盤(pán)，如CD-RW、DVD-RAM等。

光盤(pán)是利用激光原理進(jìn)行讀、寫(xiě)的設(shè)備，是迅速發(fā)展的一種輔助存儲(chǔ)器，可以存放各種文字、聲音、圖形、圖像和動(dòng)畫(huà)等多媒體數(shù)字信息。

光盤(pán)定義：即高密度光盤(pán)（Compact Disc）是近代發(fā)展起來(lái)不同于完全磁性載體的光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)（例如：磁光盤(pán)也是光盤(pán)），用聚焦的氫離子激光束處理記錄介質(zhì)的方法存儲(chǔ)和再生信息，又稱激光光盤(pán)。

4、U盤(pán)

U盤(pán)，全稱USB閃存盤(pán)，英文名“USB flash disk”。 [1] 它是一種使用USB接口的無(wú)需物理驅(qū)動(dòng)器的微型高容量移動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)品，通過(guò)USB接口與電腦連接，實(shí)現(xiàn)即插即用。 [1]

U盤(pán)的稱呼最早來(lái)源于朗科科技生產(chǎn)的一種新型存儲(chǔ)設(shè)備，名曰“優(yōu)盤(pán)”，使用USB接口進(jìn)行連接。U盤(pán)連接到電腦的USB接口后，U盤(pán)的資料可與電腦交換。而之后生產(chǎn)的類似技術(shù)的設(shè)備由于朗科已進(jìn)行專利注冊(cè)，而不能再稱之為“優(yōu)盤(pán)”，而改稱諧音的“U盤(pán)”。 [1] 后來(lái)，U盤(pán)這個(gè)稱呼因其簡(jiǎn)單易記而因而廣為人知，是移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備之一。現(xiàn)在市面上出現(xiàn)了許多支持多種端口的U盤(pán)，即三通U盤(pán)（USB電腦端口、iOS蘋(píng)果接口、安卓接口）。

四、高速緩沖存儲(chǔ)器

位于CPU與內(nèi)存之間，是一個(gè)讀寫(xiě)速度比內(nèi)存更快的存儲(chǔ)器。當(dāng)CPU向內(nèi)存中寫(xiě)入或讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，這個(gè)數(shù)據(jù)也被存儲(chǔ)進(jìn)高速緩沖存儲(chǔ)器中，這個(gè)數(shù)據(jù)也被存儲(chǔ)進(jìn)高速緩沖存儲(chǔ)器中。當(dāng)CPU再次需要這些數(shù)據(jù)時(shí)，CPU就從高速緩沖存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)，而不是訪問(wèn)較慢的內(nèi)存，當(dāng)然，如需要的數(shù)據(jù)在緩存中沒(méi)有，CPU會(huì)再去讀取內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。由于緩存的運(yùn)行速度比內(nèi)存快得多，故緩存的作用就是幫助硬件更快地運(yùn)行。因?yàn)榫彺嫱褂玫氖荝AM（斷電即掉的非永久儲(chǔ)存），所以在用完后還是會(huì)把文件送到硬盤(pán)等存儲(chǔ)器里永久存儲(chǔ)。電腦里最大的緩存就是內(nèi)存條了，最快的是CPU上鑲的L1和L2緩存，顯卡的顯存是給顯卡運(yùn)算芯片用的緩存，硬盤(pán)上也有16M或者32M的緩存。

經(jīng)有一段時(shí)間，我對(duì)電腦、手機(jī)上的RAM、ROM、內(nèi)存、閃存、運(yùn)行內(nèi)存、機(jī)身內(nèi)存、存儲(chǔ)空間等都"傻傻分不清楚"，后來(lái)花了不少時(shí)間，才把這幾者的來(lái)龍去脈分清楚。

總的來(lái)說(shuō)上面那些算是存儲(chǔ)器，從存儲(chǔ)器的材質(zhì)來(lái)看，大概可以分為三種，分別是磁性的機(jī)械硬盤(pán)、DVD和藍(lán)光類的光盤(pán)，而第三種則是今天要講的主人公，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，顧名思義，它是用半導(dǎo)體集成電路工藝制成的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息的固態(tài)電子器件。

如果光看"存儲(chǔ)器"這個(gè)名字的話，可能很多人會(huì)把它們都當(dāng)作U盤(pán)、存儲(chǔ)卡、硬盤(pán)等永久存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的器件，其實(shí)這是片面的。說(shuō)到這，還要從電腦（手機(jī)）的內(nèi)部結(jié)構(gòu)說(shuō)起。存儲(chǔ)器是電腦中的重要部件，主要分為以RAM和ROM為代表的內(nèi)存（主存儲(chǔ)器），和以機(jī)械硬盤(pán)和閃存為代表的外存（輔存儲(chǔ)器）。

很多人都知道內(nèi)存是用來(lái)運(yùn)行程序的，但未必了解其實(shí)內(nèi)存和外存都會(huì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，只不過(guò)是分工不同。內(nèi)存的英文名為Memory（記憶），可以理解成它是用于即時(shí)任務(wù)的短暫記憶體。處理器需要處理數(shù)據(jù)，不是直接和外存（硬盤(pán)或閃存）交換數(shù)據(jù)，而是外存先把數(shù)據(jù)放入到內(nèi)存中，再由內(nèi)存和處理器對(duì)接。

內(nèi)存主要有RAM和ROM這兩種。RAM（Random Access Memory），中文名為隨機(jī)存儲(chǔ)器，與CPU直接對(duì)接，特點(diǎn)是可以隨時(shí)讀取寫(xiě)入數(shù)據(jù)、運(yùn)行速度快，缺點(diǎn)是一但斷電就會(huì)丟失數(shù)據(jù)。ROM（Read-Only Memory），中文名為只讀存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)出廠前被存入ROM并永久保存，只能讀出，不能再寫(xiě)入或刪除，掉電后數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。ROM一般用于存放計(jì)算機(jī)的基本程序和數(shù)據(jù)。

人們經(jīng)常弄錯(cuò)的第二個(gè)疑惑點(diǎn)，就是人們把RAM和ROM區(qū)分成了運(yùn)行內(nèi)存和存儲(chǔ)空間這兩樣不同的東西，特別是在手機(jī)上。說(shuō)到這里，就要說(shuō)起手機(jī)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)了，在手機(jī)里面RAM和電腦的一樣，也是（運(yùn)行）內(nèi)存，但ROM卻和存儲(chǔ)空間產(chǎn)生了聯(lián)系，手機(jī)中的ROM有一部分空間是用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)信息和軟件，但大部分空間都被用來(lái)當(dāng)作硬盤(pán)的存儲(chǔ)空間了。

外存（輔存儲(chǔ)器），英文名為"Storage"（存儲(chǔ)），是作為存儲(chǔ)空間的永久記憶體。常用的外存設(shè)備主要有硬盤(pán)（多指機(jī)械硬盤(pán)）、閃存（半導(dǎo)體）。閃存既可被多次擦除或?qū)懭雰?nèi)容，又可斷電以后數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。

閃存下面還有相關(guān)分類，其中應(yīng)用廣泛的就是NAND閃存。NANAD閃存擁有體積小、讀取速度快、空間大等優(yōu)點(diǎn)，因此多被用來(lái)作固態(tài)硬盤(pán)和手機(jī)存儲(chǔ)。以固態(tài)硬盤(pán)為例，它主要由控制芯片+（NAND）閃存顆粒組成，速度的快慢很大程度上取決于閃存顆粒的如何。閃存顆粒的發(fā)展也經(jīng)歷了SLC、MLC、TLC、QLC等多個(gè)階段，目前比較先進(jìn)的有像希捷酷魚(yú)120這種裝載了3D TLC NAND閃存的，它能縮短系統(tǒng)、軟件、文件的啟動(dòng)和讀寫(xiě)時(shí)間，順序讀寫(xiě)速度分別高達(dá)560MB/秒和540MB/秒。

說(shuō)了這么多，區(qū)分內(nèi)存、存儲(chǔ)空間、RAM和ROM，其實(shí)可以簡(jiǎn)單地分為兩方面來(lái)記憶區(qū)分，一是分清電腦上的內(nèi)存（運(yùn)行內(nèi)存條）和外存（機(jī)械硬盤(pán)或固態(tài)硬盤(pán)），二是分清手機(jī)上的RAM代表運(yùn)行內(nèi)存、ROM代表存儲(chǔ)空間就可以了。