計算機基礎 - 主存

計算機需要記憶體來儲存資料和指令。記憶體在物理上組織為大量能夠儲存一個位元的單元。邏輯上，它們被組織成稱為字的位元組，並分配一個地址。資料和指令透過這些記憶體地址訪問。訪問這些記憶體地址的速度決定了記憶體的成本。記憶體速度越快，價格越高。

可以將計算機記憶體組織成一種分層的方式，其中訪問速度最快且成本最高的記憶體位於頂部，而訪問速度最低且因此成本最低的記憶體位於底部。根據此標準，記憶體分為兩種型別 – 主存和輔助儲存器。在這裡，我們將詳細瞭解主存。

區分主存和輔助儲存器的主要特徵是：

• 它由處理器直接訪問
• 它是可用的最快記憶體
• 每個字都儲存為以及
• 它是易失性的，即一旦電源關閉，其內容就會丟失

由於主存價格昂貴，因此開發了最佳化其使用的技術。這些是可用的主要記憶體的廣泛型別。

RAM

RAM 代表隨機存取儲存器。處理器直接訪問所有記憶體地址，而不管字長如何，從而使儲存和檢索速度更快。RAM 是可用的最快記憶體，因此也是最昂貴的。這兩個因素意味著 RAM 的可用量非常少，最多 1GB。RAM 是易失性的，但可能是以下兩種型別之一

DRAM（動態 RAM）

DRAM 中的每個儲存單元由一個電晶體和一個電容器組成，它們儲存一個數據位。但是，該單元開始失去其電荷，因此在不到千分之一秒的時間記憶體儲的資料就會丟失。因此，它需要每秒重新整理一千次，這會佔用處理器時間。然而，由於每個單元的尺寸很小，因此一個 DRAM 可以擁有大量單元。大多數個人電腦的主存都是由 DRAM 製成的。

SRAM（靜態 RAM）

SRAM 中的每個單元由一個儲存一個位元的觸發器組成。它在電源接通時保留其位元，並且不需要像 DRAM 那樣重新整理。與 DRAM 相比，它還具有更短的讀寫週期。SRAM 用於專業應用。

ROM

ROM 代表只讀儲存器。顧名思義，ROM 只能由處理器讀取。無法將新資料寫入 ROM。要儲存到 ROM 中的資料是在製造階段寫入的。它們包含不需要更改的資料，例如計算機的引導序列或數學應用程式的演算法表。ROM 比 RAM 慢，因此更便宜。即使電源關閉，它也能保留其資料，即它是不可變的。ROM 無法像 RAM 那樣更改，但可以使用技術對這些型別的 ROM 進行程式設計：

PROM（可程式設計 ROM）

PROM 可以使用稱為 PROM 程式設計器或 PROM 燒錄機的特殊硬體裝置進行程式設計。

EPROM（可擦除可程式設計 ROM）

EPROM 可以使用特殊的電訊號或紫外線擦除然後程式設計。可以使用紫外線擦除的 EPROM 稱為 UVEPROM，可以使用電訊號擦除的 EPROM 稱為 EEPROM。但是，處理電訊號比處理紫外線更容易和更安全。

快取記憶體

處理器用於快速處理的小塊高速易失性記憶體稱為快取記憶體。快取可能是主記憶體的保留部分、CPU 上的另一個晶片或獨立的高速儲存裝置。快取記憶體由高速 SRAM 製成。將某些資料和指令保留在快取記憶體中以加快訪問速度的過程稱為快取。當一組資料或指令被反覆訪問時，就會進行快取。

每當處理器需要任何資料或指令時，它都會先檢查快取。如果在那裡不可用，則訪問主記憶體，最後訪問輔助儲存器。由於快取速度非常快，因此每次訪問它所花費的時間與如果資料確實在快取中節省的時間相比可以忽略不計。在快取中找到資料或指令稱為快取命中。