存储介质与RAM与ROM科普

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存储介质与RAM与ROM科普

2024-05-26 06:56| 来源: 网络整理| 查看: 265

一、存储介质介绍

1、光盘 是用激光打上去的数据,区别于磁盘。

2、磁性存储

早期,乃至现在,我们的主要存储介质都是磁性存储,也就是磁盘,分为硬盘和软盘,硬盘(机械硬盘)不太适合做移动存储,因为其磁头容易损坏,不耐摔,而且体积较大,就算是缩小容量仍然很难缩小其体积,软盘虽然用作移动介质还算方便,但软盘容量过于小,不够用,而光盘虽然容量大但不易擦写,同时体积也不够小,这时就很适合使用半导体存储介质——ROM和RAM

3、半导体存储介质 那么电脑硬盘和ROM有什么关系呢?由于ROM和硬盘都可以存储数据而且断电不会丢失,而有都广泛运用于电子产品中,所以有人就对两者产生了混淆。硬盘分为两种,一种是机械硬盘(即磁盘HDD),一种是固态硬盘(SSD),磁盘和ROM没什么关系,但是固态硬盘就不一样了,固态硬盘用到的颗粒也是基于NAND FLASH技术,和u盘以及手机存储有点相似,所以说硬盘和ROM还是有关系的,固态硬盘的存储颗粒是ROM技术发展的产物,但不能说ROM就是硬盘。

关于机械硬盘(即磁盘HDD)和固态硬盘(SSD)的区别:固态硬盘和机械硬盘的区别 关于内存、外存、磁盘、硬盘、软盘、光盘的区别  固态硬盘存储容量较小,机械硬盘存储容量较大。

①固态硬盘:半导体存储;数据直接存在闪存颗粒中,并且由主控单元记录数据存储位置和数据操作,每一个闪存颗粒的存储容量是有限的,容量较小。价格高,速度快,抗震能力好,数据丢失无法恢复。

②机械硬盘的原理:电磁存储;机械硬盘在盘面上写数据、磁盘转动,机械臂移动,也是比较原始的数据读写方式,就像近现代的留声机发声原理一样。 机械硬盘容量大,价格便宜,无限次的写入次数,防震能力差,数据相对易恢复。存储数据最好用机械硬盘

二、RAM与ROM

参考:DRAM、SRAM和SDRAM的区别

1、RAM

RAM是随机存取存储器(random access memory),可读可写,掉电数据丢失。 随机的意思是, 给定一个地址, 可以立即访问到数据(访问时间和位置无关), 而不像咱们熟悉的磁带, 知道最后一首歌在最后的位置, 却没法直接一下子跳到磁带的最后部门, 所以磁带不是随机存储器, 而是顺序存储器。

RAM是计算机内部存储器中的一种,也是其中最重要的,计算机和手机中一般把其叫做(运行)内存,它的速度要比硬盘快得多,所以运行程序在RAM中,而存放运行时不用的数据则在硬盘中,什么时候需要数据,便把数据从硬盘中拿到内存,但同时RAM断电会丢失数据,所以我们电脑如果断电了就会丢失原来正在运行的数据。所以,手机中的RAM和电脑中的RAM的概念是相同的,RAM即内存越大,能同时在内存中执行的程序就越多,性能一般是越好的。

2、ROM

ROM是只读存储器(Read-Only Memory),只读,掉电数据不丢失。 ROM也是计算机内部存储器中的一种,而硬盘是外部存储器,所以对于大学学子来说,考试时你如果把这两个混为一种东西绝对是错误的,当然,如果出选择题让你选,那么BIOS应该是用到ROM的那个。

ROM用来嵌入电脑主板或者做移动存储介质就很合适了,其体积够小,提供的容量可以比光盘和软盘的大,速度也更快,但成本相对更高,而且早期的ROM因为技术不成熟所以无法擦写,出厂后就只能读数据,所以叫只读存储器,后来随着技术的发展,在ROM的基础上出现了新的半导体存储介质EPROM和EEPROM,这两种可擦写,这就不符合ROM的命名,但是由于是在ROM的技术上衍变出来的,所以延用了一部分原来的叫法,此时非易失的半导体存储介质开始得以广泛应用,被大量用于电脑主板的bios和嵌入式存储,而后来在这两种技术的发展上又发展出了NAND FLASH闪存,这就是我们现在用的U盘中用到的技术,同样,因为其体积小,容量和速度均不错,现在手机存储中的emmc颗粒也是用的这种技术,所以有手机厂商就把手机的存储容量约定俗成为ROM,其继承ROM断电不丢失数据的特性,而且有着较快的速度。

3、关于应用

在这里插入图片描述

三、各种RAM的区别 1、SRAM与cache(静态)

1、SRAM :静态RAM(Static RAM,静态随机存储器),不用刷新,速度可以非常快,像CPU内部的cache,都是静态RAM,缺点是一个内存单元需要的晶体管数量多,因而价格昂贵,容量不大。 一般不是行列地址复用的

“静态”是指只要不掉电,存储在SRAM中的数据就不会丢失。这一点与动态RAM(DRAM)不同,DRAM需要进行周期性的刷新操作。 然后,我们不应将SRAM与只读存储器(ROM)和Flash Memory相混淆,因为SRAM是一种易失性存储器,它只有在电源保持连续供应的情况下才能够保持数据,而ROM是掉电也不会丢失。

从晶体管的类型分,SRAM可以分为双极性与CMOS两种。从功能上分,SRAM可以分为异步SRAM和同步SRAM(SSRAM)。异步SRAM的访问独立于时钟,数据输入和输出都由地址的变化控制。同步SRAM的所有访问都在时钟的上升/下降沿启动。地址、数据输入和其它控制信号均于时钟信号相关。

待看: SRAM中的每一位均存储在四个晶体管当中,这四个晶体管组成了两个交叉耦合反向器。这个存储单元具有两个稳定状态,通常表示为0和1。另外还需要两个访问晶体管用于控制读或写操作过程中存储单元的访问。因此,一个存储位通常需要六个MOSFET。对称的电路结构使得SRAM的访问速度要快于DRAM。SRAM比DRAM访问速度快的另外一个原因是SRAM可以一次接收所有的地址位,而DRAM则使用行地址和列地址复用的结构。

SRAM内部采用的是双稳态电路的形式来存储数据。所以SRAM的电路结构非常复杂。制造相同容量的SRAM比DRAM的成本高的多。正因为如此,才使其发展受到了限制。因此目前SRAM基本上只用于CPU内部的一级缓存以及内置的二级缓存。仅有少量的网络服务器以及路由器上能够使用SRAM。

2、Cache(高速缓冲存储器’,简称为’高速缓存’)   Cache 的英文原意是’储藏’,它一般使用SRAM制造,它与CPU之间交换数据的速度高于DRAM。由于CPU的信息处理速度常常超过其它部件的信息传递速度,所以使用一般的DRAM来作为信息存储器常常使CPU处于等待状态,造成资源的浪费。Cache就是为了解决这个问题而诞生的。在操作系统启动以后,CPU就把DRAM中经常被调用的一些系统信息暂时储存在Cache里面,以后当CPU需要调用这些信息时,首先到Cache里去找,如果找到了,就直接从Cache里读取,这样利用Cache的高速性能就可以节省很多时间。大多数CPU在自身中集成了一定量的Cache,一般被称作’一级缓存’或’内置Cache’。这部分存储器与CPU的信息交换速度是最快的,但容量较小。大多数主板上也集成了Cache,一般被称作’二级缓存’或’外置Cache’,比内置Cache容量大些,一般可达到256K,现在有的主板已经使用了512K~2M的高速缓存。在最新的Pentium二代CPU内部,已经集成了一级缓存和二级缓存,那时主板上的Cache就只能叫作’三级缓存’了。

2、各种DRAM(动态)

1、DRAM:动态RAM(Dynamic RAM,动态随机存储器),需要刷新,容量大,用于通常的数据存取。我们常说内存有多大,主要是指DRAM的容量。 行列地址复用,许多都有页模式。

2、SDRAM:同步动态RAM(Synchronous DRAM),即数据的读写需要时钟来同步。需要刷新,速度较快,容量大,它比一般DRAM和EDO RAM速度都快,它已经逐渐成为PC机的标准内存配置。

DRAM和SDRAM由于实现工艺问题,容量较SRAM大。但是读写速度不如SRAM,但是现在,SDRAM的速度也已经很快了

详细学习SDRAM的资料:孤独的单刀:相信我,SDRAM真的不难(一)----初识SDRAM

4、DDR SDRAM:双通道同步动态RAM(双倍率),需要刷新,速度快,容量大。

四、SRAM及DRAM内部构成

两个的区别:一个是静态的,一个是动态的,静态的是用的双稳态触发器来保存信息,而动态的是用电子,要不时的刷新来保持。

转自浅聊SRAM和DRAM的区别 为什么dram要刷新,sram不需要: 这个是由于ram的设计类型决定的,dram用了一个t和一个rc电路,导致电容毁漏电和缓慢放电。所以需要经常的刷新来保持数据 在这里插入图片描述 上面是能保存SRAM的一个bit,保存一个bit需要6个晶体管, 所以贵, 造价高啊。 SRAM一般只有几个MB而已, 再多了就不划算。 从电路图可以看出, 基本都是一些晶体管运算, 速度很快, 所以SRAM一般用来做高速缓存存储器, 既可以放在cpu芯片上, 也可以放在片下。

造价这么高, 难道就不能改进吗? 再看看DRAM电路图: 在这里插入图片描述 可以看到, 存储一个bit的DRAM只需要一个电容和一个晶体管。 DRAM的数据实际上是存在于电容里面的, 电容会有电的泄露, 损失状态, 故需要对电容状态进行保持和刷新处理, 以维持持久状态, 而这是需要时间的, 所以就慢了。 这个刷新加动态刷新, 而DRAM中的D就是dynamic的意思。

DRAM比SRAM要慢, 但造价更低, 容量也比SRAM大得多, 在计算机中主要用来做内存, 物尽其用。理解了结构, 就能理解性质, 然后就决定了用途。

关于类似图这篇文章有更清晰的:DRAM刷新过程和为什么要刷新 更细致的讲解:SRAM、DRAM、SDRAM、DDR存储器的区别 待看

五、FPGA中的RAM资源

见下篇。

在这里插入图片描述



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