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九種計算機內存類型

作者:enterprisestorageforum時間:2024-01-25來源:半導體產業縱橫收藏

計算機內存有多種類型,是內置或外部連接到計算機設備或服務器的數據存儲技術的總稱。有些處理速度很快,中央處理單元 (CPU) 可以快速訪問存儲在其中的數據,而另一些設計成本較低,因此可以經濟地存儲大量數據。

本文引用地址:http://www.7menf.com/article/202401/455094.htm

所有計算機內存類型都屬于兩類之一:主要內存或次要內存,具體取決于其用途和用例。了解它們的不同應用和優勢對于了解存儲的工作原理以及如何充分利用它至關重要。

主要內存類型

主內存是計算機內存的一部分,可以直接訪問以進行快速處理和更快的啟動。它通常放置在物理上靠近 CPU 的位置,以最大限度地減少通信時間。主存儲器類型的示例包括隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。

RAM 和 ROM 都用來存儲數據供 CPU 直接訪問。RAM 是易失性的,這意味著一旦系統斷電,其數據就會被刪除。ROM 是非易失性的,這意味著它在系統斷電后仍保留其數據。

隨機存取存儲器

隨機存取存儲器 (RAM) 的名稱源自 CPU 訪問它的方式,CPU 對其進行隨機掃描以獲取適當的信息,而不是遵循嚴格的指示。這是為了均衡所有存儲的數據位之間的訪問時間。

RAM 內存的定義特征之一是它的速度快得令人難以置信,僅比 CPU 本身慢一點點。RAM 用于保存 CPU 運行程序時所需的數據,這樣可以節省 CPU 每次需要數據或指令時到達輔助存儲器的時間。

然而,RAM 也是計算機設備中最昂貴的組件之一,成本通常按每 GB 來衡量。RAM 的高成本是計算機必須同時依賴主存儲器和輔助存儲器的主要原因。RAM 有兩種主要類型。

動態內存(DRAM)

最常見的 RAM 類型的每個單元中都包含一個晶體管和一個電容器。所有計算機都必須包含 RAM 和 DRAM 才能有效運行。最古老的 DRAM 版本被稱為單數據速率 (SDR) DRAM,但 DDR2、DDR3、DDR4 和 DDR5 等較新的版本往往更加節能且生產力更高。不同類型的 DRAM 不兼容,計算機只能使用一種類型的 DRAM。

靜態隨機存儲器(SRAM)

SRAM 比 RAM 或 DRAM 更快,但價格要貴得多。它也更龐大,每個單元中有六個晶體管。因此,SRAM 僅少量使用,并且幾乎總是作為高速緩存來協調設備的主 RAM 和 CPU 之間的通信,并縮小時鐘速度的差距。SRAM 最快且最小的實現方式是作為 CPU 核心內部的高速緩存,以相同的速度工作以消除延遲。

只讀存儲器

ROM 之所以得名,是因為存儲在其中的數據是不可變的——無法使用普通方法刪除或更改。與 RAM 一樣,它是一種速度非??斓挠嬎銠C內存,可以在設備的 CPU 附近找到。但與 RAM 不同的是,ROM 是非易失性的(斷電時不會丟失數據),這一點與輔助存儲器相同。

當設備打開或啟動時,CPU 首先讀取的是 ROM 上的指令,其中通常包含「引導代碼」,允許計算機執行在輔助存儲器上啟動操作系統的必要步驟。

從游戲機到汽車收音機和導航系統,所有類型的電子設備中都可以找到三種主要類型的 ROM。

可編程只讀存儲器 (PROM)

PROM 與真正的 ROM 不同,它是在空狀態下制造的,而不是在其上已編程的指令的情況下出售和分發的。事后可以使用 PROM 編程器或刻錄器對 PROM 進行編程。

可擦除可編程 ROM (EPROM)

EPROM 上存儲的信息可以擦除然后重新編程。

電擦除可編程 ROM (EEPROM)

EEPROM 與 PROM 和 EPROM 的不同之處在于不需要取出來進行擦除和重新編程。雖然重新格式化過程可能很慢,但并不經常進行,而且通常只是為了更新固件或 BIOS 等關鍵代碼。

此外,輔助內存是計算機內存中持久的、非易失性的部分,不由 CPU 直接訪問。它專為以更經濟實惠的方式長期存儲大量數據而設計。示例包括硬盤驅動器 (HDD)、固態驅動器 (SSD)、云存儲和磁帶驅動器等。

輔助存儲器往往比主存儲器更便宜,并且容量更大。不同類型的輔助存儲器使用戶能夠存儲個人數據和信息以及可由計算機 CPU 通過 RAM 間接訪問的軟件、應用程序和服務。

硬盤驅動器 (HDD)

硬盤驅動器是能夠長期保存和恢復數據的機電數據存儲設備。它們由一堆由主軸固定到位的旋轉盤構成。與其他長期輔助存儲相比,HDD 是每 GB 最便宜的選擇,但它們的耐用性較差。

HDD 有許多移動部件,所有這些部件都有自己可能的錯誤點。它們的噪音也很大,消耗大量電量,并且與平均 RAM 的速度相比,訪問和寫入速度可能更慢。也就是說,HDD 非常適合長期存儲和歸檔。它們經常出現在較舊且經濟實惠的臺式電腦和筆記本電腦中。

固態硬盤

固態硬盤是一種基于半導體的長期非易失性存儲。它們在持久數據存儲中使用 NAND 閃存,通常用作計算機中的輔助存儲來保存個人文件。SSD 使用閃存將數據保存在集成電路中。SSD 上的數據可以以電子方式寫入、讀取、復制和傳輸,而不會產生噪音或需要移動。

由于沒有 HDD 同類產品中的機械部件,SSD 能夠安靜、高效地運行,同時將物理損壞的可能性降至最低。雖然它們不那么耐用,但可以持續長達五年,這意味著它們對于檔案和長期存儲來說不那么有效。它們比 HDD 更快、更緊湊,但價格昂貴且容量往往更小。

光驅(CD 或 DVD)

光存儲是使用激光從 CD、DVD 和藍光光盤等光介質中存儲和檢索數據的存儲的總稱。大多數光存儲光盤都是讀/寫的,允許您反復擦除新信息并將新信息重新刻錄到其表面,但需要專門的驅動器。

光驅的工作原理是發射低能激光束來掃描旋轉的光存儲介質的表面。寫入和讀取過程的速度取決于光盤的旋轉速度。在微觀層面上,光盤具有凹槽和突起,光驅可以通過分析激光從其表面反射的方式來檢測。

磁帶機

磁帶驅動器是長期、持久、非易失性數據存儲設備,使用磁帶來存儲、讀取和寫入數據位。它們由一個外殼組成,可保護承載數據的柔性材料環。與光存儲類似,沒有專用設備就無法訪問磁帶存儲。磁帶機使用線性磁帶技術或螺旋掃描來讀取磁帶上的磁性標記。

磁帶驅動器是長期和檔案存儲的理想選擇,因為平均單元可持續使用長達 30 年。它們還具有成本效益且易于維護,適合保存大量數據。也就是說,它們體積龐大且速度極其緩慢——驅動器必須倒帶并穿過整個磁帶的長度才能到達特定點并從中提取數據,這與可以更有效地訪問的 HDD 和 SSD 不同。

存儲陣列

存儲陣列,也稱為磁盤陣列,由一組快速旋轉的 HDD、SSD 或這兩種存儲類型的混合組成,主要用于存儲基于對象、基于文件或基于塊的數據。它們是服務器存儲最常見的替代方案,因為陣列將多個驅動器組合成一個具有集中管理功能的單個大規模數據存儲系統。

存儲陣列能夠一次存儲并可靠地維護 PB 級的數據,使本地客戶端節點以及遠程計算機可以通過應用程序編程接口 (API) 或專用圖形用戶界面 (GUI) 控制面板訪問數據。存儲陣列適用于擁有大量數據的組織、企業和企業,這些數據需要集中管理,但需要由多個用戶遠程訪問。

網絡附加存儲

網絡附加存儲 (NAS ) 是連接到更廣泛的計算機網絡的基于文件的存儲,可供廣泛的用戶訪問。雖然 NAS 主要由大型公司和企業使用,但它也可以進行調整以滿足小型專業團隊的需求。它非常適合多個設備需要同時訪問相同數據的情況。它也非常適合協作工作,因為它只提供文件的最新版本。

云儲存

在云存儲中,數據遠程保存在服務器上,可以使用任何設備通過互聯網連接從任何地方訪問這些服務器。它被企業和個人廣泛用于存儲他們需要定期訪問的數據和文件,而無需將它們隨身攜帶在本地或外部存儲上。

主內存和輔助內存有什么區別?

如果計算機的 CPU 直接與某種類型的數據存儲進行通信,則它被視為主存儲,并且對于設備的功能和操作至關重要。另一方面,輔助存儲器包含各種不由 CPU 直接訪問而是通過主存儲器訪問的存儲設備類型。以下是其他一些主要區別:

易失性——RAM 被認為是易失性存儲,如果硬件斷電,所有數據都會被擦除,而輔助存儲器即使在斷電后也能夠保留其數據。

速度——主存儲器需要足夠快才能跟上 CPU 核心的速度,而輔助存儲器相對較慢并且不適合 CPU 直接訪問。

成本——由于主內存存儲的設計速度令人難以置信,因此它的價格也很昂貴,并且存儲容量較小,而單個輔助存儲設備的大小可以達到 TB,而且價格仍然合理。

易失性內存和非易失性內存之間的差異

易失性存儲器需要電力來維持存儲的信息。當計算機關閉或斷電時,易失性存儲器中存儲的所有數據都會丟失。它通常比非易失性內存更快,它是存儲需要快速訪問的數據(例如操作系統、正在運行的應用程序以及這些應用程序使用的數據)的地方。

易失性存儲器的主要特征是其臨時性。它用于需要立即訪問但不需要保留的數據。易失性存儲器還提供高速數據訪問,使其成為需要快速數據處理的任務的理想選擇。

即使在斷電時,非易失性存儲器也可以保留存儲的信息。非易失性存儲器的一個主要示例是計算機中的硬盤驅動器,其中存儲不需要快速訪問的數據(例如文件、操作系統、應用程序和軟件)。非易失性存儲器的特點是即使在斷電的情況下也能保留數據。然而,它通常比易失性存儲器慢,因為它不是為快速數據訪問而設計的。

了解計算機內存的類型

技術依賴于多種類型的計算機內存來進行短期和長期存儲。有些旨在快速訪問,而另一些則旨在更經濟地長時間保留大量數據。了解各種類型之間的差異及其應用程序和用例可以幫助您更好地最大化數據存儲和數據管理工作。



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