《内存储器》课件

内存储器计算机系统的核心组件，用于存储当前正在运行的程序和数据内存储器也被称为主存储器或内存，是所有应用程序和操作系统运行的基础内存储器简介计算机的核心快速访问临时存储内存储器是计算机系统中必不可少的组成部内存储器与中央处理器（）之间的数据内存储器是临时存储数据的地方，当计算机CPU分，它用于存储正在运行的程序和数据，是交换速度极快，直接影响着计算机的运行速关闭或重启时，存储在其中的数据会丢失计算机的核心部件之一度和性能内存储器的分类按存储介质分类按存取方式分类内存储器可分为半导体存储器和内存储器可分为随机存取存储器磁存储器两种和只读存储器两类RAM ROM按用途分类内存储器可分为主存储器、高速缓存存储器和专用存储器等Cache内存储器的种类

11.半导体内存存储器

22.磁芯存储器

33.磁泡存储器半导体存储器使用半导体材料制成，磁芯存储器使用磁芯作为存储元件，磁泡存储器使用磁性薄膜作为存储元如硅、锗等，具有高速度、高密度、具有较高的可靠性和寿命，但速度较件，具有较高的存储密度，但速度较低功耗等特点慢，成本较高慢，成本较高半导体内存存储器使用半导体材料制成的内存存储器主要采用集成电路技术制造用于存储计算机系统中的数据和指令静态随机存取存储器SRAMSRAM的工作原理使用晶体管作为存储单元每个存储单元由个晶体管和一个SRAM6电容器组成当写入数据时，晶体管被打开，电容器被充电或放电，以存储数据动态随机存取存储器DRAM是一种常用的半导体内存，用于计算使用电容器来存储数据，需要定期刷通常集成在单个芯片上，并以模块的DRAM DRAM DRAM机系统的主存储器新以保持数据形式安装在主板上的工作原理DRAM读操作刷新存储单元DRAM将数据从存储单元复制到缓冲器1从缓冲器将数据传输到CPU写操作刷新存储单元DRAM2将数据从传输到缓冲器CPU将数据从缓冲器写入存储单元刷新操作3定期读取存储单元数据写入数据到存储单元的特点DRAM高密度价格低廉读写速度快易于扩展具有高存储密度，体积小由于技术的成熟和规模化的读写速度比其他类型的的扩展性很好，可以轻松DRAM DRAM DRAMDRAM，存储容量大，可以满足现代生产，其成本相对较低，是目内存存储器（如硬盘）快得多地增加内存容量，以满足日益计算机对大容量内存的需求前主流内存存储器的选择，可以满足计算机快速数据访增长的应用需求问的需求的发展历程DRAM早期发展世纪年代，技术开始应用于计算机系统中，并逐渐取代了磁芯存储器2070DRAM技术革新随着集成电路技术的发展，的密度不断提高，容量不断增加，价格不断下降DRAM高速发展世纪年代，技术进入快速发展阶段，出现了多种技术改进，例如同步和双倍数据速率同步等2090DRAMDRAMSDRAM DRAMDDR SDRAM应用广泛目前，已成为各种电子设备中最主要的内存形式，包括电脑、手机、平板电脑等DRAM的主要技术指标DRAM技术指标反映了其性能和容量主要指标包括容量、速度、功耗、工作电压等DRAM容量是存储器能够存储的数据量，单位通常为兆字节（）、吉字节（）或太字节（）DRAM MBGB TB速度是指存储器进行读写操作的速度，通常用访问时间来衡量，单位为纳秒（）DRAM ns功耗是指存储器在工作时消耗的能量，单位为瓦特（）DRAM W工作电压是指存储器正常工作所需的电压，通常为、或DRAM

1.2V

1.5V

1.8V的容量发展趋势DRAM容量的发展趋势始终朝着更大的方向前进DRAM随着科技的进步和制造工艺的提升，的容量不断增加DRAM1K64K1970年1980年位位1K64K1M1G1990年2000年位位1M1G未来，随着技术的不断革新，容量将突破现有限制，朝着更广阔的领域发展DRAM的功耗问题DRAM功耗来源功耗控制的功耗主要来自数据刷新，低电压技术、睡眠模式、电源管DRAM以及读写操作理策略可以有效降低功耗功耗挑战随着容量的不断增加，功耗问题日益突出，需要更先进的技术来解决DRAM专用内存存储器用途特点专用内存存储器主要用于特定用途，例如引导程序、系统参数存它们通常具有较小的容量和较高的速度，并与特定硬件或软件系储等它们具有非易失性，即使断电后数据仍然保留统相结合专用内存存储器对于系统启动和运行至关重要只读存储器ROM

11.非易失性存储器

22.存储数据不可改变是一种非易失性存储器，数据在生产过程中写入，不可ROM即使断电后，信息也不会丢失更改

33.读出速度快

44.应用范围广通常用于存储固件、引导广泛应用于各种电子设备ROM ROM程序等，例如计算机、手机等的种类ROM掩模ROM MROM可编程ROM PROM可擦可编程ROM电可擦可编程ROMEPROM EEPROM在制造过程中，的内容被永一次性可编程，允许用户在ROM ROM久地写入芯片，无法修改制造后写入一次数据通过紫外线照射擦除数据，可通过电信号擦除数据，支持多以重复写入数据次写入和擦除操作可编程ROMPROM一次性编程紫外线擦除12出厂时是空白的，只能写存储的数据无法修改，需PROM PROM入一次数据要使用紫外线擦除后才能重新编程应用范围3常用于存储引导程序、系统配置参数等PROM可擦可编程ROMEPROMEPROM特点EPROM编程EPROM应用可擦可编程是一种可多次擦除和使用特殊的编程器进行编程，将数据广泛应用于嵌入式系统、微控制器、ROMEPROM EPROMEPROM编程的只读存储器，在紫外线下擦除写入芯片内部电子设备等领域，存储系统软件、固件等电可擦可编程ROMEEPROM可擦写字节可擦除是一种非易失性存储器，与不同，可以选EEPROM EPROM EEPROM可以反复擦除和编程它允许用择性地擦除和编程特定字节，而户在现场更新或修改存储的数据无需擦除整个芯片，从而提高了，提供了更高的灵活性效率和灵活性较慢的写入速度广泛应用与其他类型的相比，广泛用于需要非易失性存ROMEEPROMEEPROM的写入速度较慢，这主要是因为储的应用中，例如计算机系统、其擦除和编程过程需要较长时间微控制器和嵌入式系统闪存Flash Memory非易失性存储器闪存是一种非易失性存储器，即使在断电后也能保留数据它广泛应用于各种电子设备中，例如智能手机、平板电脑和笔记本电脑高密度存储闪存具有高存储密度，可以存储大量数据，使其成为存储应用程序的理想选择相比传统硬盘驱动器，闪存体积更小，重量更轻，而且更耐用闪存的结构与工作原理结构1由多个存储单元组成存储单元2以浮栅晶体管为基本单元控制单元3控制数据读写接口单元4与外部系统交互闪存的结构与工作原理决定了其优缺点高密度、低功耗、可靠性高，但读写速度较慢闪存的特点与应用

11.速度快

22.耐用性强闪存读取速度比传统硬盘快得闪存能够承受反复读写，不易多，存储数据也更快损坏，寿命长

33.小型化

44.应用广泛闪存体积小，重量轻，非常适闪存被广泛应用于手机、平板合用于移动设备和嵌入式系统电脑、笔记本电脑、数码相机、播放器等电子设备中MP3内存存储器的发展趋势容量持续增长速度不断提高功耗降低技术创新不断提高存储密度，降低成本更快地访问数据，满足高性能减少能耗，延长设备使用时间新型存储技术不断涌现，例如计算需求、等3D NANDMRAM集成电路内存封装技术封装形式封装材料主要包括、、、、等封装形式，为满足不同采用陶瓷、塑料或金属等材料，确保内存芯片的可靠性和耐久DIP SOICTSOP BGAQFP应用需求而设计性引脚排列尺寸大小引脚排列方式影响内存芯片与主板的连接，不同的封装类型有内存芯片的尺寸与封装类型密切相关，不同尺寸的内存芯片适不同的引脚布局合不同的应用场景内存接口技术内存接口标准内存接口类型内存接口标准定义了内存控制器和内存模块之间通信的规则，例内存接口可以分为并行接口和串行接口，并行接口传输数据速率如数据传输速率、数据宽度、时序和信号定义更快，而串行接口传输数据速率相对较慢，但更灵活（双倍数据速率）（外设组件互连标准）•DDR•PCIe（同步动态随机存取存储器）（串行）•SDRAM•SATA ATA（双列直插式内存模块）（通用串行总线）•DIMM•USB（单列直插式内存模块）•SIMM内存控制技术内存控制器内存插槽内存管理主板芯片组中的内存控制器负责管理和控制内存插槽是连接内存模块的物理接口，通过操作系统负责分配和管理内存资源，优化内内存的读写操作，确保数据准确高效地传输不同的插槽类型和技术标准实现内存与主板存利用率，提高系统运行效率之间的连接存储器系统的性能分析指标描述影响因素访问速度读写数据的时间内存类型、频率、时序容量存储数据的总量内存颗粒、数据位宽功耗运行时的能量消耗内存类型、工作频率、电压可靠性数据保存的稳定性内存技术、制造工艺内存存储器的应用计算机系统嵌入式设备内存存储器是计算机系统中必不在各种嵌入式设备中，如手机、可少的组成部分，用于存放操作平板电脑、智能家居等，内存存系统、应用程序以及数据，使计储器也发挥着重要作用，用于存算机能够高效地运行储应用程序、用户数据和系统信息网络设备数据中心网络设备，如路由器、交换机等大规模数据中心使用大量内存存，也需要内存存储器来存储网络储器来存储和处理海量数据，支配置信息、路由表等，以确保网持云计算、人工智能等应用的运络的正常运行行。