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陶显芳的专栏

6、内存的里面到底是什么?为什么可以存储东西呢?


    答:在一个最简单的计算机系统中,最少要由三个部分电路组成:第一部分是CPU,第二部分是存储器,第三部分是接口电路。很多人都把CPU称为“中央处理单元”,而在一些比较小型的单片计算机中,人们经常把CPU称为MPU(即微处理器)。顾名思义,存储器就是用来存储数据的,所谓数据就是“0”和“1”对应的两种状态,当人们对“0”和“1”赋予一定的内容(对应关系)之后,这种“0”和“1”就变成了数据。当人们还没有对“0”和“1”赋予一定的对应内容之前,“0”和“1”只能称为“元素”。

    计算机在工作的时候,CPU需要从存储器(寄存器或内存)中同时取出(读取)多个“0”或“1”数据进行处理(运算),有多少个“0”或“1”就称为多少个“bit”。因此,存储器的容量基本上都是以存储“0”或“1”的个数“bit”为单位,或用“byt”为单位,1“byt”=8“bit”。

    所谓数据处理,就是对一个又一个“byt”的数据进行逻辑运算。逻辑运算也叫布尔代数运算,这种运算只在“0”和“1”两个数之间进行,其运算最终结果也是以“0”和“1”两个元素进行排列组合。

    说得更具体一点,所谓数据处理,就是对多个“0”和“1”元素进行重新编码(按某种格式调换“0”和“1”的排列位置)或译码(按某种规律重新排列“0”和“1”的位置)。存储器的作用就是协同CPU实现这些功能,能够实现这些功能的电路称为数字电路(或逻辑电路)。

    数字电路一般有三种:与门、或门、非门等电路。从原理上来说,CPU和存储器以及接口电路的功能,全部都可以用这三种电路来组成或实现。例如,把两个与非门组合在一起就可以构成一个D型触发器,一个D触发器就相当于1“bit”的存储器(RAM)。但为了节省成本和实现其它功能,存储器的种类相对比较多。

    存储器一般分为内部存储器和外部存储器,内部存储器简称内存,内存一般都是用集成电路(IC)来制作;内部存储器又可分为可读/写存储器(RAM)和只读存储器(ROM);外部存储器一般指硬盘、软盘、光盘、或U盘之类。接口电路就是专门用于计算机与外部互相传送数据的通道,这个一般人都容易理解。

    究竟存储器在计算机中起什么作用,以及存储器是怎样存储数据的?这个要从数字电路的工作原理谈起。电子线路一般分模拟电路和数字电路。模拟电路一般用来放大模拟信号,模拟信号有大小和正负之分,并且还是时间的函数(信号幅度大小随时间变化);而数字信号只有两种状态,“0”和“1”,一般数字信号没有信号大小之分的概念,你可以用100V表示“1”,也可以用1伏来表示“1”,而用0V表示“0”;甚至你可以用100V表示“0”,而用0V表示“1”。即数字信号只表示一种状态,至于在实际应用中,人们用它来对应什么数据或什么用途,却是另一回事。

    存储器(内存)就是用来存储“0”和“1”两种状态(数据)的电路。在数字电路中用电位“低”和“高”来表示“0”和“1”两种状态,或用电位“高”和“低”来表示“0”和“1”两种状态,这个没有严格定义。

    明白这个道理之后,很容易就会想到,只要能够实现高、低电平区别的电路,都可以用来作为存储电路使用,例如利用一个电子开关对一个小电容(其实是个反向二极管)进行充放电,也可以构成一个存储器(D-RAM)。

    存储器的英文名称为:Memory,而能实现数据存储的电路是非常多的,如D-RAM(动态存储器)、EEPROM(可改写存储器)、Flash Memory(闪存,一种长寿命的非易失性的存储器)等,它们在电路结构方面都存在很大的区别。将来如Flash Memory(闪存)的成本能进一步降低,很可能所有的存储器都可以用Flash Memory来取代,因为它既可以当成RAM来使用,也可以当成ROM来使用;它当成外存储器使用还可以取代硬盘。

  • 阅读(39491)  |   评论(26)  |   推荐(107)
网友评论
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  • 周宗兵陶前辈啊!就是高!
  • 2012/11/21 14:02:29回复
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  • 匿名受益匪浅~
  • 2012/7/11 14:03:40回复
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  • 匿名好博文~
  • 2012/7/11 14:03:09回复
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  • 匿名原来如此~
  • 2012/7/11 14:02:47回复
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  • 匿名很神奇的内存~
  • 2012/7/11 14:02:31回复
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  • 匿名值得一看、
  • 2012/7/11 11:16:32回复
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  • 匿名逻辑性很强
  • 2012/7/11 11:16:07回复
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  • 匿名欢迎分享转载。
  • 2012/7/11 11:15:14回复
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  • 匿名这个是很专业的问题。
  • 2012/7/11 11:14:51回复
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  • 匿名学到了不少东西
  • 2012/7/11 10:46:59回复
  • 发表评论(已有26条评论)
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