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  • 存储器单元实际上是时序逻辑电路的一。按存储器的使用类型可分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM),两者的功能较大的区别,因此在描述上也有所不同。构成存储器的存储介质主要采用半导体器件和磁性材料。...

    存储器单元实际上是时序逻辑电路的一种。按存储器的使用类型可分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM),两者的功能有较大的区别,因此在描述上也有所不同。

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    构成存储器的存储介质主要采用半导体器件和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性材料的存储元,它可存储一个二进制代码。由若干个存储元组成一个存储单元,然后再由许多存储单元组成一个存储器。

    根据存储材料的性能及使用方法的不同,存储器有几种不同的分类方法。 (推荐学习:web前端视频教程)

    1.按存储介质分类

    半导体存储器:用半导体器件组成的存储器。

    磁表面存储器:用磁性材料做成的存储器。

    2.按存储方式分类

    随机存储器:任何存储单元的内容都能被随机存取,且存取时间和存储单元的物理位置无关。

    顺序存储器:只能按某种顺序来存取,存取时间与存储单元的物理位置有关。

    3.按存储器的读写功能分类

    只读存储器(ROM):存储的内容是固定不变的,只能读出而不能写入的半导体存储器。

    随机读写存储器(RAM):既能读出又能写入的半导体存储器。

    4.按信息的可保存性分类

    非永久记忆的存储器:断电后信息即消失的存储器。

    永久记忆性存储器:断电后仍能保存信息的存储器。

    5.按在计算机系统中的作用分类

    主存储器(内存):用于存放活动的程序和数据,其速度高、容量较小、每位价位高。

    辅助存储器(外存储器):主要用于存放当前不活跃的程序和数据,其速度慢、容量大、每位价位低。

    缓冲存储器:主要在两个不同工作速度的部件起缓冲作用。

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  • 几种存储器

    2016-06-13 21:00:26
    内存指主板上的存储部件,用来存放当前正在执行的数据和程序,仅用于暂时存放程序和数据,关闭电源或断电,数据会丢失。 RAM  RAM(random access memory,... 按照存储信息的不同,随机存储器又分为静态随机存储器(St


    内存指主板上的存储部件,用来存放当前正在执行的数据和程序,仅用于暂时存放程序和数据,关闭电源或断电,数据会丢失。
    RAM 
    RAM(random access memory,随机存取存储器)。存储单元的内容可按需随意取出或存入,且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容,故主要用于存储短时间使用的程序。 按照存储信息的不同,随机存储器又分为静态随机存储器(Static RAM,SRAM)和动态随机存储器(Dynamic RAM,DRAM)。
     
    SRAM
    SRAM(Static RAM,静态随机存储器),不需要刷新电路,数据不会丢失,而且,一般不是行列地址复用的。但是他集成度比较低,不适合做容量大的内存,一般是用在处理器的缓存里面。像S3C2440的ARM9处理器里面就有4K的SRAM用来做CPU启动时用的。
    SRAM其实是一种非常重要的存储器,它的用途广泛。SRAM的速度非常快,在快速读取和刷新时能够保持数据完整性。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。
     
    DRAM
    Dynamic RAM,动态随机存取存储器,每隔一段时间就要刷新一次数据,才能保存数据。而且是行列地址复用的,许多都有页模式。SDRAM是其中的一种。

    MRAM
    MRAM(Magnetic Random Access Memory) 是一种非挥发性的磁性随机存储器。它拥有静态随机存储器(SRAM)的高速读取写入能力,以及动态随机存储器(DRAM)的高集成度,而且基本上可以无限次地重复写入。这种高速内存技术已经被视为DRAM内存的接班人。
    PCM
    相变存储器(PCM)是新一代非挥发性存储器技术。
    PCM是利用材料中的可逆相态变化来储存信息的非挥发性存储器。物质以多种相态存在,如固态、液态、气态、凝结和离子。PCM 依赖于材料在不同相变时所表现出来的不同的电阻率特性。PCM 具备位元可修改功能,存储器保存的信息可以从1切换到0或者从0切换到1,无需单独的抹除步骤。PCM的特点是随机读取时间短。这个特性使处理器可直接从存储器执行代码,无需把代码复制到RAM的中间过程。PCM读取延时与每单元中任一位元的NOR快闪存储器相当,而读取效能则可与DRAM存储器媲美。PCM的写入速度可达到NAND快闪存储器的水平,因为不需要单独的抹除步骤,PCM的写入延时更短。相比之下,NOR快闪存储器的写入速度中等,但是抹除操作时间较长。
    FRAM
    FRAM(ferromagnetic random access memory)即铁电存储器。FRAM利用铁电晶体的铁电效应实现数据存储。FRAM的特点是速度快,能够像RAM一样操作,读写功耗极低,不存在如E2PROM的最大写入次数的问题;但受铁电晶体特性制约,FRAM仍有最大访问(读)次数的限制。
    SDRAM
    SDRAM(Synchronous DRAM,同步动态随机存储器),即数据的读写需要时钟来同步。其存储单元不是按线性排列的,是分页的。
    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。
    一般的嵌入式产品里面的内存都是用的SDRAM。电脑的内存也是用的这种RAM,叫DDR SDRAM,其集成度非常高,因为是动态的,所以必须有刷新电路,每隔一段时间必须得刷新数据。
     ROM又分一次性固化(PROM)、光擦除(EPROM)和电擦除(EEPROM)重写几种类型。
    ROM
    Read-Only Memory,只读存储器的总称。
    在微机的发展初期,BIOS都存放在ROM(Read Only Memory,只读存储器)中。ROM内部的资料是在ROM的制造工序中,在工厂里用特殊的方法被烧录进去的,其中的内容只能读不能改,一旦烧录进去,用户只能验证写入的资料是否正确,不能再作任何修改。如果发现资料有任何错误,则只有舍弃不用, 重新订做一份。ROM是在生产线上生产的,由于成本高,一般只用在大批量应用的场合。
     
    PROM
    可编程只读存储器,只能写一次,写错了就得报废,现在用得很少了,好像那些成本比较低的OPT单片机里面用的就是这种存储器吧。
     
    EPROM 
    EPROM(Erasable Programmable ROM,可擦除可编程ROM)芯片可重复擦除和写入,解决了PROM芯片只能写入一次的弊端。
    EPROM芯片有一个很明显的特征,在其正面的陶瓷封装上,开有一个玻璃窗口,透过该窗口,可以看到其内部的集成电路,紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据,完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。
    EPROM内资料的写入要用专用的编程器,并且往芯片中写内容时必须要加一定的编程电压(VPP=12—24V,随不同的芯片型号而定)。EPROM的型号是以27开头的,如27C020(8*256K)是一片2M Bits容量的EPROM芯片。EPROM芯片在写入资料后,还要以不透光的贴纸或胶布把窗口封住,以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。 EPROM芯片在空白状态时(用紫外光线擦除后),内部的每一个存储单元的数据都为1(高电平)。
    EEPROM
    EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM,电可擦可编程只读存储器),一种掉电后数据不丢失的存储芯片。EEPROM是可用户更改的只读存储器,其可通过高于普通电压的作用来擦除和重编程(重写),即可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息并重新编程。不像EPROM芯片,EEPROM不需从计算机中取出即可修改,是现在用得比较多的存储器,比如24CXX系列的EEPROM。
    在一个EEPROM中,当计算机在使用的时候是可频繁地重编程的,EEPROM的寿命是一个很重要的设计考虑参数。
    EEPROM的一种特殊形式是闪存,其应用通常是个人电脑中的电压来擦写和重编程。
    EEPROM一般用于即插即用(Plug & Play),常用在接口卡中,用来存放硬件设置数据,也常用在防止软件非法拷贝的"硬件锁"上面。
     
    闪存(Flash)
    闪存(FLASH)是一种非易失性存储器,即断电数据也不会丢失。因为闪存不像RAM(随机存取存储器)一样以字节为单位改写数据,因此不能取代RAM。   
    闪存卡(Flash Card)是利用闪存(Flash Memory)技术达到存储电子信息的存储器,一般应用在数码相机,掌上电脑,MP3等小型数码产品中作为存储介质,所以样子小巧,有如一张卡片,所以称之为闪存卡。根据不同的生产厂商和不同的应用,闪存卡大概有U盘、SmartMedia(SM卡)、Compact Flash(CF卡)、MultiMediaCard(MMC卡)、Secure Digital(SD卡)、Memory Stick(记忆棒)、XD-Picture Card(XD卡)和微硬盘(MICRODRIVE)。这些闪存卡虽然外观、规格不同,但是技术原理都是相同的。
    固态硬盘(SSD)
    固态硬盘(Solid State Drive)用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成。
    固态硬盘的存储介质分为两种,一种是采用闪存(FLASH芯片)作为存储介质,另外一种是采用DRAM作为存储介质。
     

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    描述

    内存储器

    内存又称为内存储器,通常也泛称为主存储器,是计算机中的主要部件,它是相对于外存而言的。

    内存储器是计算机中重要的部件之一,它是与CPU进行沟通的桥梁。

    计算机中所有程序的运行都是在内存储器中进行的,因此内存储器的性能对计算机的影响非常大。

    内存储器(Memory)也被称为内存,其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据,以及与硬盘等外部存储器交换的数据。

    只要计算机在运行中,CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算,当运算完成后CPU再将结果传送出来,

    内存的运行也决定了计算机的稳定运行。 内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。

    分类

    T一般常用的微型计算机的存储器有磁芯存储器和半导体存储器,

    微型机的内存都采用半导体存储器。

    T半导体存储器从使用功能上分,有随机存储器 (Random Access Memory,简称 RAM),

    又称读写存储器;只读存储器(Read Only Memory,简称为ROM)。

    1.随机存储器(Random Access Memory) 随机存储器

    随机存储器

    随机存储器是一种可以随机读∕写数据的存储器,也称为读∕写存储器。

    RAM有以下两个特点:一是可以读出,也可以写入。

    读出时并不损坏原来存储的内容,

    只有写入时才修改原来所存储的内容。

    二是RAM只能用于暂时存放信息,一旦断电一旦断电一是可以读出

    ,存储内容立即消失,即具有易失性。

    RAM通常由MOS型半导体存储器组成,

    根据其保存数据的机理又可分为动态( Dynamic RAM)和静态(Static RAM)两大类。

    DRAM的特点是集成度高,主要用于大容量内存储器;SRAM的特点是存取速度快,主要用于高速缓冲存储器。

    2.只读存储器(Read Only Memory)

    ROM是只读存储器,顾名思义,它的特点是只能读出原有的内容,

    不能由用户再写入新内容。原来存储的内容是采用掩膜技术由厂家一次性写入的,

    并永久保存下来。它一般 用来存放专用的固定的程序和数据。

    只读存储器是一种非易失性存储器,一旦写入信息后,

    无需外加电源来保存信息,不会因断电而丢失。

    按照是否可以进行在线改写来划分,又分为不可在线改写内容的ROM,以及可在线改写内容的ROM。

    不可在线改写内容的ROM包括掩膜ROM(Mask ROM)、可编程ROM(PROM)和可擦除可编程ROM(EPROM);

    可在线改写内容的ROM包括电可擦除可编程ROM(EEPROM)和快擦除ROM(Flash ROM)。

    3.CMOS存储器(Complementary Metal Oxide Semiconductor Memory,互补金属氧化物半导体内存)

    CMOS内存是一种只需要极少电量就能存放数据的芯片。由于耗能极低,

    CMOS内存可以由集成到主板上的一个小电池供电,这种电池在计算机通电时还能自动充电。

    因为CMOS芯片可以持续获得电量,所以即使在关机后,他也能保存有关计算机系统配置的重要数据。

    外存储器

    外储存器是指除计算机内存及CPU缓存以外的储存器,此类储存器一般断电后仍然能保存数据

    。常见的外存储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。

    常见的类型

    硬盘、软盘、光盘、U盘

    PC机常见的外存储器有软盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器等。磁盘有软磁盘和硬磁盘两种。光盘有只读型光盘CD-ROM、

    一次写入型光盘WORM和可重写型光盘MO三种。

    软盘:软磁盘使用柔软的聚酯材料制成原型底片,在两个表面涂有磁性材料。常用软盘直径为3.5英寸,

    存储容量为1.44MB.软盘通过软盘驱动器来读取数据。

    U盘:U盘也被称为“闪盘”,可以通过计算机的USB口存储数据。与软盘相比,由于U盘的体积小、

    存储量大及携带方便等诸多优点,U盘已经取代软盘的地位。

    硬盘:硬磁盘是由涂有磁性材料额铝合金原盘组成的,每个硬盘都由若干个磁性圆盘组成。

    磁带存储器:磁带也被称为顺序存取存储器SAM。它存储容量很大,但查找速度很慢,一般仅用作数据后备存储。

    计算机系统使用的磁带机有3中类型:盘式磁带机、数据流磁带机及螺旋扫描磁带机。

    光盘存储器:光盘指的是利用光学方式进行信息存储的圆盘。它应用了光存储技术,

    即使用激光在某种介质上写入信息,然后再利用激光读出信息。

    光盘存储器可分为:CD-ROM、CD-R、CD-RW、和DVD-ROM等。

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    软盘、硬盘、光盘、U盘、磁带都是外部存储器。移动硬盘

    从冯。诺依曼的存储程序工作原理及计算机的组成来说,计算机分为运算器、控制器、存储器和输入/输出设备,这里的存储器就是指内存,而硬盘属于输入/输出设备。

    CPU运算所需要的程序代码和数据来自于内存,内存中的东西则来自于硬盘,所以硬盘并不直接与CPU打交道。

    硬盘相对于内存来说就是外部存储器。

    存储器是用来存储器数据的,内存有高速缓存和内存,计算机内部存储,外存就是类似U盘的外部存储。

    内存储器速度快 价格贵,容量小,断电 后内存内数据会丢失。(ROM 断电不丢失)

    外存储器 单位价格低,容量大,速度慢, 断电后数据不会丢失。

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    SMP:共享存储型多处理机(Shared Memory MulptiProcessors)

    共享存储型多处理机有三种模型:

    • 均匀存储器存取(Uniform-Memory-Access,UMA)模型
    • 非均匀存储器存取(Non uniform-Memory-Access,NUMA)模型
    • 只用高速缓存的存储器结构(Cache-Only MemoryArchitecture,COMA)模型

    UMA:

    • 物理内存被所有处理机均匀共享
    • 所有处理器对所有内存具有相同的存取时间

    这里写图片描述

    NUMA

    • 访问内存时间随存储的位置不同而变化
    • 内存分布在所有处理器的本地
    • 所有本地存储器的集合组成了全局地址空间,可被所有的处理器访问
    • 处理器访问本地内存比较快,但访问属于另一个处理器的远程内存则比较慢,因为通过互连网络会产生附加时延。

    这里写图片描述

    • NUMA具有多个节点(Node)
    • 每个节点可以拥有多个CPU和内存等资源
    • 节点内使用共有的内存控制器。
    • 节点的所有内存对于本节点的所有CPU都是等同的。
    • 节点可分为本地节点(Local Node)、邻居节点(Neighbour Node)和远端节点(Remote Node)

    图为 Intel Xeon E5-4600的体系结构
    Intel Xeon E5-4600

    小结

    当今的服务器基本上都是NUMA结构,因此我们研究的内存管理是针对NUMA体系结构的。

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