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隨機存取存儲�
閱讀�17630時間�2011-03-07 14:33:04

  隨機存取存儲�,簡稱隨機存儲器,英文為RAM(random access memory�,是一種在計算機中用來暫時保存�(shù)�(jù)的元�。隨機存取存儲器工作時可以隨時從任何一個指定的地址寫入(存入)或讀出(取出)信�,通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運行中的程式之臨時資料存儲媒介。按照電路結(jié)�(gòu)和工作原理的不同,隨機存取存儲器可以分成靜態(tài)隨機存取存儲�動態(tài)隨機存取存儲�兩種�

概述

  隨機存取存儲器(RAM)是計算機存儲器中最為人熟知的一�。存儲單元的�(nèi)容可按需隨意取出或存�,且存取的速度與存儲單元的位置無關(guān)的存儲器。這種存儲器在斷電時將丟失其存儲內(nèi)容,故主要用于存儲短時間使用的程��

  與RAM形成鮮明對比的是順序存取存儲器(SAM)。SAM中的�(shù)�(jù)存儲單元按照線性順序排�,因而只能依順序訪問(類似于盒式錄音帶)。如果當(dāng)前位置不能找到所需�(shù)�(jù),就必須依次查找下一個存儲單�,直至找到所需�(shù)�(jù)為止。SAM非常適合作緩沖存儲器之用,一般情況下,緩存中�(shù)�(jù)的存儲順序與�(diào)用順序相同(顯卡中的�(zhì)素緩存就是個很好的例子)。而RAM則能以任意的順序存取�(shù)�(jù)�

  與只讀存儲�(ROM)相比,隨機存取存儲器的優(yōu)點是存取方便、使用靈活,既能不破壞地讀出所存信�,又能隨時寫入新的內(nèi)容。它可以在任意時�,對任意選中的存儲單元進行信息的存�(寫入)或取�(讀�)操作。如遇停電,所存內(nèi)容便全部丟失為其缺點�

�(jié)�(gòu)

  隨機存取存儲器由存儲矩陣、地址譯碼�、讀/寫控制電�、輸�/輸出電路和片選控制電路等組成,其�(jié)�(gòu)示意圖如下:

RAM結(jié)構(gòu)框圖

  1.存儲矩陣�由存儲單元構(gòu)�,一個存儲單元存儲一位二進制�(shù)碼�1”或�0�。與ROM不同的是RAM存儲單元的數(shù)�(jù)不是�(yù)先固定的,而是取決于外部輸入信息,其存儲單元必須由具有記憶功能的電路構(gòu)��

  2.地址譯碼器:也是N取一譯碼器�

  3.讀/寫控制電路:�(dāng)R/W=1�,執(zhí)行讀操作,R/W=0�,執(zhí)行寫操作�

  4.片選控制��(dāng)CS=0�,選中該片RAM工作� CS=1時該片RAM不工��

特點

  1.隨機存取

  所謂“隨機存取�,指的是�(dāng)存儲器中的消息被讀取或?qū)懭霑r,所需要的時間與這段信息所在的位置無關(guān)。相對的,讀取或?qū)懭腠樞蛟L問(Sequential Access)存儲設(shè)備中的信息時,其所需要的時間與位置就會有�(guān)系(如磁帶)�

  2.易失�

  �(dāng)電源�(guān)閉時RAM不能保留�(shù)�(jù)。如果需要保存數(shù)�(jù),就必須把它們寫�  靜態(tài)隨機存取存儲�

  一個長期的存儲�(shè)備中(例如硬盤)。RAM和ROM相比,兩者的區(qū)別是RAM在斷電以后保存在上面的數(shù)�(jù)會自動消�,而ROM不會�

  3.高訪問速度

  �(xiàn)代的隨機存取存儲器幾乎是所有訪問設(shè)備中寫入和讀取速度最快的,取存延遲也和其他涉及機械運作的存儲�(shè)備相�,也顯得微不足道�

隨機存取存儲器

  4.需要刷�

  �(xiàn)代的隨機存取存儲器依賴電容器存儲�(shù)�(jù)。電容器充滿電后代表1(二進制),未充電的代�0。由于電容器或多或少有漏電的情形,若不作特別處理,數(shù)�(jù)會漸漸隨時間流失。刷新是指定期讀取電容器的狀�(tài),然后按照原來的狀�(tài)重新為電容器充電,彌補流失了的電�。需要刷新正好解釋了隨機存取存儲器的易失��

  5.對靜電敏�

  正如其他精細(xì)的集成電�,隨機存取存儲器對環(huán)境的靜電荷非常敏�。靜電會干擾存儲器內(nèi)電容器的電荷,引致數(shù)�(jù)流失,甚至燒壞電�。故此觸碰隨機存取存儲器�,應(yīng)先用手觸摸金屬接��

類型

  1.SRAM�靜態(tài)隨機存取存儲器采取多重晶體管�(shè)�,通常每個存儲單元使�4-6只晶體管,但沒有電容�。SRAM主要用于緩存�

  2.DRAM�動態(tài)隨機存取存儲器中每個存儲單元由配對出現(xiàn)的晶體管和電容器�(gòu)成,需要不斷地刷新�

  3.FPM DRAM�快速頁模式動態(tài)隨機存取存儲器是最早的一種DRAM。在存儲器根�(jù)行列地址進行位元定位的全程中,F(xiàn)PM DRAM必須處于等待狀�(tài),數(shù)�(jù)讀取之后才能開始處理下一位數(shù)�(jù)。向二級緩存的傳輸速率約為176MB每秒�

  4.EDO DRAM�擴展�(shù)�(jù)輸出動態(tài)隨機存取存儲器在處理前一位數(shù)�(jù)的過程中無需全程等待,就可以開始處理下一位數(shù)�(jù)。只要前一位數(shù)�(jù)的地址定位成功,EDO DRAM就開始為下一位數(shù)�(jù)尋址。它比FPM�5%左右。向二級緩存的傳輸速率約為264MB每秒�

  5.SDRAM�同步動態(tài)隨機存取存儲器利用了爆發(fā)模式的概�,大大提升了性能。這種模式在讀取數(shù)�(jù)時首先鎖定一個記憶行,然后迅速掃過各記憶�,與此同時讀取列上的位元�(shù)�(jù)。之所以有這種�(shè)計思想,是因為多數(shù)時候CPU請求的數(shù)�(jù)在內(nèi)存中的位置是相鄰�。SDRAM比EDO RAM�5%左右,已成為�(dāng)今臺式機�(nèi)存中�(yīng)用最廣的一種。向二級緩存的傳輸速率約為528MB 每秒�

同步動態(tài)隨機存取存儲器

  6.DDR SDRAM�雙倍速率同步動態(tài)RAM與SDRAM相似,但帶寬更高,即速度更快。向二級緩存的傳輸速率約為1064MB每秒。(133兆赫茲DDR SDRAM��

  7.RDRAM�Rambus動態(tài)隨機存取存儲器同先前的DRAM體系有著根本性的區(qū)�。由Rambus公司�(shè)計的RDRAM采用了Rambus直插式內(nèi)存模組(RIMM�,在外形尺寸和引腳構(gòu)造方面類似于�(biāo)�(zhǔn)的DIMM。RDRAM與眾不同之處在于它采取一種特殊的高速數(shù)�(jù)總線�(shè)�,稱為Rambus信道。RDRAM�(nèi)存芯片在并行模式下工作頻率可�800兆赫(數(shù)�(jù)速率1600兆字節(jié)�。由于操作速率很高,RDRAM�(chǎn)生的熱量要大大多于其他類型的芯片。為了驅(qū)散多余的熱量,Rambus芯片配有散熱�,這種散熱器看上去就像是又長又薄的圓片。正如DIMM有其小外形版本一樣,生產(chǎn)商還為筆記本電腦�(shè)計了小外形RIMM�

  8.信用卡內(nèi)存:信用卡內(nèi)存是一種享有專利權(quán)的獨立DRAM�(nèi)存模�,使用時要將其插入筆記本電腦的特制長槽中�

  9.PCMCIA�(nèi)存卡�另一種用于筆記本電腦的獨立DRAM�(nèi)存模�,這種�(nèi)存卡不享有專利權(quán),只要系�(tǒng)總線能與�(nèi)存卡�(shè)置相互匹�,即可用于各種筆記本電腦�

  10.CMOS RAM�CMOS RAM這一�(shù)語是指用于電腦和其他�(shè)備中的一種小容量存儲�,用來存儲硬盤設(shè)置等信息——有�(guān)詳細(xì)信息,請查見為什么計算機需要電�?一�。這種�(nèi)存需要一個小型電池來供電,以維持存儲器的�(nèi)��

  11.VRAM�視頻RAM,亦稱多端口動態(tài)隨機存取存儲器(MPDRAM),為顯示適配器�3D加速卡所專用。所謂“多端口”是指VRAM通常會有兩個獨立的訪問端口,而非單一端口,允許CPU和圖形處理器同時訪問RAM。VRAM位于圖形卡上,且種類繁多,其中很多享有專利權(quán)。VRAM的大小往往能決定顯示器的分辨率和色深度。VRAM還可以用來保存一些圖形專用信息,例如3D幾何�(shù)�(jù)和質(zhì)素圖。真正的多端口VRAM往往價格不菲,因而當(dāng)今的圖形卡使用SGRAM(同步圖形RAM)作為替代品。兩種顯存性能相差無幾,而SGRAM價格更為便宜�

容量的擴�

  在數(shù)字系�(tǒng)或計算機�,單個存儲器芯片往往不能滿足存儲容量的要�,因此必須把若干個存儲芯片連在一�,以擴展存儲容量。擴展的方法可以通過增加位數(shù)或字?jǐn)?shù)來實�(xiàn)�

  1.位數(shù)的擴�

  通常RAM芯片的字長多�(shè)計成一�、四位、八位等。當(dāng)存儲芯片的字?jǐn)?shù)已夠�,而每個字的位�(shù)不夠時,可采用位擴展連接方式解決。如�10-10所示就是用8�1 024×1位RAM�(gòu)成的1024×8位RAM�

圖10-10 1024×1位RAM構(gòu)成的1024×8RAM

�10-10 1024×1位RAM�(gòu)成的1024×8RAM

  由圖10-10可知,位擴展是利用芯片的并聯(lián)方式實現(xiàn)�,即將RAM芯片的地址�、讀/寫控制線和片選控制線對應(yīng)地并�(lián)在一起,而各片的輸入/� �(I/O)線分開使用作為字的各條位線�

  2.�?jǐn)?shù)的擴�

  �(dāng)存儲芯片的位�(shù)已夠�,但�?jǐn)?shù)不夠�,可以采用字?jǐn)U展連接方式解決。字?jǐn)U展是利用外加譯碼器控制芯片的片選輸入端來實現(xiàn)�。如�10-11所示是利用3/8線譯碼器將八�1KB×4位RAM擴展成的8KB×4位RAM�

圖10-11 1KB×4位RAM構(gòu)成8KB×4位RAM

�10-11 1KB×4位RAM�(gòu)�8KB×4位RAM

  在圖10-11�,存儲器擴展所要增加的地址線A10~A12與譯碼器的輸入端相�,譯碼器的輸出端分別接至8片RAM的片選控制端。這樣,當(dāng)輸入一組地址時,盡管A9~A0并接至各個RAM芯片�,但由于譯碼器的作用,只有一個芯片被選中工作,從而實�(xiàn)了字的擴��

  在實際應(yīng)用中,常將兩種方法相互結(jié)�,以達到�(yù)期要��

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