二、内存四步登天:半导体存储器完胜
书接上文,我们讲了外部存储的从无到有,今天我们一起聊聊内部存储的前世今生。相较于外部存储单一的应用模式,内部存储更为多样化,既有手机上有内存和运行内存之分,也有PC和服务器上有内存、存储空间和磁盘阵列之分。
最早期的计算机的常见存储器是由各种磁芯制成的,当时的磁芯存储器只有几百个字节的容量,小的惊人。因为磁芯的英文名称就是core,所以磁芯存储器就叫做core memory。现如今,虽然磁芯存储器已经被淘汰,但很多人出于还是习惯把内存叫做core。直到1949年,美籍华人王安博士利用这一思想成功研制的脉冲传输控制装置(Pulsetransfer controlling device),并获得了美国专利,开创了磁芯存储器时代。目前,这种磁芯存储器也已被微型集成电路块上的半导体存储器所取代。
磁芯存储器
ROM(Read Only Memory)存储器属于最早期的存储方式,它于现在常见的存储器最大的不同是,当时的ROM存储还是一种只读存储器,并不能实现写入数据。而ROM的应用场景也因为其只读不写的特性成为电子计算机中输入输出系统(BIOS)的重要存储介质。早期简单的ROM BIOS程序可以写在128Kb的芯片中,后来,PentiumⅡ主板的ROM BIOS程序写在闪速内存里,大约有2Mb大小。而EPROM (Erasable Programmable ROM)的出现,因其可擦除的PROM因为芯片可以多次复用,现在代替ROM在微型计算机中应用比较广泛。
同样作为半导体存储器,DRAM(Dynamic Random Access Memory)动态随机存取存储器因为结构高效简单,而受到欢迎,是最为常见的系统内存。其主要的工作原理是利用电容内存储电荷的多寡来代表一个二进制比特是1还是0,但其缺陷在于必须隔一段时间刷新一次,如果存储单元没有刷新,存储的信息就会丢失,这就意味着,一旦机器故障导致关机,而数据没有及时保存,所有信息将不复存在。
与动态随机存取存储器相对的是SRAM(Static Random-Access Memory)静态随机存取存储器,SRAM静态存储器带宽有很大改进,由于两条位线(Bit Line)反相,这种差分信号使得SRAM的抗噪声干扰能力很强。因为SRAM不需要刷新电路即能保存它内部存储的数据,所以它比DRAM的性能更高、功耗更小,但价格也更为昂贵。