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1、目目 录录摘要.1关键词.1Abstract.1Keywords.11 存储器的介绍.12 存储器的原理及分类.22.1 存储器的原理.22.2 存储器的分类.33 存储器的应用以及研究现状.64 存储器的发展前景.7参考文献.91存储器的原理及其应用存储器的原理及其应用姓名：刘 奇 学号：20095040111单位：物理电子工程学院 专业：物理学指导教师：阎海龙 职称：副教授摘摘 要要: 存储器是计算机的记忆设备，主要用来存放计算机进行信息处理后的程序和数据，所以存储器应该具备将数据从存储器中取出和从 CPU 寄存器写入到存储器的功能。存储器分为内存储器和外存储器两大类，细节的分类又包括多种
2、，并且随着科技的发展，其性能和应用也越来越广泛。关键词关键词: 存储器，原理，分类，应用The principle and applications of memoryAbstract： Memory is the computers memory equipment, mainly used for storing information processing, computer programs and data. So the number of memory should have removed from storage data and data from the CPU inte
3、rnal registers written to memory function. Memory into memory and external storage in two categories, including the classification and include a variety of details. With the development of science and technology, the properties and application of will be more and more widely. Keywords: Memory, princ
4、iple, classification, application1 存储器的介绍存储器（Memory）是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。计算机中全部信息，包括输入的原始数据、计算机程序、中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定的位置存入和取出信息。有了存储器，计算机才有记忆功能，才能保证正常工作。按用途存储器可分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）,也有分为外部存储器和内部存储器的分类方法。外存通常是磁性介质或光盘等，能长期保存信息。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，但仅用于暂时存放程序和数据，关2闭电源或断电，数据会丢失。正是由于存
5、储器是计算机的记忆设备，主要用来存放计算机进行信息处理后的程序和数据，所以存储器应该具备数的“读取”(将数据从存储器中取出)和“写入”(将数据从 CPU 内部寄存器写入到存储器)功能。存储器分为内存储器(简称内存)和外存储器(简称外存)两大类。中央处理器(CPU)只能直接访问存储在内存中的数据。外存中的数据只有先调入内存后，才能被中央处理器访问和处理。2 存储器的原理及分类存储器的原理及分类2.1 存储器的原理存储器的原理半导体存储器是一种通用型 LSI，主要用来存放大量的二值信息，它是数字系统不可缺少的组成部分。图 1-1 是存储器的基本原理图，一只存储器有很多个存储单元，每个存储单元可存储
6、 l 位或多位二进制数(0 或 1)，把数据存入存储器称为写入，从存储器中取出数据称为读出。图 1-1 存储器的基本原理在众多的存储单元中选择某一单元的过程称为寻址。在任何时刻，只能对存储器中的一个单元进行写入或读出操作。为了寻址方便，在存储器中设有一套为选择地址用的地址译码电路。图 1-1 所示是一个有 64 个存储单元的存储器的地址结构，称为地址线，它又分为两组，其中称为行地址线，50AA 20AA 称为列地址线。行地址线经 3 线-8 线译码器译码后得到 8 根水平方向53AA 的输出线，称为行选择线。同样，列地址线经译码后得到 8 根列选择线。行、列选择线组成了一个地址选择阵列，共 6
7、4 个交点。安排在每个交点上的存储单3元，则可按照不同的行、列地址来操作，进行相应的写入或读出。例如下面的计算操作：,选中的将是存储器中用带有“三角形符101012AAA011345AAA号”的那个单元。用这种方法寻址的存储器其寻址范围均为 2 的幂次方，即有N 根地址线，便有 个存储单元。因存储器的容量一般都很大，为了便于记忆，令 ，这样，有 10 根地址线的存储器，其寻址范围就是 1K。其11024210余可由此类推。 2.2 存储器的分类存储器的分类存储器(Memory)分为两大类：一类是设在主机的内部存储器(简称内存)，也叫主存储器，用于存放当前运行的程序和程序所需的数据，属于临时存储
8、器；另一类是属于计算机外部设备的存储器，叫外部存储器(简称外存)，也叫辅助存储器，属于永久性存储器，存放暂时不用的数据和程序，当需要某一程序或数据时，首先调入内存，然后再运行。一个二进制位(Bit)是构成存储器的最小单位。实际上，存储器是由许许多多个二进制位的线性排列构成的。为了存取到指定位置的数据，通常将 8 位二进制位组成一个存储单元，称为字节(Byte)，并给每个字节编上一个号码，称为地址(Address)。内存储器主机板上的存储器称为内存储器，由半导体器件组成，具有容量小、功耗低、体积小、存取速度快的特点。按其工作方式不同，内存储器可分为随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)。随机
9、存储器随机存储器的特点是既可以随机读出信息，也可以向内写入信息，随机读（写）任一单元的时间相同，断电后，信息全部丢失。随机存储器可分为静态随机存储器(SRAM)和动态随机存储器(DRAM)两种。静态随机存储器，采用双极型或 MOS 型双稳态电路作为存储元件。只要不断电，信息就可以常期保存。其优点是存取速度快，不需要刷新，工作状态稳定；其缺点是集成度较低、价格昂贵。它主要用于高速缓冲存储器。高速缓存(Cache)，由高速 RAM 即 SRAM 组成，它介于 CPU 和内存之间(也可集成在 CPU 内部)，起一个缓冲的作用，以解决高速的 CPU 和低速的 DRAM 之间的矛盾。每次 CPU要从内存
10、中读(写)一个数据时，总是先查看数据是否已在 Cache 中存在，若已在 Cache 中就直接从 Cache 读、写，这样就提高了 CPU 的运算速度。动态随机存储器，采用 MOS 电路和电容作为存储元件。由于电容会放电，所以信息不4能长期保存，必须在信息丢失之前，周期性地刷新以补充释放的电荷。其优点是集成度高、功耗低、价格便宜；其缺点是存储速度慢、需要刷新。它主要用于大容量内存储器。只读存储器只读存储器的特点是存储的信息只能读出，不能写入，断电后信息不会丢失。只读存储器分为掩膜 ROM、PROM、EPROM 和EEPROM(E2PROM)。ROM：由生产厂家采用掩膜技术将程序和数据直接固定到
11、上面，出厂后用户只能读取不能改写。PROM：PROM 称为可编程只读存储器。它允许用户一次性地写入程序和数据，一经写入后，内容不能更改。EPROM：EPROM 称为可擦除可编程只读存储器。它允许用户多次写入信息，用户只需通过紫外线照射 EPROM，将其原来的信息擦除，就可以再次输入新信息。E2PROM：E2PROM 称为电擦除可编程只读存储器。其性能与 EPROM相同，但擦除的方式不同，它使用电擦除原有信息。外存储器与内存相比，外存储器的特点是存储量大、价格较低，而且在断电的情况下也可以长期保存信息，所以，又称为永久性存储器，但其存取速度较慢。在微型计算机中，最常用的外存有软盘、硬盘、光盘和磁
12、带等。(1)软盘存储器微型计算机上常用的软盘片有 5.25 英寸盘和 3.5 英寸盘两种。它们分别又有双面双密和双面高密之分。目前，5.25 英寸盘已被淘汰，3.5 英寸盘使用较广泛，但它也逐步被优盘所取代。3.5 英寸盘每边长 3.5 英寸，厚约 2 mm，封装在一个硬塑料壳中，如图 2-2 所示。双面双密盘容量为 720KB，双面高密盘容量为 1.44MB。图 2-2 3.5 英寸软盘正反面示意图中，3.5 英寸盘反面右下角的矩形框内有一写保护滑块，当移动滑块使小方框(称为写保护孔)透光时，则磁盘为写保护状态，只能读不能写；反之，关闭小方孔，则为可读可写状态。表 2-1 列出了两类 3.5
13、 英寸软盘片的有关参数。表 2-1 3.5 英寸软盘的相关参数5图 2-2 3.5 英寸软盘正反两面示意图外存储器又可分为硬盘存储器，USB 移动硬盘，USB 优盘，光盘，DVD光盘,下面就对着几种外存储器进行介绍。硬盘存储器通常简称为硬盘(Harddisk)，它在微机外部设备中占有相当重要的地位。硬盘存储系统由硬盘机、硬盘控制器两部分组成。由于硬盘存储器通常采用温彻斯特技术(Winchestertechnology)，故称之为温氏硬盘。它是以一个或多个不可更换的硬盘片作为存储介质，所以有时也称之为固定盘(Fixeddisk)，也有可更换盘片的硬盘。硬盘机又称做硬盘驱动器(Harddiskdr
14、ive)，HDD 为了完成读(写)功能，硬盘存储器由主轴系统、磁头驱动定位系统、数据转换系统、空气净化系统、接口和控制系统组成。硬盘机的性能指标有盘径(有 5.25 英寸、3.5 英寸、2.5 英寸及 1.8 英寸等数种)、接口类型、磁头数、柱面数、每磁道扇区数、数据传输率、磁盘转速、电源和重量等。由于每扇区的大小为 512B，根据以上各项指标即可计算出硬盘的容量，总容量公式为：总容量=512磁头数柱面数每磁道扇区数。硬盘存储器的存储特性与软盘存储器的存储特性相似，同属于磁表面存储器，只是容量不同而已。目前，硬盘容量已达到 20250GB，转速也有 5400 r/min(转/分钟)和 7200 r/min 两种，且 7200 r/min 已成为主流设备。随着多媒体技术的不断应用，有越来越多的图像、音频、动画和视频文件需要保存和交流，而这类文件一般都非常庞大，传统的软盘片不能满足需求。于是 USB 移动硬盘就应运而生。IJSB 移动硬盘的优点是体积小、重量轻，一般重量的 2009 左右；容量大，一般在 1080GB 之间；存取速度快，USBi.1 标准接口的传输率是 12MB/s，而 USB2.0 的传输率为 480MB/s；可以通过 USB 接口即插即用，当前的计算机都配有 USB 接口，在 Windows
