理解计算机内部存储器：RAM与ROM的区别与应用

计算机组成之内部存储器是计算机结构与组成的核心组成部分，主要负责临时存放数据和程序指令，以便快速访问。本文由上海交通大学的陆海宁教授撰写，hnlu@sjtu.edu.cn，着重介绍了内存的构成、性能以及不同类型的存储器。 内部存储器可以分为两大类：随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。RAM包括动态随机访问存储器(DRAM)和静态随机访问存储器(SRAM)。DRAM使用电容存储数据，存在漏电问题，需要定期刷新以保持数据，速度相对较慢，常用于主存储器。相比之下，SRAM利用开关电路存储数据，无漏电，速度快，但成本较高，通常用作高速缓存(Cache)。 DRAM的特点是动态位元，需要持续供电才能保持数据，其优点是结构简单、密度高且成本低，但需要定期刷新。而SRAM则以静态位元存在，无需刷新，速度快，适合于对速度要求高的应用，如Cache。 ROM根据制造过程的不同可分为一次性编程只读存储器(PROM)，可擦除的PROM(EPROM)和电可擦的PROM(EEPROM)。PROM在生产时固化数据，成本较高，适用于小批量生产；EPROM可通过紫外线擦除，适合读多写少的场景；EEPROM支持灵活擦写，但速度较慢，适合需要长期保存数据的应用。快闪存储器(Flash Memory)具有较快的写入速度，以块为单位操作，常用于固态硬盘等非易失性存储。 在硬件层面，内存的芯片组织方式多样，例如16Mbit的芯片可以组织成不同的位宽和阵列，如1M*16bit、16M*1bit或2048*2048*4bits。典型例子如16Mbit的DRAM可以是4M*4的配置，而256KB和1MB存储器可以通过位扩展或字位扩展来扩大容量。 此外，内存还涉及纠错技术，以应对可能出现的硬故障，即永久性的硬件损坏。这可能涉及到冗余设计、错误检测和纠正算法等措施，以提高系统的可靠性和稳定性。 总结来说，理解计算机内部存储器的构成、类型及其特性是深入学习计算机系统架构的关键，对内存管理、优化系统性能以及故障处理有着重要影响。