主存储器概述

主存储器(Main memory)，简称主存。是计算机硬件的一个重要部件，其作用是存放指令和数据，并能由中央处理器(CPU)直接随机存取。现代计算机是为了提高性能，又能兼顾合理的造价，往往采用多级存储体系。即由存储容量小，存取速度高的高速缓冲存储器，存储容量和存取速度适中的主存储器是必不可少的。主存储器是按地址存放信息的，存取速度一般与地址无关。32位(比特)的地址最大能表达4GB的存储器地址。这对多数应用已经足够，但对于某些特大运算量的应用和特大型数据库已显得不够，从而对64位结构提出需求。

主存储器一般采用半导体存储器，与辅助存储器相比有容量小、读写速度快、价格高等特点。计算机中的主存储器主要由存储体、控制线路、地址寄存器、数据寄存器和地址译码电路五部分组成。从70年代起，主存储器已逐步采用大规模集成电路构成。用得最普遍的也是最经济的动态随机存储器芯片(DRAM)。1995年集成度为64Mb(可存储400万个汉字)的DRAM芯片已经开始商业性生产，16MbDRAM芯片已成为市场主流产品。DRAM芯片的存取速度适中，一般为50~70ns。有一些改进型的DRAM，如EDO DRAM(即扩充数据输出的DRAM)，其性能可较普通DRAM提高10%以上，又如SDRAM(即同步DRAM)，其性能又可较EDO DRAM提高10%左右。1998年SDRAM的后继产品为SDRAMⅡ(或称DDR，即双倍数据速率)的品种已上市。在追求速度和可靠性的场合，通常采用价格较贵的静态随机存储器芯片(SRAM)，其存取速度可以达到了1~15ns。无论主存采用DRAM还是SRAM芯片构成，在断电时存储的信息都会“丢失”，因此计算机设计者应考虑发生这种情况时，设法维持若干毫秒的供电以保存主存中的重要信息，以便供电恢复时计算机能恢复正常运行。鉴于上述情况，在某些应用中主存中存储重要而相对固定的程序和数据的部分采用“非易失性”存储器芯片(如EPROM，快闪存储芯片等)构成;对于完全固定的程序，数据区域甚至采用只读存储器(ROM)芯片构成;主存的这些部分就不怕暂时供电中断，还可以防止病毒侵入。

RAM是构成内存的主要部分，其内容可以根据需要随时按地址读出或写入，以某种电触发器的状态存储，断电后信息无法保存，用于暂存数据，又可分为DRAM和SRAM两种。RAM一般使用动态半导体存储器件(DRAM)。因为CPU工作的速度比RAM的读写速度快，所以CPU读写RAM时需要花费时间等待，这样就使CPU的工作速度下降。人们为了提高CPU读写程序和数据的速度，在RAM和CPU之间增加了高速缓存(Cache)部件。Cache的内容是随机存储器(RAM)中部分存储单元内容的副本。ROM是只读存储器，出厂时其内容由厂家用掩膜技术写好，只可读出，但无法改写。信息已固化在存储器中，一般用于存放系统程序BIOS和用于微程序控制。PROM是可编程ROM，只能进行一次写入操作(与ROM相同)，但是可以在出厂后，由用户使用特殊电子设备进行写入。EPROM是可擦除的PROM，可以读出，也可以写入。但是在一次写操作之前必须用紫外线照射，以擦除所有信息，然后再用EPROM编程器写入，可以写多次。EEPROM是电可擦除PROM，与EPROM相似，可以读出也可写入，而且在写操作之前，不需要把以前内容先擦去，能够直接对寻址的字节或块进行修改。闪速存储器(Flash Memory)，其特性介于EPROM与EEPROM之间。闪速存储器也可使用电信号进行快速删除操作，速度远快于EEPROM。但不能进行字节级别的删除操作，其集成度高于EEPROM。