2.2.2　存储器

存储器是存储数据和程序的硬件。一般分为主存储器（内存）和辅助存储器（外存）。内存用来存储当前执行的数据、程序和结果。外存属于辅助存储设备，负责存储文件、资料等。内存数据会因断电而丢失，属于易失性存储，速度非常快。外存断电不会丢失，速度相对内存慢一些，但容量要比内存大很多。

1．RAM

随机存取存储器（Random Access Memory，RAM）是与CPU直接进行沟通的桥梁，也叫作主存储器（内存）。计算机中所有程序的运行都是在内存中的。主要作用是调取并暂时存储CPU运算的所需的常用数据，同时与硬盘等外部存储器进行数据交换，断电时存储的内容全部消失。包括静态存储单元SRAM（Static RAM）和动态存储单元DRAM（Dynamic RAM）。

（1）SRAM

SRAM是随机存取存储器的一种。所谓“静态”，是指这种存储器只要保持通电，里面存储的数据就可以保持。相对之下，动态随机存取存储器（DRAM）中所存储的数据就需要周期性地更新。特点是速度快，集成度低，是高速缓冲存储器。静态存储单元中存储信息比较稳定，并且为非破坏性读出，不需要重写或刷新操作。

（2）DRAM

DRAM是最为常见的系统内存，DRAM只能将数据保持很短的时间（速度快）。为了保持数据，DRAM使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失，关机也会丢失数据。特点集成度高，功耗低，需要不断刷新，一般做内存。DRAM靠电容存储电荷的原理来存储信息，相比于SRAM，DRAM具有集成度更高、功耗更低的特点。常见的内存外观如图2-3所示。

2．只读存储器

只读存储器是即使停电内容也不会消失的特殊存储器，包括只可读存储器ROM（Read-Only Memory）、只可写一次的可编程只读存储器PROM（Programmable ROM）、可写多次的可擦可编程只读存储器EPROM（Erasable PROM）、可电擦可编程只读存储器EEPROM（Electronically EPROM）。

3．闪速存储器

闪速存储器也叫闪存（Flash Memory），闪速存储器属于非易失性存储器，兼有EPROM的价格便宜、集成度高和EEPROM电可擦除性等特点，且速度非常快，相对于磁盘，具有抗震、节能、体积小、容量大和价格便宜等特点，作为便携式存储得到了广泛使用。

4．高速缓冲存储器

CPU的高速缓存（Cache）位于CPU中，用于CPU与内存之间交换数据，容量非常小，但速度非常快，主要用来解决CPU与内存的速度差。

5．机械硬盘

机械硬盘和下面介绍的固态硬盘都属于辅助存储器（外存），是计算机最重要的大容量外存设备，使用非常广泛。

机械硬盘是一块覆盖了磁性材料的盘面，在中心马达的带动下高速旋转，通过读写磁头进行读写。读写时，磁头和盘片的距离非常小，所以非常怕碰撞。一个硬盘可由多个盘片或者多个磁头组成。

6．固态硬盘

固态硬盘从原理上和闪存类似，没有机械部分，通过存储颗粒进行存储，不怕碰撞，速度比机械硬盘快得多。现在固态硬盘在逐渐抢占机械硬盘的市场份额。计算机使用的固态硬盘分为M.2接口固态硬盘，如图2-6所示，以及2.5英寸的SATA接口固态硬盘，如图2-7所示。

7．内存的主要参数

内存的主要参数有如下几种。

·　频率：内存主频和CPU主频一样，习惯上被用来表示内存的速度，代表内存所能达到的最高工作频率。内存主频以MHz（兆赫）为单位来计量。

·　代数：内存已经从DDR发展到DDR4。现在使用的基本上都是DDR4内存，通过外观和防呆缺口很容易分辨出来。

·　容量：主流的内存配置，一般以16GB起步，游戏及专业用户的设备一般为32GB。

8．机械硬盘的主要参数

（1）容量

容量是硬盘最主要的参数，机械硬盘现阶段的一大优势就是容量大。硬盘的容量以TB为单位，1TB=1024GB。但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取1TB=1000GB，因此在计算机中看到的硬盘容量会比厂家的标称值要小。

（2）转速

转速是硬盘内电机主轴的旋转速度，也就是硬盘盘片在一分钟内所能完成的最大转数，它是决定硬盘内部传输率的关键因素之一，单位是rpm（revolutions per minute，转／分钟）。家用的普通硬盘的转速一般有5400r/min、7200r/min，高转速硬盘是台式机用户的首选；而对于笔记本电脑用户则是以4200r/min、5400r/min为主。

（3）传输速度

硬盘的数据传输速率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节／秒（MB/s）。5400 r/min的笔记本电脑硬盘速度在50MB/s～90MB/s，而7200r/min的台式计算机硬盘速度在90MB/s～190MB/s。

（4）缓存

硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据，缓存则可以将零碎数据暂存在缓存中，减小系统的负荷，也提高了数据的传输速度。目前主流的硬盘缓存容量为64MB。

9．固态硬盘的主要参数

因为存储原理的不同，固态硬盘的主要参数有如下几种。

（1）主控

固态硬盘的主控是基于ARM架构的处理核心。功能、规格、工作方式等都是该芯片控制的。作用如同CPU一样，主要是面向调度、协调和控制整个SSD系统而设计的。主控芯片一方面负责合理调配数据在各个闪存芯片上的负荷，另一方面承担整个数据中转，连接闪存芯片和外部SATA接口。除此之外，主控还负责ECC纠错、耗损平衡、坏块映射、读写缓存、垃圾回收以及加密等一系列功能。

（2）闪存颗粒

闪存中存储的数据是以电荷的方式存储在每个存储单元内的，SLC、MLC、TLC以及QLC就是存储的位数不同。单层存储与多层存储的区别在于每个NAND存储单元一次所能存储的“位元数”。在一个存储单元上，一次存储的位数越多，该单元拥有的容量就越大，这样能节约闪存的成本，价格也更低。但随之而来的是可靠性、耐用性和性能都会降低。

（3）协议及速度

SATA固态硬盘使用SATA接口，走的是SATA通道，并使用AHCI协议，最高速度约为600MB/s。而M.2接口的固态硬盘使用PCIE×4通道，使用NVMe协议。如果支持PCI-E3.0标准，那么该通道理论上支持4000MB/s的数据传输速度，该类固态数据读取速度大都在3500MB/s。而如果支持PCI-E4.0的标准，那么×4通道理论上支持8000MB/s，该类固态读取速度大都在7000MB/s。