【计算机组成原理】断电也不会丢失数据的秘密

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前面介绍的DRAM和SRAM均可为任意读写的随机存储器，不过断电时存储内容会消失。而只读存储器（ROM）即使停电也不会丢失存储的内容，不过在计算机系统中ROM是只供读出的存储器，下面就介绍几种不同制造工艺的ROM。

ROM的类型

1. 掩模式只读存储器

MROM 的内容由半导体制造厂按用户提出的要求在芯片的生产过程中直接写入，写入以后任何人都无法改变其内容。优点是可靠性高，集成度高，价格便宜；缺点是灵活性差。

2. 一次可编程只读存储器

PROM是可以实现一次性编程的只读存储器。PROM可由用户根据自己的需要来确定ROM中的内容，但是它是一次性写入的存储器，一旦写入内容就无法改变。

3. 可擦除可编程只读存储器

为了能多次修改ROM中的内容，产生了EPROM。EPROM不仅可以由用户利用编程器写入信息，而且可以对其内容进行多次改写。需要修改EPROM的内容时，先将其全部内容擦除，然后编程。EPROM又可分为两种，即紫外线擦除（UVEPROM）和电擦除（EPROM）。EPROM虽然既可读又可写，但它不能取代RAM，因为EPROM的编程次数有限，且写入时间过长。

4. 闪速存储器（Flash Memory）

Flash Memory是在EPROM与EPROM的基础上发展起来的，其主要特点是既可在不加电的情况下长期保存信息，又能在线进行快速擦除与重写。闪速存储器既有EPROM的价格便宜、集成度高的优点，又有EPROM电可擦除重写的特点，且擦除重写的速度快。

5. 固态硬盘（Solid State Drives，SSD）

基于闪存的固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成。保留了Flash Memory长期保存信息、快速擦除与重写的特性。对比传统硬盘也具有读写速度快、低功耗的特性，缺点是价格较高。

主存储器的基本组成

介绍完主存储器的两种基本类型（ROM，RAM）后，我们就要开始从结构上剖析主存储器啦。

首先我们知道当前计算机正在执行的程序和数据（除了暂存于CPU寄存器以外的所有原始数据，中间结果和最后结果）均存放在存储器中，CPU会直接从存储器中取指令或存储数据，那么自然少不了存储这些0或1的记忆单元（也称存储元件）。而存储元件构成的存储矩阵（也称存储体）就是存储器的核心部分。

然后为了存取存储体中的信息，我们必须对存储单元编号（也称编址）。编址单位是指具有相同地址的那些存储元件构成的一个单位，可以按字节编址，也可以按字编址。现代计算机通常采用字节编址，此时存储体内的一个地址有1个字节。

最后我们来讲讲指令执行过程对主存的访问：指令执行过程中需要访问主存时，CPU首先把被访问单元的地址送到 MAR（也就是主存地址寄存器）中，然后通过地址线（注意是单向的）将主存地址送到主存中的地址寄存器（也就是MDR），以便地址译码器进行译码选中相应单元，同时CPU 将读写信号通过控制线送到主存的读写控制电路。

如果是写操作，那么CPU同时将要写的信息送到MDR中，在读写控制电路的控制下，经数据线（注意是双向的）将信号写入选中的单元。

如果是读操作，那么主存读出选中单元的内容送到数据线，然后送到MDR中。数据线的宽度与MDR的宽度相同，地址线的宽度与MAR 的宽度相同。地址线的位数决定了主存地址空间的最大可寻址范围。

习题巩固

1. 下列有关RAM和ROM的叙述中，正确的是( )。

I. RAM是易失性存储器，ROM是非易失性存储器

II. RAM和ROM都采用随机存取方式进行信息访问

III. RAM和ROM都可用作Cache

IV． RAM和ROM都需要进行刷新

A. 仅I和II

B. 仅II和III

C. 仅I、II和III

D. 仅II、II和IV

解：

一般cache采用高速的SRAM制作，比ROM速度快很多；动态RAM需要刷新而ROM不需要刷新。故选A。

2. 下列关于闪存的叙述中，错误的是（)。

A. 信息可读可写，并且读、写速度一样快

B. 存储元由MOS管组成，是一种半导体存储器

C. 掉电后信息不丢失，是一种非易失性存储器

D. 采用随机访问方式，可替代计算机外部存储器

解：

闪存是 EEPROM的进一步发展，可读可写，用MOS 管的浮栅上有无电荷来存储信息。闪存依然是ROM的一种，写入时必须先擦除原有数据，因此写速度比读速度要慢不少(硬件常识)。闪存是一种非易失性存储器，它采用随机访问方式。现在常见的SSD固态硬盘，它由Flash 芯片组成。故选A。

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