記憶體(RAM)的工作

第一步得先解釋一下 RAM 是如何工作,另外也得說明 RAM 和 CPU 之間的關係。 CPU 是電腦的心臟,資料在此處理,程式指令也由它加以解釋。

和 CPU 整合在一起的就是系統主記憶體,稱為隨機存取記憶體,通稱為 RAM。
這兩者合在一起便是機器的核心,至於像硬碟、控制器和影像卡等,都只是中心活動的附加元件,統稱為周邊設備。

CPU 使用 RAM 當作資料儲存區,計算結果和程式指令都放在這兒,如果程式執行需要時,也可以取用儲存區。為了儲存資料和從儲存區讀取資料,CPU 會為所需資訊定義記憶體的位址。

CPU 透過 位址匯流排 將位址送到 RAM,然後 資料匯流排 就會把對應的正確資料送往 CPU。這個匯流排指的是兩種設備之間的連接通道,供它們作通訊之用。

量測 RAM 效能最重要的指標是讀取時間,從 CPU 發出指令給 RAM,要求取用特定位址的特定資料,記憶體回應後送資料給 CPU,到 CPU 確實收到資料為止,這個程序所花的時間便是讀取時間。

目前的 RAM 晶片讀取時間,大多是 60 ns,這意謂著完成上述程序所需的時間是 60奈秒(或稱毫微秒,十億分之一秒),這比起幾年前 100 或 120 ns 的晶片可要快得多了,但是和理想的零讀取時間那又差得遠,如果 CPU 能自己儲存資料就可以達到此一境界。為了加速這一程序,CPU 會連往「快取記憶體」,它的讀取時間低於 20 ns,遠較系統主記憶體為快,不過系統裏並沒有裝太多的快取(因為它很貴),因此只有被選定的資料,那些 CPU 下一次可能會處理的資料,才能在其中佔有一席之地,至於選定的工作則由快取控制器來處理。

記憶晶片是以電荷儲存方式工作,晶片由電容和電晶體組成,電容儲存電荷,電晶體則負責充電與否。

在 RAM 的晶片裏,系統可以改變其電荷狀況,不過在 ROM(唯讀記憶體)裏,電荷要不就是永遠存在,要不就不存在。

記憶體主要分成兩類:
隨機存取記憶體(RAM)
唯讀記憶體(ROM)




隨機存取記憶體(RAM)

可以隨時更改記憶體內的資料非永久性質

主要可分為下列幾種:
動態隨機存取記憶體 (DRAM): 主要用於電腦的主記憶體
靜態隨機存取記憶體 (SRAM): 用於速度較快的快取記憶體
視訊隨機存取記憶體 (VRAM): 加速螢幕的顯示速度
..........

DRAM:DRAM 是今日電腦標準的系統主記憶體,當你告訴別人,自己的電腦是 32MB RAM 時,指的就是它。在 DRAM 裏,資訊是存放在電容器裏的一系列電荷。在幾微秒內,它就可以充電完畢,但是電容器會漏電,所以需要不斷地充電以維持電位。就是因為要不斷充電,所以它才叫作「動態」。
DRAM 存取速度較慢,但價格較便宜,又可細分為 FPM DRAM、EDO DRAM等,其中 SDRAM 速度最快。

SRAM:SRAM 和 DRAM 的差異在於,DRAM 得隨時充電,而 SRAM 儲存記憶不必作自動充電的動作,會出現充電動作的唯一時刻是有寫入動作時。如果沒有寫入的指令,在 SRAM 裏不會有任何東西被更動,這也是它為什麼被稱為靜態的原因。
SRAM 的優點是它比 DRAM 快得多。缺點則是它比 DRAM 貴許多,通常被採用來作為快取記憶體(Cache Memory)。

VRAM(Video RAM,視訊RAM):VRAM 的目標正是瞄準了視訊的效能,主要是在影像加速卡或整合顯示技術的主機板裏,才可以看到它的出現。VRAM 用來儲存圖形顯示裏的像素值,板上的控制器會持續地從這記憶體裏讀取資料來更新顯示資料。
它設計的目的除了提供比標準影像卡更快的視訊效能,還得降低對CPU的需求,VRAM 是雙埠的記憶體,也就是單位記憶區會有兩個存取埠,一個是用來不斷地更新顯示內容,另一個則是用來改變將會顯示的資料。雙埠也意味著頻寬加倍,和較快的視訊效能,像 DRAM 和 SRAM 都只有單埠存取。

總而言之,主記憶體的容量越大,電腦處理資料的暫存空間就越大,而電腦運作的效能也越高。

種類構成元件記憶容量特性
DRAM電容由於電容會放電,每隔一段時間必須重複充電(更新),因此比較耗時。
SRAM正容器由於正反器不會放電,不須重複充電(更新),因此比較省時。





唯讀記憶體(ROM)

Read-Only Memory擁有內建的程式或資料, 可供 CPU 快速讀取

這種記憶體在出廠時,就已經將資料寫入(燒錄),電腦在運作時僅能從中讀取資料,而無法寫入新的資料。例如:BIOS(基本輸入及輸出系統)記憶體,是一套程式,在出廠時就已經燒錄在裡面,不會隨著電源的關閉而消失,就是最典型的ROM。

但是為了日後程式方便更新程式,通常分為下列種類:
  • PROM(Programmable ROM;可程式化唯讀記憶體):可依自己的需求將程式燒錄到 ROM,經燒錄後,內容就不能再修改,即只能寫一次。
  • EPROM(Erasable PROM;可消除式唯讀記憶體):當資料被燒錄後,將晶片曝曬在紫外光下,就可洗去晶片內的資料,再一次重新規劃新的資料,即可重覆寫入 ROM。
  • EEPROM(Electronic EPROM;(電子式可消除唯讀記憶體):利用電壓就可改寫 ROM 的資料。
  • Flash Memory(快閃記憶體):與 EEPROM 同樣都是使用一般電壓就能快速更新程式或資料。不同之處在於 EEPROM 每次只能寫入 1 bit,而 Flash Memory 是以區塊(block)速度寫入,速度較快。





BIOS的定義

BIOS (Basic Input/Output System),基本輸入輸出系統,它把電腦內各項硬體一一記錄,並扮演著硬體與作業系統的溝通橋樑。




BIOS 的功能

以 Award BIOS 版本為例:
  1. Standard CMOS Setup:標準的CMOS設定,包括系統日期、時間、安裝的硬碟及軟碟機。
  2. BIOS Features Setup:主要設定CPU速度、系統啟動順序。
  3. Chipset Features Setup:提供電腦專業工程師進行晶片組相關設定。
  4. Power Management Setup:依使用者習性對電腦電源使用設定管理原則。
  5. PnP/PCI Configuration:隨插即用與PCI界面組態設定。
  6. Load BIOS Defaults:選擇使用廠商在BIOS軟體中各項基本預設值。
  7. Load Optimum Settings:選擇載入最佳設定值。
  8. Integrated Peripherals:整合IDE界面的週邊設備。
  9. Supervisor Password:電腦硬體密碼設定。
  10. User Password:使用者密碼設定。
  11. IDE HDD Auto Detection:硬碟自動偵測及設定。





Reference

主機內各單元--記憶體(RAM)


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    silverwind1982 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()