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知识路径： > 计算机系统基础知识 > 硬件基础知识 > 计算机系统的组成、体系结构分类及特性 > CPU、存储器的组成、性能和基本工作原理 >
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被考次数：3次
被考频率：中频率
总体答错率：34%
知识难度系数： 
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相关知识点：20个
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（1）内存。内存也称为主存，设置在主机内（或主机板上），用来存放机器当前运行所需要的程序和数据，以便向CPU提供信息。相对于外存，其特点是容量小、速度快。
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（2）外存。外存也称为辅存，如磁盘、磁带和光盘等，用来存放当前不参与运行的大量信息，必要时可把需要的信息调入内存。相对于内存，外存的容量大、速度慢。
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按构成存储器的材料，可将其分为磁存储器、半导体存储器和光存储器。
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（1）磁存储器。其是用磁性介质做成的，如磁芯、磁泡、磁膜、磁鼓、磁带及磁盘等。
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（2）半导体存储器。根据所用元件又可分为双极型和MOS型；根据数据是否需要刷新，又可分为静态（Static memory）和动态（Dynamic memory）两类。
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（3）光存储器。如CD-ROM、DVD-ROM等光盘（Optical Disk）存储器。
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按存储器的工作方式可将其分为读写存储器和只读存储器。
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（1）读写存储器（Random Access Memory，RAM）。其是既能读取数据也能存入数据的存储器。
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（2）只读存储器。根据数据的写入方式，这种存储器又可分为ROM、PROM、EPROM和EEPROM等类型。
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①固定只读存储器（Read Only Memory，ROM）。这种存储器的内容是在厂家生产时就写好的，其内容只能读出，不能改变。一般用于存放系统程序BIOS以及用于微程序控制。
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②可编程的只读存储器（Programmable Read Only Memory，PROM）。其中的内容可以由用户一次性地写入，写入后不能再修改。
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③可擦除可编程的只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）。其中的内容既可以读出，也可以由用户写入，写入后还可以修改。改写的方法是写入之前先用紫外线照射15~20分钟以擦去所有信息，然后再用特殊的电子设备写入信息。
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④电擦除可编程的只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，EEPROM）。与EPROM相似，EEPROM中的内容既可以读出，也可以进行改写。只不过这种存储器是用电擦除的方法进行数据的改写。
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⑤闪速存储器（Flash Memory）。其简称闪存，闪存的特性介于EPROM和EEPROM之间，类似于EEPROM，也可使用电信号进行信息的擦除操作。整块闪存可以在数秒内删除，速度远快于EPROM。
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存储器按访问方式可分为按地址访问的存储器和按内容访问的存储器。
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存储器按寻址方式可分为随机存储器、顺序存储器和直接存储器。
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（1）随机存储器（Random Access Memory，RAM）。这种存储器可对任何存储单元存入或读取数据，访问任何一个存储单元所需的时间是相同的。
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（2）顺序存储器（Sequentially Addressed Memory，SAM）。访问数据所需要的时间与数据所在的存储位置相关，磁带是典型的顺序存储器。
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（3）直接存储器（Direct Addressed Memory，DAM）。介于随机存取和顺序存取之间的一种寻址方式。磁盘是一种直接存取存储器，它对磁道的寻址是随机的，而在一个磁道内则是顺序寻址。
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随机访问存储器（RAM）分为静态RAM和动态RAM两类。静态RAM（SRAM）比动态RAM（DRAM）更快，也更贵。SRAM常用来做高速缓存存储器，DRAM用来作为主存及图形系统的帧缓冲存储区。
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（1）SRAM。在SRAM中，将每个位存储在一个双稳态存储器单元中，每个单元是用一个六晶体管电路来实现的。只要供电，SRAM存储单元的内容就保持不变。
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（2）DRAM。在DRAM中，每个位由一个电容和一个晶体管组成，电容量很小（容量越小速度越快）。与SRAM不同，DRAM存储器单元对干扰很敏感，电容的电压被扰乱之后也不能再自行恢复，也有其他原因会导致漏电，因此，必须在电容中的电荷漏掉之前进行补充，以保证信息不会丢失，这称为刷新。DRAM必须周期性地进行刷新操作。
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由于集成度高、价格低，DRAM常用来构成主存储器，主要采用SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory），发展出了SDR SDRAM、DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM、DDR4 SDRAM等。
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由DRAM芯片可组成所需容量要求的内存模块。例如，由4个8M×8位的DRAM芯片（DRAM 0、DRAM 1、DRAM 2、DRAM 3）构成8M×32位的内存区域，32位字的4个字节分别由4个DRAM芯片的同一地址单元提供，DRAM 0提供第1字节（最低字节），DRAM 1提供第2字节，DRAM 2提供第3字节，DRAM 3提供第4字节（最高字节），如下图所示。
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由4个8M×8位的DRAM芯片组成8M×32位的内存模块
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外存储器用来存放暂时不用的程序和数据，并且以文件的形式存储。CPU不能直接访问外存中的程序和数据，只有将其以文件为单位调入主存后才可访问。外存储器由磁表面存储器（如磁盘、磁带）及光盘存储器构成。下面介绍两种常用的外存储器。
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在磁表面存储器中，磁盘的存取速度较快，且具有较大的存储容量，是目前广泛使用的外存储器。磁盘存储器由盘片、驱动器、控制器和接口组成。盘片用来存储信息。驱动器用于驱动磁头沿盘面径向运动以寻找目标磁道位置，同时驱动盘片以额定速率稳定旋转，并且控制数据的写入和读出。控制器接收主机发来的命令，将它转换成磁盘驱动器的控制命令，并实现主机和驱动器之间数据格式的转换及数据传送，以控制驱动器的读／写操作。一个控制器可以控制一台或多台驱动器。接口是主机和磁盘存储器之间的连接逻辑。
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硬盘是最常见的外存储器。一个硬盘驱动器内可装有多个盘片，组成盘片组，每个盘片都配有一个独立的磁头。所有记录面上相同序号的磁道构成一个圆柱面，其编号与磁道编号相同。文件存储在硬盘上时尽可能放在同一圆柱面上，或者放在相邻柱面上，这样可以缩短寻道时间。
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为了正确存储信息，将盘片划成许多同心圆，称为磁道，从外到里编号，最外一圈为0道，往内道号依次增加。沿径向的单位距离的磁道数称为道密度，单位为tpi（每英寸磁道数）。将一个磁道沿圆周等分为若干段，每段称为一个扇段或扇区，每个扇区内可存放一个固定长度的数据块，如512B。磁道上单位距离可记录的位数称为位密度，单位为bpi（每英寸位数）。因为每条磁道上的扇区数相同，而每个扇区的大小又一样，所以每条磁道都记录同样多的信息。又因为里圈磁道圆周比外圈磁道的圆周小，所以里圈磁道的位密度要比外圈磁道的位密度高。最内圈的位密度称为最大位密度。
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硬盘的寻址信息由硬盘驱动号、圆柱面号、磁头号（记录面号）、数据块号（或扇区号）以及交换量组成。
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磁盘容量有两种指标：一种是非格式化容量，它是指一个磁盘所能存储的总位数；另一种是格式化容量，它是指各扇区中数据区容量总和。计算公式分别如下：
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非格式化容量＝面数×（磁道数／面）×内圆周长×最大位密度
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格式化容量＝面数×（磁道数／面）×（扇区数／道）×（字节数／扇区）
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按盘片是否固定、磁头是否移动等指标，硬盘可分为移动磁头固定盘片的磁盘存储器、固定磁头的磁盘存储器、移动磁头可换盘片的磁盘存储器和温彻斯特磁盘存储器（简称温盘）。
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光盘存储器是一种采用聚焦激光束在盘式介质上非接触地记录高密度信息的存储装置。
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根据性能和用途，光盘存储器可分为只读型光盘（CD-ROM）、只写一次型光盘（WORM）和可擦除型光盘。只读型光盘是由生产厂家预先用激光在盘片上蚀刻不能再改写的各种信息，目前这类光盘使用很普遍。只写一次型光盘是指由用户一次写入、可多次读出但不能擦除的光盘，写入方法是利用聚焦激光束的热能，使光盘表面发生永久性变化而实现的。可擦除型光盘是读写性光盘，它是利用激光照射引起介质的可逆性物理变化来记录信息。
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光盘存储器由光学、电学和机械部件等组成。其特点是记录密度高；存储容量大；采用非接触式读／写信息（光头距离光盘通常为2mm）；信息可长期保存（其寿命达10年以上）；采用多通道记录时数据传送率可超过200MB/s；制造成本低；对机械结构的精度要求不高；存取时间较长等。
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