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半导体存储器基础 — RAM、ROM 与易失性

標準约 27 分钟5 个术语过去问 15 题

本单元目标

  • 能根据读写方式和主要用途区分 RAM 与 ROM。
  • 能按照断电后内容是否保留(易失性 / 非易失性),对存储器和存储介质进行分类。
  • 能说明闪存的性质,并举出使用闪存的存储设备的例子。
术语总表(5 个)
术语一句话分类依据断电后改写
RAM可自由读写、用于工作的半导体存储器类型(可读写)内容消失可自由改写
ROM原则上只读的半导体存储器类型(只读)内容保留原则上不改写
揮発性メモリ断电后存储内容会消失的存储器性质内容消失此分类不涉及
不揮発性メモリ无电源也能保持存储内容的存储器性质内容保留此分类不涉及
フラッシュメモリ可用电改写的非易失性半导体存储器具体的产品技术内容保留可用电改写

术语

RAMRAM(随机存取存储器)

在术语表中打开 RAM

RAM 是可以自由读写数据、用来临时存放计算机正在处理的程序和数据的半导体存储器。

CPU 直接读写的存储装置称为主存储器(内存,主記憶),这里使用的就是 RAM。RAM 中有因所存电荷会泄漏而需要定期重写(刷新,リフレッシュ)的 DRAM,也有不需要刷新的 SRAM。为弥补 CPU 与主存储器之间的速度差而放在两者之间的小容量高速存储器,称为高速缓存(キャッシュメモリ)。

类比就像办公桌的桌面。摊开的文件可以随意添写,但下班收拾(切断电源)之后,桌上就什么都不剩了。

记法Random Access 的意思是“无论哪个地址都能在几乎相同的时间内访问到”,名称本身并不包含“读写”的字眼。

考点

  • 常考DRAM 结构简单,能以低成本实现大容量,因此用作主存储器(主記憶)。
  • 常考SRAM 比 DRAM 更快,但单位容量的价格较高,因此用于只需少量容量的高速缓存(キャッシュメモリ)。
  • 常考专门用于保存屏幕显示内容的存储器称为 VRAM(图形存储器,即显存,グラフィックスメモリ)。它是显示内容每次变化时都要改写的一种 RAM。

该术语的过去问 3 题 RAM

ROMROM(只读存储器)

在术语表中打开 ROM

ROM 是原则上只读、断电后内容仍然保留的半导体存储器。

它读取在制造时等阶段写入的内容来使用,正常使用过程中不会改写。因此,它适合存放像设备启动用程序这样很少变更的数据。

类比就像印好的书。可以反复阅读,但内容不会改写,放在书架上文字也不会消失。

记法它是 Read Only Memory 的缩写,Only(仅)这一个词表达了“只能读”。虽然同样以 R 开头,RAM 的 R 却是 Random,是另一个词。

考点

  • 常考ROM 是非易失性(不揮発性)的,即使电力供应中断,存储内容也不会丢失。
  • 易混ROM 家族中也有之后可以用电擦除并重写的类型(如 EEPROM),闪存(フラッシュメモリ)也属于这一系列。不要认定“ROM = 完全不能写”。

该术语的过去问 2 题 ROM

「RAM(随机存取存储器)」与「ROM(只读存储器)」的区别

比较点RAM(随机存取存储器)ROM(只读存储器)
关键读写可以自由读写原则上只读
断电后内容消失(易失性)内容保留(非易失性)
主要用途主存储器、高速缓存启动用程序等很少变更的数据

揮発性メモリ易失性存储器

在术语表中打开 揮発性メモリ

易失性存储器(揮発性メモリ)是电源供应一旦停止,所存储的内容就会消失的存储器。

这种方式要持续消耗电力来保持存储,因此一断电数据就会丢失。RAM 具有这一性质,所以发生停电时,尚未保存的工作数据会消失。

类比就像一直在往里吹气的气球。一停止吹气、嘴离开,里面的空气马上就漏掉了。

记法日语的 揮発 和中文的“挥发”意思相同,指酒精、汽油蒸发消失。从字面就能联想到:电一断,内容就飞走了。

考点

  • 常考DRAM 和 SRAM 都属于 RAM,二者都是易失性(揮発性)的,断电后会丢失所保存的数据。
  • 易混易失性(揮発性)是“断电后内容是否保留”的性质,与“能否改写”是不同的分类轴。有些存储器既能改写,内容又能保留。

该术语的过去问 1 题 揮発性メモリ

不揮発性メモリ非易失性存储器

在术语表中打开 不揮発性メモリ

非易失性存储器(不揮発性メモリ)是断电后仍能持续保持所存储内容的存储器。

  • 半导体存储器
    • 易失性
      • DRAM
      • SRAM
    • 非易失性
      • ROM(原则上只读)
      • 闪存(可用电改写)

保持存储不需要电力,所以重新接通电源后仍可使用同样的数据。在半导体存储器中,ROM 和闪存具有这一性质。

类比就像写在笔记本上的笔记。合上放进包里,下次打开时写的内容还在。

记法这个词是在 揮発 前加上表示否定的“不”。不会飞走 = 会保留,从字的构成就能记住。

考点

  • 常考是否非易失性(不揮発性)并不限于半导体存储器,磁盘(磁気ディスク)和光盘(光ディスク)也是无需电源即可保持存储内容的非易失性介质。

该术语的过去问 2 题 不揮発性メモリ

「易失性存储器」与「非易失性存储器」的区别

比较点易失性存储器非易失性存储器
关键断电后存储内容消失存储内容保留
保持存储是否需要电力需要不需要
例子DRAM、SRAMROM、闪存、磁盘

闪存(フラッシュメモリ)是可以用电改写、断电后内容仍会保留的非易失性半导体存储器。

数据要按一定的单位(块)先擦除再重写。它被广泛用于便携式存储介质以及替代硬盘的存储设备。

类比就像用铅笔写的笔记本。可以用橡皮擦掉反复重写,合上后字也还在,但擦得太多纸就会磨损。

记法据说是因为一次性整块擦除的动作像相机闪光灯一样瞬间完成,所以得名。

考点

  • 常考SSD 和 U 盘(USB 闪存盘,USBメモリ)都以闪存(フラッシュメモリ)作为存储元件。SSD 不像 HDD 那样有可动部件,因此比 HDD 更抗冲击,功耗也更小。
  • 常考闪存(フラッシュメモリ)每次改写都会使元件老化,因此使用闪存的 SSD 有写入次数的上限。

该术语的过去问 3 题 フラッシュメモリ

要点

  • RAM 是易失性的,断电就会丢失存储内容,所以需要保留的数据要事先保存到非易失性存储设备中。
  • ROM 断电后内容仍会保留,用于存放启动用程序这类很少改写的数据。
  • 闪存是既能改写、内容又能保留的存储器,是 SSD 和 U 盘(USB 闪存盘)的存储元件。

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