内存的物理机制

内存的物理机制,为了能够对内存有一个整体把握,首先让我们来看一下内存的物理机制。内存实际上是一种名为内存IC的电子元件。虽然内存IC包括DRAM、SRAM、ROM等多种形式,但从外部来看,其基本机制都是一样的。内存IC中有电源、地址信号、数据信号、控制信号等用于输入输出的大量引脚(IC的引脚),通过为其指定地址(address),来进行数据的读写。

图4-1是内存IC(在这里假设它为RAM)的引脚配置示例。虽然这是一个虚拟的内存IC,但它的引脚和实际的内存IC是一样的。VCC和GND是电源,A0~A9是地址信号的引脚,D0~D7是数据信号的引脚,RD和WR是控制信号的引脚。将电源连接到VCC和GND后,就可以给其他引脚传递比如0或者1这样的信号。大多数情况下,+ 5V的直流电压表示1,0V表示0。

内存的物理机制
图4-1 内存IC的引脚配置示例

那么,这个内存IC中能存储多少数据呢?数据信号引脚有D0~D7共八个,表示一次可以输入输出8位(=1字节)的数据。此外,地址信号引脚有A0~A9共十个,表示可以指定0000000000~1111111111共1024个地址。而地址用来表示数据的存储场所,因此我们可以得出这个内存IC中可以存储1024个1字节的数据。因为1024=1K,所以该内存IC的容量就是1KB。

现在大家使用的计算机至少有512M的内存。这就相当于512000个(512MB÷1KB=512K)1KB的内存IC。当然,一台计算机中不太可能放入如此多的内存IC。通常情况下,计算机使用的内存IC中会有更多的地址信号引脚,这样就能在一个内存IC中存储数十兆字节的数据。因此,只用数个内存IC,就可以达到512MB的容量。

下面让我们继续来看刚才所说的1KB的内存IC。首先,我们假设要往该内存IC中写入1字节的数据。为了实现该目的,可以给VCC接入+5V,给GND接入0V的电源,并使用A0~A9的地址信号来指定数据的存储场所,然后再把数据的值输入给D0~D7的数据信号,并把WR(write=写入的简写)信号设定成1。执行完这些操作,就可以在内存IC内部写入数据(图4-2 (a))了。

内存的物理机制
图4-2 向内存IC中写入和读出数据的方法

读出数据时,只需通过A0~A9的地址信号指定数据的存储场所,然后再将RD(read=读出的简写)信号设成1即可。执行完这些操作,指定地址中存储的数据就会被输出到D0~D7的数据信号引脚(图4-2(b))中。另外,像WR和RD这样可以让IC运行的信号称为控制信号。其中,当WR和RD同时为0时,写入和读出的操作都无法进行。

由此可见,内存IC的物理机制实质上是很简单的。总体来讲,内存IC内部有大量可以存储8位数据的地方,通过地址指定这些场所,之后即可进行数据的读写。

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