主存储器

介绍名称：主存储器 Main memory 简称主存。是计算机硬件的一个重要部件，其作用是存放指令和数据，并能由中央处理器（CPU）直接随机存取。现代计算机是为了提高性能，又能兼顾合理的造价，往往采用多级存储体系。即由存储容量小，存取速度高的高速缓冲存储器，存储容量和存取速度适中的主存储器是必不可少的。

主存储器是按地址存放信息的，存取速度一般与地址无关。32位（比特）的地址最大能表达4GB的存储器地址。这对目前多数应用已经足够，但对于某些特大运算量的应用和特大型数据库已显得不够，从面对64位结构提出需求。

从70年代起，主存储器已逐步采用大规模集成电路构成。用得最普遍的也是最经济的动态随机存储器芯片（DRAM）。1995年集成度为64Mb（可存储400万个汉字）的DRAM芯片已经开始商业性生产，16Mb DRAM芯片已成为市场主流产品。DRAM芯片的存取速度适中，一般为50~70ns。有一些改进型的DRAM，如EDO DRAM（即扩充数据输出的DRAM），其性能可较普通DRAM提高10%以上，又如SDRAM（即同步DRAM），其性能又可较EDO DRAM提高10%左右。1998年SDRAM的后继产品为SDRAMⅡ（或称DDR，即双倍数据速率）的品种已上市。在追求速度和可靠性的场合，通常采用价格较贵的静态随机存储器芯片（SRAM），其存取速度可以达到了1~15ns。无论主存采用DRAM还是SRAM芯片构成，在断电时存储的信息都会“丢失”，因此计算机设计者应考虑发生这种情况时，设法维持若干毫秒的供电以保存主存中的重要信息，以便供电恢复时计算机能恢复正常运行。鉴于上述情况，在某些应用中主存中存储重要而相对固定的程序和数据的部分采用“非易失性”存储器芯片（如EPROM，快闪存储芯片等）构成；对于完全固定的程序，数据区域甚至采用只读存储器（ROM）芯片构成；主存的这些部分就不怕暂时供电中断，还可以防止病毒侵入。

主存储设备：Primary Storage Device，直接与维护新数据或有效数据的客户端或服务器相连的在线磁盘存储装置。（参见“二级存储设备”）。

主存储器的技术指标

主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间、存储周期和存储器带宽。

字存储单元即存放一个机器字的存储单元，相应的地址称为字地址。一个机器字可以包含数个字节，

所以一个存储单元也可包含数个能够单独编址的字节地址。

下面列出主存储器的主要几项技术指标：

主存储器的主要几项技术指标

指标 含义 表现 单位

存储容量 在一个存储器中可以容纳的存储单元总数 存储空间的大小 字数，字节数

存取时间 启动到完成一次存储器操作所经历的时间 主存的速度 ｎｓ

存储周期 连续启动两次操作所需间隔的最小时间 主存的速度 ｎｓ

存储器带宽 单位时间里存储器所存取的信息量, 数据传输速率技术指标 位/秒，字节/秒

主存储器的性能指标主要是存储容量、存取时间和存储周期。

存放一个机器字的存储单元，通常称为字存储单元，相应的单元地址叫字地址。而存放一个字节的单元，称为字节存储单元，相应的地址称为字节地址。如果计算机中可编址的最小单位是字存储单元，则该计算机称为按字编址的计算机。如果计算机中可编址的最小单位是字节，则该计算机称为按字节编址的计算机。一个机器字可以包含数个字节，所以一个存储单元也可以包含数个能够单独编址的字节地址。例如，PDP-11系列计算机，一个16位二进制的字存储单元可存放两个字节，可以按字地址寻址，也可以按字节地址寻址。当用字节地址寻址时，16位的存储单元占两个字节地址。

在一个存储器中容纳的存储单元总数通常称为该存储器的存储容量。存储容量用字数或字节数(B)来表示，如64K字，512KB，10MB。外存中为了表示更大的存储容量，采用MB，GB，TB等单位。其中1KB=2B，1MB=2B，1GB=2B，1TB=2B。B表示字节，一个字节定义为8个二进制位，所以计算机中一个字的字长通常为8的倍数。存储容量这一概念反映了存储空间的大小。

存储时间有称存储器访问时间，是指从启动一次存储器操作到完成该操作所经历的时间。具体讲，从一次读操作命令发出到该操作完成，将数据读入数据缓冲寄存器为止所经历的时间，即为存储器存取时间。

存储周期是指连续启动两次独立的存储器操作(如连续两次读操作)所需间隔的最小时间。通常，存储周期略大于存储时间，其时间单位为ns