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了解内存  

2008-03-27 10:13:10|  分类: 电脑篇--基础入门 |  标签: |举报 |字号 订阅

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         在计算机的组成结构中,有一个很重要的部分,就是存储器。存储器是用来存储程序和数据的部件,对于计算机来说,有了存储器,才有记忆功能,才能保证正常工作。存储器的种类很多,按其用途可分为主存储器和辅助存储器,主存储器又称内存储器(简称内存).内存在电脑中起着举足轻重的作用。内存一般采用半导体存储单元,包括随机存储器(RAM),只读存储器(ROM),以及高速缓存(CACHE)。只不过因为RAM是其中最重要的存储器。S(SYSNECRONOUS)DRAM 同步动态随机存取存储器:SDRAM为168脚,这是目前PENTIUM及以上机型使用的内存。SDRAM将CPU与RAM通过一个相同的时钟锁在一起,使CPU和RAM能够共享一个时钟周期,以相同的速度同步工作,每一个时钟脉冲的上升沿便开始传递数据,速度比EDO内存提高50%。DDR(DOUBLE DATA RAGE)RAM :SDRAM的更新换代产品,他允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿传输数据,这样不需要提高时钟的频率就能加倍提高SDRAM的速度。

●内存

内存就是存储程序以及数据的地方,比如当我们在使用WPS处理文稿时,当你在键盘上敲入字符时,它就被存入内存中,当你选择存盘时,内存中的数据才会被存入硬(磁)盘。在进一步理解它之前,还应认识一下它的物理概念。

●只读存储器(ROM)

ROM表示只读存储器(Read Only Memory),在制造ROM的时候,信息(数据或程序)就被存入并永久保存。这些信息只能读出,一般不能写入,即使机器掉电,这些数据也不会丢失。ROM一般用于存放计算机的基本程序和数据,如BIOS ROM。其物理外形一般是双列直插式(DIP)的集成块。

随机存储器(RAM)

随机存储器(Random Access Memory)表示既可以从中读取数据,也可以写入数据。当机器电源关闭时,存于其中的数据就会丢失。我们通常购买或升级的内存条就是用作电脑的内存,内存条(SIMM)就是将RAM集成块集中在一起的一小块电路板,它插在计算机中的内存插槽上,以减少RAM集成块占用的空间。目前市场上常见的内存条有128M/条、256M/条、512M/条等。

高速缓冲存储器(Cache)

Cache也是我们经常遇到的概念,它位于CPU与内存之间,是一个读写速度比内存更快的存储器。当CPU向内存中写入或读出数据时,这个数据也被存储进高速缓冲存储器中。当CPU再次需要这些数据时,CPU就从高速缓冲存储器读取数据,而不是访问较慢的内存,当然,如需要的数据在Cache中没有,CPU会再去读取内存中的数据。

当你理解了上述概念后,也许你会问,内存就是内存,为什么又会出现各种内存名词,这到底又是怎么回事呢?

在回答这个问题之前,我们再来看看下面这一段。

物理存储器和地址空间

物理存储器和存储地址空间是两个不同的概念。但是由于这两者有十分密切的关系,而且两者都用B、KB、MB、GB来度量其容量大小,因此容易产生认识上的混淆。初学者弄清这两个不同的概念,有助于进一步认识内存储器和用好内存储器。

物理存储器是指实际存在的具体存储器芯片。如主板上装插的内存条和装载有系统的BIOS的ROM芯片,显示卡上的显示RAM芯片和装载显示BIOS的ROM芯片,以及各种适配卡上的RAM芯片和ROM芯片都是物理存储器。

存储地址空间是指对存储器编码(编码地址)的范围。所谓编码就是对每一个物理存储单元(一个字节)分配一个号码,通常叫作“编址”。分配一个号码给一个存储单元的目的是为了便于找到它,完成数据的读写,这就是所谓的“寻址”(所以,有人也把地址空间称为寻址空间)。

地址空间的大小和物理存储器的大小并不一定相等。举个例子来说明这个问题:某层楼共有17个房间,其编号为801~817。这17个房间是物理的,而其地址空间采用了三位编码,其范围是800~899共100个地址,可见地址空间是大于实际房间数量的。

对于386以上档次的微机,其地址总线为32位,因此地址空间可达232即4GB。但实际上我们所配置的物理存储器通常只有1MB、2MB、4MB、8MB、16MB、32MB等,远小于地址空间所允许的范围。

好了,现在可以解释为什么会产生诸如:常规内存、保留内存、上位内存、高端内存、扩充内存和扩展内存等不同内存类型。

各种内存概念

这里需要明确的是,我们讨论的不同内存的概念是建立在寻址空间上的。

IBM推出的第一台PC机采用的CPU是8088芯片,它只有20根地址线,也就是说,它的地址空间是1MB。

PC机的设计师将1MB中的低端640KB用作RAM,供DOS及应用程序使用,高端的384KB则保留给ROM、视频适配卡等系统使用。从此,这个界限便被确定了下来并且沿用至今。低端的640KB就被称为常规内存即PC机的基本RAM区。保留内存中的低128KB是显示缓冲区,高64KB是系统BIOS(基本输入/输出系统)空间,其余192KB空间留用。从对应的物理存储器来看,基本内存区只使用了512KB芯片,占用0000至80000这512KB地址。显示内存区虽有128KB空间,但对单色显示器(MDA卡)只需4KB就足够了,因此只安装4KB的物理存储器芯片,占用了B0000至B10000这4KB的空间,如果使用彩色显示器(CGA卡)需要安装16KB的物理存储器,占用B8000至BC000这16KB的空间,可见实际使用的地址范围都小于允许使用的地址空间。

在当时(1980年末至1981年初)这么“大”容量的内存对PC机使用者来说似乎已经足够了,但是随着程序的不断增大,图象和声音的不断丰富,以及能访问更大内存空间的新型CPU相继出现,最初的PC机和MS-DOS设计的局限性变得越来越明显。

1.什么是扩充内存

EMS工作原理

1984年,即286被普遍接受不久,人们越来越认识到640KB的限制已成为大型程序的障碍,这时,Intel和Lotus,这两家硬、软件的杰出代表,联手制定了一个由硬件和软件相结合的方案,此方法使所有PC机存取640KB以上RAM成为可能。而Microsoft刚推出Windows不久,对内存空间的要求也很高,因此它也及时加入了该行列。

在1985年初,Lotus、Intel和Microsoft三家共同定义了LIM-EMS,即扩充内存规范,通常称EMS为扩充内存。当时,EMS需要一个安装在I/O槽口的内存扩充卡和一个称为EMS的扩充内存管理程序方可使用。但是I/O插槽的地址线只有24位(ISA总线),这对于386以上档次的32位机是不能适应的。所以,现在已很少使用内存扩充卡。现在微机中的扩充内存通常是用软件如DOS中的EMM386把扩展内存模拟或扩充内存来使用。所以,扩充内存和扩展内存的区别并不在于其物理存储器的位置,而在于使用什么方法来读写它。下面将作进一步介绍。

前面已经说过扩充存储器也可以由扩展存储器模拟转换而成。EMS的原理和XMS不同,它采用了页帧方式。页帧是在1MB空间中指定一块64KB空间(通常在保留内存区内,但其物理存储器来自扩展存储器),分为4页,每页16KB。EMS存储器也按16KB分页,每次可交换4页内容,以此方式可访问全部EMS存储器。符合EMS的驱动程序很多,常用的有EMM386.EXE、QEMM、TurboEMS、386MAX等。DOS和Windows中都提供了EMM386.EXE。

2.什么是扩展内存?

我们知道,286有24位地址线,它可寻址16MB的地址空间,而386有32位地址线,它可寻址高达4GB的地址空间,为了区别起见,我们把1MB以上的地址空间称为扩展内存XMS(eXtend memory)。

在386以上档次的微机中,有两种存储器工作方式,一种称为实地址方式或实方式,另一种称为保护方式。在实方式下,物理地址仍使用20位,所以最大寻址空间为1MB,以便与8086兼容。保护方式采用32位物理地址,寻址范围可达4GB。DOS系统在实方式下工作,它管理的内存空间仍为1MB,因此它不能直接使用扩展存储器。为此,Lotus、Intel、AST及Microsoft公司建立了MS-DOS下扩展内存的使用标准,即扩展内存规范XMS。我们常在Config.sys文件中看到的Himem.sys就是管理扩展内存的驱动程序。

扩展内存管理规范的出现迟于扩充内存管理规范。

3.什么是高端内存区

在实方式下,内存单元的地址可记为:

段地址:段内偏移

通常用十六进制写为XXXX:XXXX。实际的物理地址由段地址左移4位再和段内偏移相加而成。若地址各位均为1时,即为FFFF:FFFF。其实际物理地址为:FFF0+FFFF=10FFEF,约为1088KB(少16字节),这已超过1MB范围进入扩展内存了。这个进入扩展内存的区域约为64KB,是1MB以上空间的第一个64KB。我们把它称为高端内存区HMA(High Memory Area)。HMA的物理存储器是由扩展存储器取得的。因此要使用HMA,必须要有物理的扩展存储器存在。此外HMA的建立和使用还需要XMS驱动程序HIMEM.SYS的支持,因此只有装入了HIMEM.SYS之后才能使用HMA。

4.什么是上位内存?

为了解释上位内存的概念,我们还得回过头看看保留内存区。保留内存区是指640KB~1024KB(共384KB)区域。这部分区域在PC诞生之初就明确是保留给系统使用的,用户程序无法插足。但这部分空间并没有充分使用,因此大家都想对剩余的部分打主意,分一块地址空间(注意:是地址空间,而不是物理存储器)来使用。于是就得到了又一块内存区域UMB。

UMB(Upper Memory Blocks)称为上位内存或上位内存块。它是由挤占保留内存中剩余未用的空间而产生的,它的物理存储器仍然取自物理的扩展存储器,它的管理驱动程序是EMS驱动程序。

5.什么是SHADOW(影子)内存?

对于细心的读者,可能还会发现一个问题:即是对于装有1MB或1MB以上物理存储器的机器,其640KB~1024KB这部分物理存储器如何使用的问题。由于这部分地址空间已分配为系统使用,所以不能再重复使用。为了利用这部分物理存储器,在某些386系统中,提供了一个重定位功能,即把这部分物理存储器的地址重定位为1024KB~1408KB。这样,这部分物理存储器就变成了扩展存储器,当然可以使用了。但这种重定位功能在当今高档机器中不再使用,而把这部分物理存储器保留作为Shadow存储器。Shadow存储器可以占据的地址空间与对应的ROM是相同的。Shadow由RAM组成,其速度大大高于ROM。当把ROM中的内容(各种BIOS程序)装入相同地址的Shadow RAM中,就可以从RAM中访问BIOS,而不必再访问ROM。这样将大大提高系统性能。因此在设置CMOS参数时,应将相应的Shadow区设为允许使用(Enabled)。

6、什么是/校验?

奇/偶校验(ECC)是数据传送时采用的一种校正数据错误的一种方式,分为奇校验和偶校验两种。

如果是采用奇校验,在传送每一个字节的时候另外附加一位作为校验位,当实际数据中“1”的个数为偶数的时候,这个校验位就是“1”,否则这个校验位就是“0”,这样就可以保证传送数据满足奇校验的要求。在接收方收到数据时,将按照奇校验的要求检测数据中“1”的个数,如果是奇数,表示传送正确,否则表示传送错误。

同理偶校验的过程和奇校验的过程一样,只是检测数据中“1”的个数为偶数。

总 结

经过上面分析,内存储器的划分可归纳如下:

●基本内存 占据0~640KB地址空间。

●保留内存 占据640KB~1024KB地址空间。分配给显示缓冲存储器、各适配卡上的ROM和系统ROM BIOS,剩余空间可作上位内存UMB。UMB的物理存储器取自物理扩展存储器。此范围的物理RAM可作为Shadow RAM使用。

●上位内存(UMB) 利用保留内存中未分配使用的地址空间建立,其物理存储器由物理扩展存储器取得。UMB由EMS管理,其大小可由EMS驱动程序设定。

●高端内存(HMA) 扩展内存中的第一个64KB区域(1024KB~1088KB)。由HIMEM.SYS建立和管理。

●XMS内存 符合XMS规范管理的扩展内存区。其驱动程序为HIMEM.SYS。

●EMS内存 符合EMS规范管理的扩充内存区。其驱动程序为EMM386.EXE等。

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