一个故事看懂内存条工做原理

我是内存条

我是一个内存条，刚刚从深圳的一个工厂里被生产出来，跟我一块儿的还有一批小伙伴，长得跟我如出一辙，下了流水线后咱们就被扔进了一处黑暗的角落。

“这是哪里啊，黑漆漆的”，一个小伙伴说到。

“这里是内存条仓库”，黑暗中有人在说话，声音中略有一丝沧桑，像是一个老头。

 

“谁？谁在那里”

“别怕，我也是一个内存条，比大家早几个月被生产出来”，那老头说到。

“啥，你都被关在这里几个月了，完了完了”，小伙伴急了。

“不是的，我出去过，后来被发现是残次品，又被回收了关在了这里，大家跟我不同，刚刚生产出来，应该很快就能出去，被安装到电脑主板上，实现大家的价值。”

“电脑主板？那是什么地方？”，我好奇的问到。

那声音继续说到：“那是计算机最核心的地方，是一个巨大的电路板，上面住着CPU、硬盘、网卡、显卡、声卡，固然，还有咱们内存条。计算机必须有咱们才能正常运转，由于CPU工做须要的指令和数据都存储在我们内存中”

刚说完，咱们身边亮起了灯光，这时，咱们才看清我和小伙伴们的样子。

“咱们身上那几块黑乎乎的东西是什么，真是有点拉低颜值啊！”

“你可别小瞧了它们，那但是我们内存条的核心存储芯片，咱们的数据都是放在这里面的，它们一个就是1GB，总共16个，就是16GB的空间呢！”，那老头又开口说到。

奇怪的是，咱们仍是看不到他。

“你在哪里，怎么亮了灯仍是看不到你呢？”，一个小伙伴问到。

“我在隔壁的柜子里，像我这种残次品估计是没机会出去了”

“你刚才说16个存储芯片，这不是明明只有8个吗？”

“你转过身去看看，背上还有8个呢”

咱们几个纷纷转身看去，果真如此。

老头继续说到：“除了存储芯片，还有PCB电路板和金手指，这三部分共同构成了咱们的身体。”

“金手指是什么东西？”

“就是脚下那一排土豪金颜色的部分了，那是咱们链接主板插槽的接触点，一面有120个，两面就是240个，由于每一个点看起来像手指，人们就把这叫作金手指了”。

“那为何中间留了一个缺口呢？”

“咱们的每一个金手指都有不一样的功能，正反面可不能弄混，为了防止愚蠢的人类把咱们插错，因此中间留了一个缺口，要是弄反了但是插不进去的。经过主板上的电路，咱们就能接通到计算机的总线系统上，能够和CPU对话了。”

原来如此，咱们都如有所思的点点头。

数据存储

接下来，这位老头还讲了不少咱们内存条先辈的故事。

原来，咱们还有一个更专业的名字：RAM，随机存储器，由于咱们能够随意读写任意位置的数据。

老头还说，如今计算机基本上都是二进制的，无论什么样的数据或者代码指令，在咱们这里都是一串串的0和1的比特位。

为了存储这一个比特位，咱们的先辈们但是费了很多功夫！

曾经有两种电路方案摆在先辈们的面前，第一种是静态方案：

是否是很复杂？我也以为。这种电路方案的好处是能够稳定的维持在0和1之间的某个状态，因此叫静态SRAM。

可是须要用到的晶体管实在太多了，一个比特位就要用好几个晶体管，16GB那得用多少才够啊，成本过高了，造出来咱们的个头确定会特别大，主板上空间这么局促，哪里装得下啊。

先辈们没有选择这种方案，用了第二种方案：

看，是否是简单了许多？经过一个电容器的电荷就能决定这是一个1仍是一个0。

在咱们身上的每个存储芯片里，这样的比特位存储单元都有不少：

 

再缩小一下看，它们密密麻麻的排列着，每个位都由行地址和列地址来肯定的：

 

图源知乎@老狼

但这种电路方案有个毛病，就是里面的那个电容会“漏电”，电容中的电荷会慢慢消失，电压也就变小了，这样就没办法区分这是表示的1仍是0了，为了解决这个问题，必须得周期性的去给它们充电，才能维持数据的稳定，这叫动态数据刷新，因此这种方案叫动态DRAM。

内存编址

老头正给咱们讲的兴起，忽然有人把咱们打包起来，全部的小伙伴都被分开了。

又通过了好长一段日子的黑暗和孤独，那一天忽然咔嚓一声，个人金手指和卡槽链接了起来，难道这就是传说中的主板吗？

 

“你就是内存啊，咱们可等你很久了，你来了咱们总算能够开始工做了！”，旁边一个家伙跟我打起了招呼。

“你哪位啊？”

“你好，我是CPU里的阿Q，你看就在你隔壁，我们之后少不了要每天打交道了。对了，快告诉我，你有多大存储空间？”

我检查了一下，回答道：“我有16GB空间，也就是137438953472个比特位！”

“哇，这么多！太给力了！不过我该怎么使用你来存储数据呢？”

“这简单，你要访问哪一个bit位，告诉我芯片号、bank号、行地址、列地址，我把数据取给你不就好了吗！”

“怎么这么麻烦？你这不讲武德啊，这些内部细节应该封装一下啊，提供给我一个简单接口就是了”，阿Q吐槽道。

“两位大哥，看这里”，这时，主板上不远处又有一个家伙开口了。

“你是谁？”我和阿Q异口同声的问到。

这家伙眯着眼说到：“我是内存控制器，专门为二位服务的。”

“啥，你要控制我？”

“您别误会，我就是一个中介，为两位提供服务而已”

见我俩一头雾水，这家伙接着说到：“内存老哥，你的存储数据电路单元中的电容是否是常常漏电，须要定时刷新？并且按照规定，最多64ms就得要刷新一次？你放心，这数据刷新的工做之后就交给我了”

“你怎么知道的？”

这家伙笑了笑继续说道：“这算啥，我还知道你的数据存储在你身上的每个存储芯片之上，每个芯片里面又分了不少个分片，每一个分片里面又有不少的比特位存储格子。想要访问哪一个比特位，就得指定对应的芯片、对应的分片、对应格子的行地址和列地址，我说的对不对？”

 

我点了点头，没想到这家伙竟然对我了解的这么清楚。

“阿Q啊，大家CPU这边想要访问数据，确定不想这么麻烦吧？”，这家伙笑着问到。

“那固然！”

“因此啊，我就派上用场了啊，用比特位做为读写单元太麻烦了，我们按8个比特位为一组，叫作一个字节，大家CPU这边统一给内存兄弟的存储空间编址，之后要读取数据的时候呢，就把地址交给我，我再告诉内存兄弟具体是读写哪一个芯片哪一个分片的哪些位置，怎么样，是否是为大家解决了大麻烦？”，说完，内存控制器露出了得意的笑容。

“听上去不错啊，我们开始吧！”

“如今还不行，还没通电呢！”

不过咱们没等过久，就听见一阵嘶嘶声响，来电了！

随后咱们就开始配合工做起来，初次见面，合做的就很是顺利，CPU对我全部的存储位按照字节为单位进行了统一编址，之后只须要一个地址，内存控制器就转换成具体的数据存储位置交给我，我再完成读写操做就能够了。

后来，看到内存控制器表现很是不错，在阿Q的牵线下，还把他集成到了CPU内部，如今成为了他们的一份子了！

我和CPU一直相处的不错，可没过多久，他们竟然开始嫌我慢了，要说慢，硬盘那家伙可比我慢多了！

他们发现拿我没有办法，因而在CPU内部又搞了个缓存出来，不用每次都问我要数据，却是给我省了很多工做量。

个人日子就这样过着，本觉得就要在这主板上干到退休了，没想到那一天，一个浏览器程序告诉我说：“内存大哥你完了，刚刚我看到主人在网上买新的DDR4内存条，你要被淘汰了”

难道我也要被打入小黑屋了吗？

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