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主题:【原创】话说memory -- 无梦到徽州

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家园 【原创】话说memory

话说人类自有文明诞生起,就有了记录信息的需求。记录信息的载体,自泥板、石刻、青铜器、简牍、羊皮、纸张、塑胶一路走来,已经演化了五千多年。古希腊人把记忆女神Mnemosyne当做九位缪斯女神的生母,从某种意义上说,也是意识到了记录对于文明形成的影响。英语中的memory一词,也正是来源于此。

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Mnemosyne的马赛克壁画,罗马时期的作品。

当电子计算机诞生以后,对于存储器的新型需求也随之进化。电子计算机的存储器演化史,总结下来,四个字:更小、更快。

更小,是指对存储密度的需求,从最早的占据几个房间的真空管到今天的轻便的flash disk,从古老的硕大磁鼓到今日不超过手掌大小的硬盘,可以存储的信息量都呈现了巨大的增长,也正是基于这种增长,上个世纪下半叶开始的信息技术革命才开始有了可能。

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真空管存储器,vacuum tube memory

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磁鼓存储器,drum memory

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磁芯存储器,局部

更快,是指对于速度的需求,随着计算机运算速度的指数级增长,普通存储器早已不能满足计算机的需求,而通常,速度越快的存储器,其造价(cost/bit)也越昂贵,所以自上世纪八十年代开始,人们在电子计算机上开始采用一个金字塔型的存储器结构以达到性能和造价的平衡。

这里借用一幅示意图来说明

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位于金字塔最顶端的是,是cpu缓存,cpu cache,这是已经嵌入cpu芯片内部的一个存储单元,通常由数据缓存、指令缓存以及一个页表缓存组成。这是造价最昂贵也是速度最快的存储器。

然后在cache之下,便是电脑内存,通常是SRAM或者DRAM,它们的速度也颇为可观,但有一个缺点就是数据不能永久存储,即volatility,一旦断电数据便全部丢失。所以还需要一些速度比它们慢但能保证数据不会丢失的non-volatile存储器,比如flash disk、光盘以及硬盘之类,它们组成了金字塔的底端。

理论上,只要保证连续供电,SRAM和DRAM也能做成non-volatile的存储器,事实上,早就有人做过这样的尝试,用大量内存芯片连接在一起,通过电池提供电力,做成如下所示的RAM Disk。

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未完待续

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