隨機存取

在計算機科學中，隨機存取（有時亦稱直接訪問）代表同一時間訪問一組序列中的一個隨意組件。反之則稱循序訪問，即是需要更多時間去訪問一個遠程組件。隨機存取存儲器的基本結構可分為三個部分：存儲矩陣，地址解碼器，讀寫電路。

基本介紹

• 中文名：隨機存取
• 別稱：隨機訪問

特點

1.隨機存取

所謂“隨機存取”，指的是當存儲器中的訊息被讀取或寫入時，所需要的時間與這段信息所在的位置無關。相對的，讀取或寫入順序訪問（SequentialAccess）存儲設備中的信息時，其所需要的時間與位置就會有關係（如磁帶）。

2.易失性

當電源關閉時RAM不能保留數據。如果需要保存數據，就必須把它們寫入一個長期的存儲設備中（例如硬碟）。RAM和ROM相比，兩者的最大區別是RAM在斷電以後保存在上面的數據會自動消失，而ROM不會。

3.高訪問速度

現代的隨機存取存儲器幾乎是所有訪問設備中寫入和讀取速度最快的，取存延遲也和其他涉及機械運作的存儲設備相比，也顯得微不足道。

4.需要刷新

現代的隨機存取存儲器依賴電容器存儲數據。電容器充滿電後代表1(二進制)，未充電的代表0。由於電容器或多或少有漏電的情形，若不作特別處理，數據會漸漸隨時間流失。刷新是指定期讀取電容器的狀態，然後按照原來的狀態重新為電容器充電，彌補流失了的電荷。需要刷新正好解釋了隨機存取存儲器的易失性。

5.對靜電敏感

正如其他精細的積體電路，隨機存取存儲器對環境的靜電荷非常敏感。靜電會干擾存儲器內電容器的電荷，引致數據流失，甚至燒壞電路。故此觸碰隨機存取存儲器前，應先用手觸摸金屬接地。

隨機存取存儲器概述

隨機存取存儲器（RAM）是計算機存儲器中最為人熟知的一種。之所以RAM被稱為“隨機存儲”，是因為您可以直接訪問任一個存儲單元，只要您知道該單元所在記憶行和記憶列的地址即可。

與RAM形成鮮明對比的是順序存取存儲器（SAM）。SAM中的數據存儲單元按照線性順序排列，因而只能依順序訪問（類似於盒式錄音帶）。如果當前位置不能找到所需數據，就必須依次查找下一個存儲單元，直至找到所需數據為止。SAM非常適合作緩衝存儲器之用，一般情況下，快取中數據的存儲順序與調用順序相同（顯示卡中的質素快取就是個很好的例子）。而RAM則能以任意的順序存取數據。

隨機存取存儲基本結構

隨機存取存儲器（RAM）的基本結構可分為三個部分：存儲矩陣，地址解碼器，讀寫電路，下面分為三塊介紹：

1.存儲矩陣：存儲矩陣是用來存儲要存放的代碼，矩陣中每個存儲單元都用一個二進制碼給以編號，以便查詢此單元。這個二進制碼稱作地址。

RAM的內部構造

2.地址解碼器：解碼器可以將輸入地址譯為電平信號，以選中存儲矩陣中的回響的單元。定址方式分為一元定址和二元定址。一元定址又稱為單向解碼或字解碼，其輸出的解碼線就是字選擇線，用它來選擇被訪問字的所有單元；二元定址又稱為雙向解碼，二元定址能夠訪問每一個單元，由X地址解碼器輸出的解碼線作為行選擇線進行“行選”；由Y 地址解碼器輸出的解碼線作為列選擇線進行“列選”，則行、列選擇線同時選中的單元即為被訪問單元，可以對它進行“寫入”或“讀出”。

3.讀寫電路：讀寫電路是RAM的控制部分，它包括片選CS，讀寫控制R/W以及數據輸入讀出放大器,片選CS的作用是只有當該端加低電平時此RAM才起作用, 才能進行讀與寫,讀寫控制R/W的作用是當R/W端加高電平時,對此RAM進行讀出。當R/W端加低電平時進行寫入。輸出級電路一般採用三態輸出或集電極開路輸出結構，以便擴展存儲容量，如果是集電極開路輸出（即 OC輸出），則應外接負載電阻。

隨機存儲用途

SRAM：靜態隨機存取存儲器採取多重電晶體設計，通常每個存儲單元使用4-6隻電晶體，但沒有電容器。SRAM主要用於快取。

DRAM：動態隨機存取存儲器中每個存儲單元由配對出現的電晶體和電容器構成，需要不斷地刷新。

FPM DRAM：快速頁模式動態隨機存取存儲器是最早的一種DRAM。在存儲器根據行列地址進行位元定位的全程中，FPM DRAM必須處於等待狀態，數據讀取之後才能開始處理下一位數據。向二級快取的最高傳輸速率約為176MB每秒。

EDO DRAM：擴展數據輸出動態隨機存取存儲器在處理前一位數據的過程中無需全程等待，就可以開始處理下一位數據。只要前一位數據的地址定位成功，EDO DRAM就開始為下一位數據定址。它比FPM快5%左右。向二級快取的最高傳輸速率約為264MB每秒。

SDRAM：同步動態隨機存取存儲器利用了爆發模式的概念，大大提升了性能。這種模式在讀取數據時首先鎖定一個記憶行，然後迅速掃過各記憶列，與此同時讀取列上的位元數據。之所以有這種設計思想，是因為多數時候CPU請求的數據在記憶體中的位置是相鄰的。SDRAM比EDO RAM快5%左右，已成為當今台式機記憶體中套用最廣的一種。向二級快取的最高傳輸速率約為528MB 每秒。

DDR SDRAM：雙倍速率同步動態RAM與SDRAM相似，但頻寬更高，即速度更快。向二級快取的最高傳輸速率約為1064MB每秒。（133兆赫茲DDR SDRAM）。

RDRAM：Rambus動態隨機存取存儲器同先前的DRAM體系有著根本性的區別。由Rambus公司設計的RDRAM採用了Rambus直插式記憶體模組（RIMM），在外形尺寸和引腳構造方面類似於標準的DIMM。RDRAM與眾不同之處在於它採取一種特殊的高速數據匯流排設計，稱為Rambus信道。RDRAM記憶體晶片在並行模式下工作頻率可達800兆赫（數據速率1600兆位元組）。由於操作速率很高，RDRAM產生的熱量要大大多於其他類型的晶片。為了驅散多餘的熱量，Rambus晶片配有散熱器，這種散熱器看上去就像是又長又薄的圓片。正如DIMM有其小外形版本一樣，生產商還為筆記本電腦設計了小外形RIMM。

信用卡記憶體：信用卡記憶體是一種享有專利權的獨立DRAM記憶體模組，使用時要將其插入筆記本電腦的特製長槽中。

PCMCIA記憶體卡：另一種用於筆記本電腦的獨立DRAM記憶體模組，這種記憶體卡不享有專利權，只要系統匯流排能與記憶體卡設定相互匹配，即可用於各種筆記本電腦。

CMOS RAM：CMOS RAM這一術語是指用於電腦和其他設備中的一種小容量存儲器，用來存儲硬碟設定等信息——有關詳細信息，請查見《計算機基本知識》一文。這種記憶體需要一個小型電池來供電，以維持存儲器的內容。

VRAM：視頻RAM，亦稱多連線埠動態隨機存取存儲器（MPDRAM），為顯示適配器和3D加速卡所專用。所謂“多連線埠”是指VRAM通常會有兩個獨立的訪問連線埠，而非單一連線埠，允許CPU和圖形處理器同時訪問RAM。VRAM位於圖形卡上，且種類繁多，其中很多享有專利權。VRAM的大小往往能決定顯示器的解析度和色深度。VRAM還可以用來保存一些圖形專用信息，例如3D幾何數據和質素圖。真正的多連線埠VRAM往往價格不菲，因而當今的圖形卡使用SGRAM（同步圖形RAM）作為替代品。兩種顯存性能相差無幾，而SGRAM價格更為便宜。