内存条是怎么存储数据的

一、如何存储数据

由于保存数据的重要性，科学家一直在思考，在电路中使用何种方式可以保存数据。

如果使某个器件一直输出高电平，那不就是 1 了吗？一直输出低电平，那不就是 0 了吗？而且还要可以自由切换 0 和 1。

接下来，内存条闪亮登场。

二、RAM

内存条还有一个更专业的名字：RAM (RandomAccessMemory) 随机存储器，因为可以随意读写任意位置的数据。

现在计算机基本上都是二进制的，不管什么样的数据或者代码指令，在我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，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：

是不是有点复杂？我也觉得。这种电路方案的好处是可以稳定的维持在 0 和 1 之间的某个状态，所以叫静态 SRAM (Static Random Access Memory)。

但是需要用到的晶体管太多了，一个比特位就要用好几个晶体管，16GB 那得用多少才够啊，成本太高了，造出来我们的个头肯定会特别大，主板上空间这么局促，哪里装得下啊。

还有第二种方案：

这样是不是简单了许多？只通过一个电容器的电荷就能决定这是一个 1 还是一个 0，这样就存储了 1bit。

在每一个存储芯片里，这样的比特位存储单元都有很多，例如一个 16G 的内存条有 137438953472 bit，也就是有 137438953472 个这样的电容。

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 还是 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，所以这种方案叫 DRAM (Dynamic Random Access Memory)。

三、内存控制器

当我们需要读取数据时，要访问哪个 bit 位，通过芯片号、bank 号、行地址、列地址，就可以了。

是不是有点麻烦，这些内部细节应该封装一下，提供给一个简单接口就是了，于是 内存控制器 登场了。

内存控制器就像一个中介，位于 CPU 与 内存条之间。

内存存储数据的电路单元中，电容经常漏电，需要定时刷新，按照规定，最多 64ms 就得要刷新一次，这数据刷新的工作就由内存控制器管理。

内存条的数据存储在每一个存储芯片之上，每一个芯片里面又分了很多个分片，每个分片里面又有很多的比特位存储格子。想要访问哪个比特位，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。

CPU这边想要访问数据，肯定不想这么麻烦，所以内存控制器就派上用场了。

用 bit 作为读写单元太麻烦了，咱们按 8 bit 为一组，叫做一个字节 byte，CPU 统一给内存的存储空间编址，以后要读取数据的时候呢，就把地址交给内存控制器，再告诉内存具体是读写哪个芯片哪个分片的哪些位置。

以后只需要一个地址，内存控制器就转换成具体的数据存储位置，去读取内存，再由内存完成读写操作就可以了。

由于内存控制器的重要性，现在，内存控制器已经集成到了 CPU 内部，成为了 CPU 的一份子了。

随着 CPU 的发展，CPU 的速度越来越快，开始嫌内存慢了，要说慢，硬盘那可比内存慢多了！于是在 CPU 内部又搞了个缓存出来，不用每次都问内存要数据，而是把一些常用的数据存储在 CPU 内部的缓存中。

只不过 CPU 内部的缓存不会太大，仅存放一些常用的数据，大部分数据还是需要通过内存进行读取。