一、如何存儲數據

由于保存數據的重要性，科學家一直在思考，在電路中使用何種方式可以保存數據。

計算機都是二進制，要么是 0，要么是 1，如果使某個器件一直輸出高電平，那不就是 1 了嗎？一直輸出低電平，那不就是 0 了嗎？而且還要可以自由切換 0 和 1。

接下來，內存條閃亮登場。

二、RAM

內存條還有一個更專業的名字：RAM (Random Access Memory) 隨機存儲器，因為可以隨意讀寫任意位置的數據。

現在計算機基本上都是二進制的，不管什么樣的數據或者代碼指令，在我們這里都是一串串的 0 和 1 的比特位。

為了存儲這一個比特位，曾經有兩種電路方案擺在先輩們的面前，第一種是靜態方案：

是不是有點復雜？我也覺得。這種電路方案的好處是可以穩定的維持在 0 和 1 之間的某個狀態，所以叫靜態 SRAM (Static Random Access Memory)。

但是需要用到的晶體管太多了，一個比特位就要用好幾個晶體管，16GB 那得用多少才夠啊，成本太高了，造出來的個頭肯定會特別大，主板上空間這么局促，哪里裝得下啊。

還有第二種方案：

這樣是不是簡單了許多？只通過一個電容器的電荷就能決定這是一個 1 還是一個 0，這樣就存儲了 1bit。

在每一個存儲芯片里，這樣的比特位存儲單元都有很多，例如一個 16G 的內存條有 137438953472 bit，也就是有 137438953472 個這樣的電容。

但這種電路方案有個毛病，就是里面的那個電容會“漏電”，電容中的電荷會慢慢消失，電壓也就變小了，這樣就沒辦法區分這是表示的 1 還是 0 了。

為了解決這個問題，必須得周期性的去給它們充電，才能維持數據的穩定，這叫動態數據刷新，所以這種方案叫 DRAM (Dynamic Random Access Memory)。

三、內存控制器

當我們需要讀取數據時，要訪問哪個 bit 位，通過芯片號、bank 號、行地址、列地址，就可以了。

是不是有點麻煩，這些內部細節應該封裝一下，提供給一個簡單接口就是了，于是 內存控制器 登場了。

內存控制器就像一個中介，位于 CPU 與 內存條之間。

內存存儲數據的電路單元中，電容經常漏電，需要定時刷新，按照規定，最多 64ms 就得要刷新一次，這數據刷新的工作就由內存控制器管理。

內存條的數據存儲在每一個存儲芯片之上，每一個芯片里面又分了很多個分片，每個分片里面又有很多的比特位存儲格子。想要訪問哪個比特位，就得指定對應的芯片、對應的分片、對應格子的行地址和列地址。

CPU 這邊想要訪問數據，肯定不想這么麻煩，所以內存控制器就派上用場了。

用 bit 作為讀寫單元太麻煩了，咱們按 8 bit 為一組，叫做一個字節 byte，CPU 統一給內存的存儲空間編址，以后要讀取數據的時候呢，就把地址交給內存控制器，再告訴內存具體是讀寫哪個芯片哪個分片的哪些位置。

以后只需要一個地址，內存控制器就轉換成具體的數據存儲位置，去讀取內存，再由內存完成讀寫操作就可以了。

由于內存控制器的重要性，現在，內存控制器已經集成到了 CPU 內部，成為了 CPU 的一份子了。

隨著 CPU 的發展，CPU 的速度越來越快，開始嫌內存慢了，要說慢，硬盤那可比內存慢多了！于是在 CPU 內部又搞了個緩存出來，不用每次都問內存要數據，而是把一些常用的數據存儲在 CPU 內部的緩存中。

只不過 CPU 內部的緩存不會太大，僅存放一些常用的數據，大部分數據還是需要通過內存進行讀取。

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