作者
Phill Powell
Staff Writer
IBM Think
Ian Smalley
Staff Editor
IBM Think
什么是主存储？
主存储位于系统主板上，是存储计算机正在使用的程序、数据和指令的组件。
主存储又名“主内存”。由于主存储靠近中央处理单元 (CPU)，因此读取和写入操作都更加简单。这使得处理器能够更快地访问主存储保存的数据和指令。
主内存或一级内存，也称为“内部内存”，可存储相对较少的数据，供计算机在运行时访问。外部内存（也称为“辅助内存”）涉及可以持续容纳数据的存储设备。
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主存储的工作原理是什么？
主存储通过维护 CPU 当前使用的数据和指令来运行。为运行程序，CPU 需要访问主存储来获取所需的指令。主存储负责计算机处理所必需的三项操作任务。
加载操作系统 (OS)
计算机开机时会经历一个启动周期，在此过程中，操作系统的必要组件会从计算机的硬盘添加到 RAM 中。一旦操作系统加载完毕，系统即可管理运行。
运行应用程序
应用程序在运行之前会先从现有的硬盘位置加载到 RAM 中，从而协调应用程序的运行情况并使其数据检索速度比原来更快。
处理数据
加载到 RAM 中的不仅仅是应用程序，对于应用程序需要处理的任何数据也是如此。这一区别涵盖了来自各种应用程序的数据，例如处理高等数学、渲染图像和编辑文件的数据。
主存储中的内存类型
主存储的核心内存类型包括：
随机存取存储器 (RAM)
RAM 是最重要的内存类型。RAM 能处理并容纳多种关键进程，包括系统应用程序和计算机当前正在管理的进程。它还可以作为文件或应用程序的启动器。
只读存储器 (ROM)
ROM 允许用户查看数据，但不允许其更改所收集的数据。ROM 与 RAM 的区别在于永久性。ROM 是非易失性存储器，因为即使计算机关机，其数据也能保留。ROM 的一个示例是 CD，其内容一经写入即永久锁定。
另一个示例是基本输入/输出系统 (BIOS)，它是在加载计算机操作系统前首次启动计算机时监视硬件功能性的程序。由于每次启动计算机时都需要 BIOS，因此 BIOS 存储于 ROM 中。
高速缓存内存
数据存储的另一种关键形式是高速缓存内存，它能存储经常检索和使用的数据。高速缓存内存包含的存储容量比 RAM 小，但比 RAM 快。
寄存器
位于 CPU 内部的寄存器可提供最快的数据访问时间，并存储数据以实现近乎即时的处理。
闪存
闪存兼具两全其美的优点：访问速度快，而且是非易失性存储，可以写入和保存数据（也可以重写和重新保存）。闪存可用于智能手机、数码相机、USB 闪存驱动器和闪存盘。
云存储
在某些情况下，云存储可用作主存储。例如，在自有数据中心托管应用程序的组织需要使用某类云服务来实现存储目的。
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动态随机存取存储器 (DRAM) 与静态随机存取存储器 (SRAM)
动态随机存取存储器 (DRAM) 和静态随机存取存储器 (SRAM) 均属基于 RAM 的半导体内存类型，虽然二者都可用于数据存储，但其设计架构迥异。DRAM 将每个数据位归入包含极小电容器和晶体管的内存单元，而 SRAM 则使用锁存触发器电路来存储每个数据位。
就易失性而言，DRAM 的电容器可以维持电荷，但并非无限期维持。这种电荷会随着时间的推移而泄漏，因此 DRAM 通过使用外部内存刷新电路来减少电荷损耗，该电路会定期重写每个电容器中的数据，从而确保非易失性，因此成为了辅助存储的理想之选。同时，SRAM 的速度比 DRAM 更快，但在系统断电时会丢失数据。
人们普遍认为，SRAM 的处理速度比 DRAM 更快，但由于这一属性，SRAM 的部署成本也高于 DRAM。鉴于其速度，SRAM 通常用于高速缓存内存和寄存器，而 DRAM 最常用于构成计算机的主内存。
主存储的类型
关于主存储的常见误解是：将资源归类为主存储或其他内存等级（或层级），并非取决于其存储架构、容量或提供的存储空间大小。决定内存分类的关键在于特定资源的效用及其使用方式。
这拓宽了我们对各类主存储的定义。通过这种基于效用的方法，主存储可以采取多种形式。主存储可能涉及使用存储阵列（数据存储硬件），如硬盘驱动器 (HDD) 或基于闪存的固态硬盘。或者，主存储也可能意味着使用共享存储区域网络 (SAN) 或网络直连存储 (NAS) 阵列。
同样，如何使用资源才是将其指定为主存储或辅助存储的关键。如果组织需要能够运行数据管理等高事务应用程序，则速度更快的 SAN 平台可以提供必要的高性能。
主存储和辅助存储有何区别？
主存储和辅助存储之间的区别可以从几个方面来考虑。
与人类记忆的相似之处
主存储之于辅助存储，就像人类的短期记忆与其长期记忆一样。正如短期记忆更侧重于与人最相关的“当前”思维一样，主存储更侧重于计算机正在运行的当前处理进程。相反，辅助存储提供长期存储，更类似于人的长期记忆；其运行频率较低，需要更多的精神处理（计算机处理）来检索长期记忆（长期存储的数据）。
易失性
区分这两种存储器的另一个简便方法是观察当工作电源被切断时，会发生什么变化。主存储是易失性的，当计算机断电时，数据就会消失。辅助存储通常使用非易失性内存，即使在断电后，它仍能保持其长期存储数据的能力。
绩效
比较主存储和辅助存储的另一个基本方法是对比其各自的系统性能。采用主存储的计算机系统，其访问速度优于依赖辅助存储的系统。
存储设备的类型
根据使用程度和重要性，可利用各种设备来提供存储解决方案：
主存储设备
以下是最常用的主存储设备：
固态硬盘硬盘介质
辅助存储设备
辅助存储设备 (SSD) 包括：
硬盘驱动器磁带内存芯片/SSD 卡USB 闪存驱动器CD、DVD 和蓝光光盘
三级存储设备
位于辅助存储设备正下方的是处理三级内存或最原始、最非结构化形式数据的设备。三级存储通过自动化切换可移动介质（如光盘和磁带），并借助转盘和类似的机器人机制实现计算机访问。三级存储并不以快如闪电的处理速度著称，其优势在于始终如一的稳定运行。