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第10章 电脑为何有记忆能力

计算机有一个突出的特点,那就是它具有很强的记忆功能。它能准确可靠地“记”住大量信息,既不会记错,也不会忘记。人的记忆能力来自大脑,计算机的记忆能力是从哪儿来的呢?

计算机的记忆能力来自它的存储器。存储器是计算机的主要部件之一,它由许许多多的记忆元构成。这些记忆元——也就是存储元被分成8个一组,16个一组,32个一组或64个一组,每组称为一个存储单元,每个单元都有自己固定的编号,就像一座宾馆的摩天大楼,楼里有许多编好号的单元房间一样。根据这些编号,客人就能准确地找到自己的房间。与大楼里的走廊相对应,计算机也有自己的走廊——数据总线,需要记忆的信息通过走廊进入房间。因为每个单元的编号是唯一确定的,而且,哪一个数据进了哪一个存储单元,计算机系统都予以登记。所以,等到需要某一个数据的时候,就可以按照地址码,也就是单元编号去访问。这样,就保证了不会发生弄错数据的事。此外,计算机还有一个特性:写入(也就是装进)一个存储单元的数据,进去以后就驻留在那里,只要你不第二次对这同一个单元写入不同的数据,它就会始终呆在里面,绝不会自己跑出来。因此,计算机一经“记住”的事,它就绝不会忘记。

存储器的层次结构

那么,存储器是怎样记住那些信息的?换句话说,信息是怎样被装进那些存储器单元里去的?让我们先来看看存储单元是怎样构成的。存储器的每一个存储单元由若干个存储元构成,每一个存储元可以有两种状态,即0状态和1状态。一个8位的存储单元,就是由8个这样的存储元组成,我们可以想象它是8个排列整齐的二极管。每一个二极管要么是通,要么是不通。如果规定通为0,不通为1,那么每一个二极管就可以表示一个二进制数位。这样,每一个存储单元便可以表示一个8位的二进制数。假如我们想要让计算机记住数字5,用二进制写出来就是“101”。把它存放在8位的存储单元里便成了下面这个样子:00000101如果以二极管的导通表示0,不通表示1,那么,处于第一位和第三位的2个二极管为不通,其6个都为通的。这8个二极管,就记下了数字5。同样,若要记数字123(十进制),则是:01111011

这样,只要我们把想要让计算机“记住”的信息用这种二进制编码表示,便可以以上述方式装入计算机。计算机存储器里类似二极管这样的存储元便“记住”了这些信息。

计算机存储器经过几十年的研究和实践,现在已发展到用集成电路集来实现。随着集成电路集成度的迅速提高,在一定的几何空间内可容纳的信息量越来越大,计算机的存储器就可以做得越来越大——只要技术条件和经济条件允许,而不必顾虑几何空间的限制。

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