计算机科学速成课第六课：寄存器与内存

0、课程导入

当玩游戏、写文档时如果断电，进度会丢失，这是为什么？

• 原因是这是电脑使用的是 RAM（随机存取存储器），俗称内存，内存只能在通电情况下存储数据。
• 本节课程将讲述内存的工作原理。

1、概念梳理

锁存器：锁存器是利用 AND、OR、NOT 逻辑门，实现存储 1 位数字的器件。

寄存器：1 组并排的锁存器

矩阵：以矩阵的方式来存放锁存器的组合件，n*n 门锁矩阵可存放 n^2 个锁存器，但同一时间只能写入/读取 1 个数字。（早期为 16*16 矩阵）

位址：锁存器在矩阵中的行数与列数。eg.12 行 8 列

多路复用器：一组电线，输入 2 进制的行址&列址，可启用矩阵中某个锁存器

内存（RAM）：随机存取存储器，由一系列矩阵以及电路组成的器件，可根据地址来写入、读取数据。类似于人类的短期记忆，记录当前在做什么事情。

2、锁存器

作用：存储 1 位数字。

图示：

2.5、门锁：

锁存器需要同时输入 2 个数字，不太方便。

为了使用更方便，只用 1 根电线控制数据输入，发展了门锁这个器件。另外，用另一根电线来控制整个结构的开关。（和复位作用不同）

3、寄存器

作用：并排使用门锁，存储多位数字

图示：

4、门锁矩阵

作用：

n*n 的矩阵有 n^2 个位址，则可以存储 n^2 个数。但 1 个矩阵只可记录 1 位数字，n 个矩阵组合在一起，才可记录 n 位数。如 1 个 8 位数，会按位数分成 8 个数，分别存储在 8 个矩阵的同一个位址中。

8 个矩阵，则可以记录 256 个 8 位数字。

通俗理解：

16*16 的门锁矩阵，可理解为 1 个公寓，1 个公寓 256 个房间。

8 个门锁矩阵并排放，则有了 8 个公寓。

规定每一个公寓同一个编号的房间，都有一样的标记（地址），共同组成 8 位数字。

那么 8 个公寓就能存 （8*256 / 8）个数字。

原因：

16*16 的门锁矩阵虽然有 256 个位置，但每次只能存/取其中 1 个位置的数字。因此，要表示 8 位数字，就需要同时调用 8 个门锁矩阵。

图示：

使用方法：在多路复用器中输入位址，x 行 x 列（2 进制），即可点亮 x 行 x 列的锁存器。

举例：

5、内存

粗略定义：将一堆独立的存储模块和电路看做 1 个单元，组成内存方块，n 个内存方块组成内存模块。在一个电路板上所有的内存方块统称为内存(RAM)。

图示：