考研笔记

只读存储器

“只读存储器”这个名字今天已经名不副实：这一节里的后三类（EEPROM、Flash、SSD）全都可以在线擦写。它们仍然被归在 ROM 名下，是因为分类的依据不是”能不能写”，而是断电后信息是否保留——这是一条从磁芯时代继承下来的历史划分。

理解这一节的关键，是先接受”分类归属”与”实际能力”在这里是脱节的，然后分别记住两套事实：教材把谁归在哪一类（用于分类题），以及每一类真实的读写代价（用于工作原理题）。

机制

ROM 的共同特点

  • 非易失：断电后信息保留
  • 随机存取：存取时间与地址无关，属于随机存取存储器（见 3.1.1）
  • 可以与 RAM 统一编址，在主存地址空间中占一段连续地址
  • 结构简单、集成度高、位价低于 RAM

ROM 在主存中的典型内容是引导程序（BIOS）和固件，这是它与 OS 1.5 操作系统引导的接口。

五种类型

类型写入方式可否改写典型用途
掩模式 MROM制造时由掩模一次成型不可改写大批量固化程序
一次可编程 PROM用户用编程器烧一次（熔丝）只能写一次小批量定制
可擦除可编程 EPROM紫外线擦（UVEPROM）或电擦（EEPROM）可多次改写早期固件
Flash 存储器电擦写，速度快，块擦页写可多次改写U 盘、固件、SSD 内部
固态硬盘 SSD由 Flash 芯片 + 闪存翻译层构成可多次改写外存，见 3.4.2

这五类的排列本身就是一条”可改写性递增”的时间线：不可改写 → 写一次 → 紫外擦 → 电擦 → 快速电擦并商品化。

Flash 的三条真实特性

Flash 是唯一需要记住实际读写代价的一类：

  1. 读比写快。读是随机存取；写要先施加高压擦除，慢一个数量级以上。
  2. 写之前必须擦除，且擦除以”块”为单位、写入以”页”为单位——块远大于页。这条不对称性是 SSD 需要闪存翻译层、需要垃圾回收的根本原因。
  3. 擦写次数有限（万次量级），因此需要磨损均衡。

这三条会在 3.4.2 固态硬盘全部展开。

边界

疑问点：把 SSD 列在"只读存储器"的类型里，做题时只能选一个"最不错的"

这个困惑指向的是真问题：教材的分类依据与器件的实际能力已经脱节。 ROM 一节的分类依据是非易失性，不是”只读”。按这个依据，Flash 和以 Flash 为介质的 SSD 都应当归入 ROM 类——教材的归类在它自己的定义下是自洽的，问题只出在”只读存储器”这个名字上。

做题时的判据只有一条：看题干在问分类归属，还是在问读写能力。

题干问什么依据结论
”下列属于只读存储器的是”教材分类Flash、SSD 算 ROM
”下列存储器不能改写的是”实际能力只有 MROM 和写过的 PROM
”下列属于非易失性存储器的是”易失性维度ROM 全家 + 磁盘 都算
”Flash 的读写速度关系”器件特性读快写慢，写前需擦除

不存在”选一个最错的”这种情形——四类问题各有确定答案，混乱只发生在把”分类归属”和”能不能写”当成同一个问题时。

EEPROM 与 Flash 的界线：两者都是电擦写。EEPROM 可以按字节擦写，Flash 必须按块擦除——Flash 用擦除粒度换来了更高的集成度和更低的位价。

“ROM 只能读不能写”是错的，正确表述是”ROM 在正常工作时（联机状态）通常只读，改写需要专门的擦写操作”。

ROM 不是主存的必需组成，但主存地址空间中通常有一段是 ROM。 这与 3.3.3的地址分配直接相关：ROM 区与 RAM 区靠片选译码区分。

对照速查

判断对错
ROM 是非易失的✅
ROM 属于随机存取存储器✅
ROM 与 RAM 可以统一编址✅
ROM 一律不能改写❌（只有 MROM / 已写 PROM 不能）
Flash 属于 ROM 类✅（按教材的非易失性分类）
Flash 读写速度相同❌（读快写慢）
Flash 可以直接覆盖写❌（必须先擦除）
Flash 擦写次数无限❌
EEPROM 按字节擦写，Flash 按块擦除✅

考点

  • ROM 的分类依据是非易失性，不是”只读”
  • 五类：MROM / PROM / EPROM（含 EEPROM）/ Flash / SSD，可改写性递增
  • Flash 读快写慢、写前必须擦除、块擦页写、擦写次数有限
  • EEPROM 按字节擦写，Flash 按块擦除
  • ROM 属于随机存取存储器，可与 RAM 统一编址
  • 主存中的 ROM 区通常存放引导程序

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