主题 3 · 硬件
主存储器、辅助存储器与云存储
RAM 和 ROM，磁、光和固态存储，虚拟内存，以及云存储。
第 3 课，共 4 课大纲 3.3更新于 2026年10月31日
主存储器
主存储器由 CPU 直接访问，存放当前正在使用的数据和指令。
| RAM | ROM | |
|---|---|---|
| 全称 | 随机存取存储器 | 只读存储器 |
| 易失性？ | 是：断电后内容丢失 | 否：断电后内容仍保留 |
| 能否修改？ | 可读可写 | 只读 |
| 存放 | 当前正在使用的程序和数据，包括操作系统的一部分 | 启动指令（引导程序 / BIOS） |
核心概念： 易失性指断电后数据就会消失。
辅助存储器
辅助存储器是非易失的，可以永久保存文件。CPU 不能直接访问它：数据必须先装入 RAM。共有三种技术：
| 类型 | 原理 | 例子 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|---|
| 磁 | 盘片旋转，读写磁头把微小区域磁化来存储 1 和 0 | 硬盘（HDD） | 容量大，每 GB 成本低 | 有活动部件，较慢，摔落易损坏 |
| 光 | 激光读取刻在盘面上的凹坑和平面 | CD、DVD、蓝光 | 便宜，便于携带 | 容量小，慢，易划伤 |
| 固态 | 晶体管（NAND 闪存）捕获电子来存储数据，没有活动部件 | SSD、U 盘、SD 卡 | 极快，耐用，无声，省电 | 每 GB 成本较高，写入次数有限 |
虚拟内存
当 RAM 满了，操作系统可以把一部分辅助存储器当作虚拟内存使用。暂时不需要的数据被移出 RAM 腾出空间，需要时再换回来。
这样内存用完时电脑也不会崩溃，但辅助存储器比 RAM 慢得多，如果频繁换入换出，电脑会变得非常慢（磁盘颠簸）。
- 1RAM 已满某个程序需要更多内存。
- 2移出暂不使用的数据从 RAM 移到磁盘上的虚拟内存。
- 3装入需要的数据进入 RAM 占用腾出的位置。
- 4换回被移出的数据再次需要时，又被换回 RAM。
云存储
云存储把你的文件保存在服务商的远程服务器上，通过互联网访问。数据实际上存放在许多物理服务器上，通常还会在多个地方备份。
- 优点：任何联网设备都能访问文件；方便分享；服务商负责备份和安全；只为用到的空间付费。
- 缺点：没有网络就无法访问；依赖服务商的安全措施；需要持续支付订阅费；上传下载占用带宽。
关键术语
- 主存储器
- CPU 直接访问的存储器：RAM 和 ROM。
- 辅助存储器
- 用于永久保存文件的非易失存储器。
- 易失性
- 断电后内容丢失。
- 虚拟内存
- RAM 满时用作 RAM 扩展的辅助存储器。
- 云存储
- 把数据存储在通过互联网访问的远程服务器上。
自我检测
为什么启动程序存放在 ROM 而不是 RAM 中？查看答案
ROM 是非易失的，开机时指令依然存在，而且不会被意外修改。
说出笔记本电脑使用 SSD 而不是 HDD 的两个理由。查看答案
SSD 没有活动部件，摔落时更耐用；它更快、更轻、更安静、更省电。
为什么大量使用虚拟内存会让电脑变慢？查看答案
辅助存储器比 RAM 慢得多，来回换入换出数据需要时间。