内存最小的物理单元是位，从本质上来讲，位是一个位于某种二值状态（通常是0和1）下的电气单元。
八位组成一个字节，这样组合的可能有256种（2的8次方）。字节是内存可访问的最小单元，每个这样的组合可代表单独的一个数据字符或指令。ascii码字符集实际上只使用了7位，因此支持128种可能的字符。对于所有的26个英文字母（包括大小写）、数字和特殊字符来说，这个数目完全够用。某些语种的字符数目比较庞大，因此它们可能会使用“双字节”字符集（例如汉字）。
pc机上所使用的内存可以分为两大类，分别是只读内存（rom）和随即访问内存（ram）。从它们的名字上可以看出，rom数据不能随意更新，但是在任何时候都可以读取。即使是断电，rom也能够保留数据。至于ram则在任何时候都可以读写，因此ram通常用作操作系统或其他正在运行的程序的临时存储介质（可称作系统内存）。不幸的是，掉电时ram不能保留数据，如果需要保存数据，就必须把它们写入到一个长期的存储器中（例如硬盘）。正因为如此，有时也将ram称作“可变存储器”。
ram内存可以进一步分为静态ram（sram）和动态内存（dram）两大类。由于实现方法上的差异，dram要比sram慢。sram由逻辑晶体管组成，数据采用触发的方式进行存储。因此改变和读取内存单元格的速度非常快。而dram使用电容存储数据。由于电容会逐渐放电，所以必须周期性的对它重新充电（即：刷新）。由于在执行读操作时电容也会放电，因此每次读操作之后也必须重新充电。刷新操作需要占用时钟周期，这可能会影响到其他的操作。虽然sram比dram的速度要快近10倍，但是它的价格也要比dram贵许多—事实上，sram要比dram贵近10倍。
内存的使用
使用rom内存来保存pc上的bios程序非常理想，后者是一个基本的引导程序。这个引导程序非常小，可以驻留在较小的内存中（小于2mb）。rom内存包括可编程rom（prom）、可擦写可编程rom（eprom）、电可擦写可编程rom（eeprom）等等。目前bios一般使用eeprom，由于它可以通过加电擦除改写，由此能够对bios进行程序升级，从而在芯片中置入新的引导程序。这就是所谓的“闪写bios”。
起初的微机都是朝着廉价低档方向设计，其组件的成本也很低，系统内存也一直使用廉价（因此速度也慢）的dram。在pc出现时，dram的速度足够处理8086/8088
4.77mhz的总线速度，甚至在较快的80286处理器（总线速度可达12mhz，或80ns）上也是如此。
随着80386的出现，时钟速度可以达到20mhz、25mhz、甚至33mhz时，当时现有的dram就不能满足速度的要求。
为了消除处理器和主存速度之间的不一致，设计人员开始在主板上使用少量的sram内存，它们运行在系统总线速度下，用来保存最近使用过的数据。尽管sram的速度要比dram快很多，但是没过多久处理器的速度就再次超过了主板缓存的速度。在80486出现时，其芯片内部已经置入了8k的sram缓存，因为它运行在cpu速度下，因此被称作第一层（l1）缓存，而主板上的缓存则被称作l2。今天高性能的系统仍在沿用这种“内存层次结构”。
内存方面值得关注的问题
所有的dram的基本内核都相同，因此内部速度也相同，而等待时间也都相对比较大。在过去几年中，人们设计出了许多方案来优化或消除这些局限，然而结果往往是某个方面得到了改善，而另外某个方面却不如以前。由于sram的成本相对较高，行业的竞争相当激烈，因此dram仍然是大容量系统内存唯一可行的选择，包括在图形子系统中常常也是如此。sram内存通常仅用作缓存：外部缓存（位于主板上）或者内部缓存（内置到处理器或dram芯片中很少量的一部分）。
处理器主频的发展速度是相当惊人的，因此内存设计人员不得不在不显著提高其成本的前提下大力提高dram的速度。如果处理器需要一个以上的时钟周期来执行一条指令，而内存子系统可以以慢两到三倍的速度运行，那么内存还能够和cpu速度相协调。随着处理器性能越来越优良，已经可以在一个时钟周期内执行一条甚至多条指令。不幸的是，虽然处理器目前的速度可以达到500mhz，但是主存的速度却局限于100mhz（在某些情况下可能会达到133mhz）。这时内存和处理器之间的速度就存在失调现象。造成这种失调的主要原因是，主存通常使用dram，这种类型的内存本身就太慢了。
人们提出了许多设计sram和dram的方法并付诸实施。每种方法都希望能够着解决一定情况下的速度问题。然而不幸的是，我们还没有找到一种“理想”的内存体系结构来解决所有的问题。因为任何人都没有能够做到显著的提高dram的速度而不用显著的提高其成本。
目前的发展方向
处理器的速度仍在飞速的增长。大约在2000年主流处理器的速度将达到1ghz。现在正在使用的内存很快就会显得太慢，当然很快也会出现新的设计方案。在过去的一些年中，人们提出了许多种设计方案，但是由于营销和公司政策方面的原因，它们或被舍弃，或局限于很小的应用范围。
sram和dram内存经历了一个逐步演变的过程，从单芯片、异步、单排结构发展到多芯片、同步的多排结构，同时还采用了更多的先进技术，例如流水线操作、脉冲模式访问以及数据预取。此外还专门为图形、通信以及其他应用设计了专用的dram。有一点似乎是确定的——处理器和内存都将渐渐变得越来越廉价，生命周期也会相对变短许多。最终我们可能会看到这样一个局面：不仅l2缓存被嵌入到了芯片中，整个系统ram也被嵌入了进来。到那时由于dram可以运行在，或者接近于，处理器速度下，因此没有必要再使用sram缓存。内存的升级也就是处理器的升级，然而总价格仍然维持在一个相对较低的水平上。
评论