《计算机内存储器与外存储器：差异全解析》
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在计算机系统中，内存储器和外存储器都是至关重要的组成部分，然而它们在多个方面存在着显著的区别。
一、存储原理
1、内存储器
- 内存储器通常采用半导体存储技术，例如随机存取存储器（RAM），它是一种易失性存储器，以电信号的形式存储数据，数据的存储和读取是基于晶体管的开关状态实现的，在RAM中，每个存储单元都有一个唯一的地址，通过地址总线、数据总线和控制总线与CPU进行交互，当CPU需要读取或写入数据时，它会向内存控制器发送相应的指令，内存控制器根据地址定位到具体的存储单元进行操作。
- 只读存储器（ROM）则是一种非易失性的内存储器，它在制造时就将数据固化在芯片中，数据的读取是通过特定的电路来实现的，其存储原理基于芯片内部的物理结构和逻辑电路的设计。
2、外存储器
- 硬盘是一种常见的外存储器，它基于磁性存储原理，硬盘内部有高速旋转的盘片，盘片表面涂有磁性材料，数据的写入是通过磁头将电信号转换为磁信号，改变盘片上磁性材料的磁化方向来实现的；数据的读取则是磁头检测盘片上的磁信号并转换为电信号。
- 光盘利用激光在光盘表面的反射特性来存储数据，在光盘的记录层上，通过激光烧蚀出不同的凹坑和平面来表示二进制数据，读取数据时，光驱中的激光束照射到光盘表面，根据反射光的不同来识别数据。
- 闪存（如U盘、固态硬盘）采用闪存芯片存储数据，闪存基于电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）技术，通过在浮栅晶体管中注入或移除电子来改变存储单元的阈值电压，从而实现数据的存储和擦除。
二、存储容量
1、内存储器
- 内存储器的容量相对较小，在早期的计算机中，内存容量可能只有几十KB甚至更少，随着技术的发展，现在普通个人计算机的内存容量通常在8GB到64GB之间，不过，内存容量的增加也受到计算机主板设计、成本以及CPU寻址能力等因素的限制，32位的CPU最大只能直接寻址4GB的内存空间，虽然可以通过一些技术手段扩展，但仍然存在一定的局限性。
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2、外存储器
- 外存储器的容量往往非常大，硬盘的容量已经从早期的几百MB发展到现在的数TB甚至数十TB，企业级的数据存储硬盘可以达到10TB以上的容量，光盘的容量也有不同的规格，如CD - ROM一般为700MB左右，DVD - ROM容量可达4.7GB到17GB不等，蓝光光盘的容量则更大，单层蓝光光盘容量为25GB，双层可达50GB，闪存设备的容量也在不断增长，目前常见的U盘容量从16GB到1TB不等，固态硬盘的容量也可以达到数TB。
三、数据读写速度
1、内存储器
- 内存储器的数据读写速度非常快，以RAM为例，它的读写速度可以达到纳秒级别，这使得CPU能够快速地从内存中读取指令和数据进行运算，也能够迅速地将运算结果写回内存，在现代高性能计算机中，DDR4内存的读写速度可以达到每秒几十GB的带宽，能够满足CPU对数据的高速需求。
2、外存储器
- 外存储器的数据读写速度相对较慢，硬盘的读写速度受到机械结构的影响，顺序读写速度一般在每秒100MB到200MB左右，随机读写速度则更低，可能只有每秒几MB到几十MB，光盘的读写速度更慢，CD - ROM的读取速度一般为每秒150KB到7.5MB左右，DVD - ROM的读取速度大约为每秒1.35MB到11MB左右，闪存设备的读写速度介于内存和硬盘之间，固态硬盘的顺序读写速度可以达到每秒几百MB到数GB，但随机读写速度仍然低于内存。
四、数据保存特性
1、内存储器
- 如前面所述，RAM是易失性存储器，一旦计算机断电，存储在RAM中的数据就会丢失，这就意味着在使用计算机时，如果没有及时保存数据到外存储器，突然断电可能会导致正在进行的工作丢失，而ROM虽然是非易失性的，但它的数据是固化的，不能随意修改（除非通过特殊的编程设备进行重新编程）。
2、外存储器
- 外存储器大多是非易失性的，硬盘、光盘和闪存设备在断电后都能保存数据，这使得它们适合长期存储数据，如用户的文件、操作系统、应用程序等，用户可以将重要的数据存储在硬盘或其他外存储器中，不用担心突然断电导致数据丢失。
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五、成本与价格
1、内存储器
- 内存储器的成本相对较高，特别是高性能的内存，其价格较为昂贵，这是因为内存芯片的制造工艺复杂，需要高精度的半导体制造技术，高频、低延迟的DDR4内存模块，其价格要比普通内存模块高出不少，随着内存容量的增加，单位容量的成本也会相应提高。
2、外存储器
- 外存储器的成本相对较低，硬盘的价格已经相当实惠，每GB的价格非常低，光盘的成本也很低，尤其是一次性写入的CD - ROM和DVD - ROM光盘，闪存设备的价格随着容量的增加而逐渐降低，大容量的U盘和固态硬盘虽然价格仍然较高，但每GB的价格也在不断下降，使得它们在普通消费者和企业用户中得到了广泛的应用。
六、使用场景与功能
1、内存储器
- 内存储器主要用于计算机运行时的数据临时存储，它是CPU直接与之交互的数据存储空间，用于存储正在运行的程序和程序运行过程中的数据，当用户打开一个应用程序时，该应用程序的代码和相关数据会被加载到内存中，以便CPU能够快速地访问和执行，在多任务处理环境下，内存还需要存储多个任务的相关信息，以实现任务之间的快速切换。
2、外存储器
- 外存储器主要用于长期数据存储和数据备份，硬盘是计算机系统中最主要的外存储器，用于存储操作系统、应用程序、用户文件等，光盘常用于软件的分发、数据的归档和备份，闪存设备则以其便携性和相对较高的读写速度，被广泛用于数据的移动存储、操作系统的安装介质以及一些对读写速度有一定要求的外部存储场景，如笔记本电脑的辅助存储设备等。
计算机的内存储器和外存储器在存储原理、容量、读写速度、数据保存特性、成本和使用场景等方面存在着诸多区别，它们相互配合，共同满足了计算机系统对数据存储和处理的不同需求。
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