本文目录导读：
《内部存储器与外部存储器：异同全解析》
图片来源于网络，如有侵权联系删除
内部存储器
（一）特点
1、存储速度快
- 内部存储器（如计算机中的内存）与CPU直接相连，数据传输的路径短，当CPU需要读取数据进行运算时，它可以迅速从内存中获取信息，以现代计算机的动态随机存取存储器（DRAM）为例，其数据传输速率可以达到每秒数GB甚至更高，这使得CPU在执行指令时不会因为等待数据而长时间停顿，从而保证了计算机系统的高效运行。
- 内部存储器的快速响应能力对于实时性要求高的应用至关重要，比如在多任务操作系统中，当用户在多个程序之间快速切换时，内存能够迅速提供各个程序的相关数据，让程序可以快速恢复到之前的运行状态，使用户感觉不到明显的延迟。
2、容量相对较小
- 相较于外部存储器，内部存储器的容量有限，在个人电脑中，尽管内存容量在不断增加，但目前常见的台式机内存容量一般在8GB - 64GB之间，这是因为内部存储器的制作成本较高，每增加一定的存储容量，成本就会显著上升。
- 内存的物理结构和主板的设计也限制了其容量的无限扩展，主板上的内存插槽数量有限，并且每个插槽所能支持的最大内存容量也有规定，这就决定了内存容量不能无限制地扩大。
3、数据易失性
- 内部存储器中的数据在断电后会丢失，这是因为内存中的数据是依靠电能来维持存储状态的，随机存取存储器（RAM）在计算机断电后，存储单元中的电荷消失，数据也就不复存在。
- 这种特性要求在使用计算机时，如果有重要数据需要长期保存，必须及时将数据存储到外部的非易失性存储器中，如硬盘、固态硬盘或者光盘等，在服务器应用中，为了避免数据丢失，通常会配备不间断电源（UPS），以便在停电时能够有足够的时间将内存中的数据保存到外部存储设备上。
4、集成度高
- 内部存储器芯片通常具有较高的集成度，随着半导体制造技术的不断发展，内存芯片可以在很小的芯片面积上集成大量的存储单元，动态随机存取存储器（DRAM）芯片采用多层结构和先进的光刻技术，能够在一个指甲盖大小的芯片上集成数十亿个存储单元。
- 这种高集成度有助于减小计算机内部的空间占用，使得计算机系统更加紧凑，高集成度也有利于提高生产效率和降低生产成本，因为在一块晶圆上可以生产出更多的内存芯片。
5、价格相对昂贵
- 由于内部存储器的技术要求高，生产工艺复杂，其单位存储容量的价格相对外部存储器要高很多，购买8GB的内存可能需要花费几百元，而购买8GB的外部硬盘（机械硬盘）只需要几十元。
- 内存的价格在很大程度上取决于其技术规格，如内存的频率、带宽和延迟等，高性能的内存通常价格更高，这也限制了用户对大容量内存的选择，尤其是在一些对成本比较敏感的应用场景中。
（二）功能与应用
1、程序运行支持
- 内部存储器是程序运行的场所，当用户启动一个应用程序时，程序的代码和相关数据会被从外部存储器（如硬盘）加载到内存中，当打开一个办公软件（如Microsoft Word）时，Word程序的可执行文件、字体库、模板等相关数据都会被加载到内存中，然后CPU才能对这些数据进行读取和运算，实现文字处理等功能。
图片来源于网络，如有侵权联系删除
- 在多任务环境下，多个程序同时在内存中运行，操作系统会对内存进行管理，合理分配内存空间给各个程序，确保它们能够正常运行而不会相互干扰，在Windows操作系统中，任务管理器可以显示各个程序占用的内存资源情况，并且操作系统会根据内存的使用情况进行动态调整，如将暂时不使用的程序数据从内存交换到磁盘上的虚拟内存中，以腾出更多的内存空间给正在运行的程序。
2、数据缓存
- 内部存储器还可以作为数据缓存使用，在计算机系统中，缓存是提高数据访问速度的重要手段，CPU内部的高速缓存（Cache）就是一种特殊的内部存储器，它存储了CPU近期可能会频繁访问的数据和指令，当CPU需要再次访问这些数据时，可以直接从高速缓存中获取，而不需要从相对较慢的内存或者外部存储器中读取，从而大大提高了CPU的运行效率。
- 同样，在一些磁盘控制器中也会设置缓存，这些缓存通常是内存芯片，用于暂存磁盘读写的数据，当有数据需要写入磁盘时，先将数据存储在缓存中，然后再批量写入磁盘，这样可以减少磁盘的读写次数，提高磁盘的使用寿命和整体性能。
外部存储器
（一）特点
1、存储容量大
- 外部存储器的容量通常非常大，以常见的机械硬盘为例，目前市面上的家用机械硬盘容量可以达到数TB（1TB = 1024GB），企业级的存储系统中，硬盘阵列可以提供数百TB甚至PB（1PB = 1024TB）级别的存储容量。
- 对于一些需要存储大量数据的应用，如数据中心存储海量的用户数据、视频监控系统存储长时间的视频记录等，大容量的外部存储器是必不可少的，而且随着技术的发展，外部存储器的容量还在不断增加，如固态硬盘（SSD）的容量也在逐步提高，已经有了数TB容量的产品上市。
2、数据非易失性
- 外部存储器中的数据在断电后不会丢失，无论是机械硬盘中的磁性介质存储，还是固态硬盘中的闪存芯片存储，它们都具有非易失性的特点，当用户将一份文档存储在硬盘上后，即使计算机突然断电，下次开机时仍然可以从硬盘中找到这份文档。
- 这种特性使得外部存储器成为长期数据存储的理想选择，用户可以将重要的文件、照片、视频等数据安全地存储在外部存储器中，不用担心数据因意外断电而丢失，在企业数据备份和归档方面，非易失性的外部存储器更是起到了关键的作用。
3、存储速度相对较慢
- 与内部存储器相比，外部存储器的存储速度较慢，以机械硬盘为例，其数据传输速度主要取决于磁盘的转速、磁头寻道时间等因素，目前常见的机械硬盘转速为7200转/分钟，其顺序读取速度大约在100 - 200MB/s左右，随机读写速度则更低。
- 固态硬盘（SSD）虽然比机械硬盘速度快很多，但其与内存相比仍然存在差距，普通的SATA接口的固态硬盘顺序读取速度可以达到500MB/s左右，而高端的NVMe接口的固态硬盘顺序读取速度可以超过3000MB/s，但与内存每秒数GB的传输速度相比还是较慢，这是因为外部存储器与CPU之间存在更多的传输环节，如接口协议、控制器等都会影响数据传输速度。
4、价格相对便宜（每GB容量）
- 外部存储器的单位存储容量价格相对较低，如前所述，机械硬盘每GB的价格非常低，对于需要大容量存储但对速度要求不是特别高的用户来说是非常经济实惠的选择。
- 固态硬盘的价格虽然比机械硬盘高，但随着技术的发展和产能的提高，其每GB的价格也在不断下降，目前，购买一个1TB的固态硬盘的价格已经在几百元左右，与几年前相比有了很大的降幅，而且随着时间的推移，价格还会进一步降低。
5、可移动性与便携性（部分外部存储器）
- 部分外部存储器具有可移动性和便携性，移动硬盘、U盘和光盘等都是可以方便携带的外部存储器，移动硬盘可以通过USB接口与不同的计算机连接，方便用户在不同设备之间传输和存储数据。
图片来源于网络，如有侵权联系删除
- U盘体积小巧，便于携带，是人们日常存储和转移小容量数据的常用工具，光盘也具有一定的便携性，并且可以通过光盘驱动器在不同的计算机上读取数据，虽然现在光盘的使用相对较少，但在一些特定的领域，如软件发行、数据归档等方面仍然有应用。
（二）功能与应用
1、长期数据存储
- 外部存储器的主要功能之一是长期数据存储，无论是个人用户保存家庭照片、视频、文档等资料，还是企业存储业务数据、财务报表、客户信息等，外部存储器都提供了可靠的存储解决方案。
- 在数据备份方面，外部存储器扮演着重要的角色，企业会定期将服务器中的重要数据备份到外部的磁带库或者大容量硬盘阵列中，以防止数据因硬件故障、软件错误、人为破坏或者自然灾害等原因而丢失，个人用户也可以使用外部硬盘或者云存储（云存储本质上也是基于外部服务器的外部存储器）来备份自己计算机中的重要数据。
2、数据共享与传输
- 外部存储器便于数据共享和传输，移动硬盘和U盘可以直接在不同的计算机之间传递数据，在办公室环境中，员工可以使用U盘将自己电脑上的文件复制到其他同事的电脑上进行共享。
- 在网络不发达的地区或者网络安全要求较高的场景下，使用外部存储器进行数据传输也是一种常见的方式，光盘也可以用于数据的分发，如软件公司将软件安装程序制作成光盘进行销售和分发，方便用户安装软件。
内部存储器与外部存储器的相同点
1、数据存储功能
- 无论是内部存储器还是外部存储器，其最基本的功能都是存储数据，它们都是计算机系统数据存储体系中的重要组成部分，内部存储器为CPU运行程序和处理数据提供临时的存储空间，而外部存储器则用于长期存储大量的数据。
- 在数据存储的过程中，都需要遵循一定的数据存储格式和编码规则，无论是在内存中还是在硬盘中，文本数据都需要按照特定的字符编码（如ASCII码或UTF - 8编码）进行存储，图像数据需要按照图像格式（如JPEG、PNG等）进行存储，这样才能保证数据在不同的设备和软件之间能够正确地被识别和处理。
2、对计算机系统的重要性
- 两者对计算机系统的正常运行都至关重要，内部存储器是计算机运行速度的关键因素之一，如果内存容量不足或者性能不佳，会导致计算机运行缓慢，甚至无法正常运行多任务，外部存储器则是计算机数据的仓库，如果没有外部存储器，计算机将无法长期保存数据，并且很多大型软件和操作系统也无法安装，因为它们的安装文件和数据文件通常都比较大，需要外部存储器来存储。
- 在现代计算机系统中，内部存储器和外部存储器相互配合，共同构成了完整的数据存储和处理体系，当计算机启动时，操作系统首先从外部存储器（如硬盘）加载到内存中，然后在内存中运行操作系统和各种应用程序，在程序运行过程中，如果需要读取或保存大量数据，又会与外部存储器进行交互。
3、技术发展趋势
- 内部存储器和外部存储器都在不断发展进步，内部存储器的容量在逐渐增大，速度也在不断提高，内存的频率从早期的几百MHz提高到现在的数GHz，同时新的内存技术如DDR5内存正在逐步普及，它相比DDR4内存具有更高的带宽和更低的功耗。
- 外部存储器方面，容量也在不断增加，速度也有显著提升，固态硬盘的发展就是一个很好的例子，从早期的SATA接口固态硬盘到现在的NVMe接口固态硬盘，其数据传输速度有了质的飞跃，外部存储器的可靠性和耐用性也在不断提高，以满足用户对数据存储的更高要求。
内部存储器和外部存储器在存储速度、容量、数据稳定性、价格等方面存在明显差异，但它们在数据存储功能、对计算机系统的重要性以及技术发展趋势等方面又有相同之处，两者相互补充，共同为计算机系统的高效运行和数据存储提供支持。
评论列表