手機內存科普:你說的“內存”其實不是內存?

很長一段時間以來,普通用戶對“內存”和“閃存”都不甚瞭解,在日常交流中常常會出現一些交流的困難。今年,旗艦手機基本都標配了UFS 3.0(或3.1)、LPDDR5,普通用戶對這些名詞大概更是一頭霧水。今天,我們就來簡單聊一下手機內存和存儲,釐清一些常見的誤區,同時,也為不太瞭解這些知識的用戶提供一些購機參考。

內存、存儲,傻傻分不清楚

小白用戶問:“我想要一部內存大點的手機,該怎麼選?”這個時候,對手機有一定了解的人通常會進一步瞭解他的意思,也許他是想要一部存儲空間更大的手機,也許他就是想要一部大內存的手機。對“內存”這個詞的誤用,確實會影響到溝通。而且,這種誤用並不罕見,在今日頭條“手機內存”的相關文章中,一些科技自媒體也會誤用“內存”這個詞,這讓“內存”變得更為混亂。

手機內存科普:你說的“內存”其實不是內存?

想要不因為誤用造成溝通上的困難,分清“內存”和“閃存”的關係就顯得尤為重要,下面簡單介紹一下手機的內存和閃存。手機其實也是個基礎的計算機設備,因此,內存和閃存的概念也來自計算機系統,下面的說法部分參考計算機系統。

內存和閃存都屬於存儲器,它們分屬不同的存儲器層次。下圖是存儲器的金字塔式結構,摘自權威教材《深入理解計算機系統(第三版)》,手機的內存,也就是圖中的主存,閃存類似於本地磁盤,而高速緩存一般存在於CPU中(可以在CPU芯片上,也可以在片下)。它們之間的關係,簡單地說是這樣的:CPU從內存中讀取數據,而內存從閃存中加載數據。

手機內存科普:你說的“內存”其實不是內存?

手機的內存是什麼?

內存,英文縮寫為RAM(Random Access Memory,隨機存取存儲器),內存又稱主存(Main memory),即手機(電腦)內部最主要的存儲器,內存從磁盤(也就是手機中的閃存)中加載各種應用和數據,而CPU需要從內存中讀出程序才能運行。一般來說,存儲在磁盤中的程序必須加載到內存中才能運行。(下圖摘自《程序是怎樣跑起來的》一書)

手機內存科普:你說的“內存”其實不是內存?

事實上RAM分為兩類:靜態RAM(SRAM)和動態RAM(DRAM),這當中涉及到比較複雜的原理,但我們可以理解的是,SRAM的訪問速度比DRAM更快,但也貴得多,所以SRAM被用於高速緩存中(見上文中提到的存儲器層次結構圖),手機和電腦內存用的都是DRAM。

手機內存科普:你說的“內存”其實不是內存?

DRAM的種類也有很多,我們比較常見的是雙倍數據速率同步DRAM(Double Data-Rate Synchronous DRAM, DDR SDRAM),也就是所謂的DDR內存。智能手機上使用的是專門的移動DDR,也就是各種手機參數中提到的LPDDR,即Low Power DDR,是一種低電壓的DDR。

隨著處理器的速度不斷提升,內存廠商也會不斷對內存進行升級,今年旗艦機標配的LPDDR5,就是手機上的第五代內存。LPDDR5的相關標準由JEDEC固態技術協會於2019年2月19日製定,該標準規定LPDDR5的I / O速率比上一代LPDDR4高50%,並降低功耗。比如三星生產的LPDDR5,速度比上代快1.5倍,功耗卻降低了20%。

手機內存科普:你說的“內存”其實不是內存?

普通用戶想要了解手機的內存大小,可以參看包裝盒上的配置信息,同時,在很多手機中,打開後臺也能看到內存的佔用情況。不過,目前手機的內存已經基本夠用,所以日常使用中沒有必要不斷清理內存。對於iPhone用戶,根據蘋果官方的說法,經常清理iPhone的後臺可能還會影響手機的續航。

手機內存科普:你說的“內存”其實不是內存?

手機的閃存是什麼?

實際上我們剛才已經提到過,內存和閃存都屬於存儲器,CPU一般需要通過內存讀取數據才能運行程序,而內又存需要從存儲中加載數據。所以,手機的閃存實際上就是用來存儲各種應用程序和數據的存儲器。

既然都是存儲器,為什麼不直接使用內存來存儲數據呢?

首先當然是因為貴,內存的價格是遠遠高於閃存的。市面上主流廠商一條8GB的內存條,最起碼也要200元以上,而比較好的500GB固態硬盤,價格一般也不會超過1000,可以算一下,1GB內存和閃存的價格差距有多大?回到手機,一部8GB+128GB的手機,相同價位下,你可以得到128GB的閃存,但是內存只有可憐的8GB。

更關鍵的是,內存不能長時間保存數據。SRAM由一系列晶體管構成,而DRAM由電容器構成(下圖是兩種RAM的基本單元)。無論是SRAM還是DRAM,它們都需要通電來保存數據,一旦切斷電源,它們保存的所有數據都會消失,這類存儲器又被稱為易失性存儲器(Volatile memory)。

手機內存科普:你說的“內存”其實不是內存?

為了長時間保存數據,就需要用到非易失性存儲器(Non-volatile memory),這樣即使電源斷開,保存在存儲器中的數據也不會丟失,重新供電以後,這些數據依然可以讀取。非易失性存儲器有ROM、固態硬盤、光存儲(光盤)、磁存儲(硬盤、軟盤、磁帶)等。我們手機使用的內存,就屬於ROM的一種。

ROM是英語Read-Only Memory的縮寫,翻譯為“只讀存儲器”,由於歷史原因,雖然ROM被稱為“只讀存儲器”,但有的類型是既可以讀也可以寫的,常見的ROM有以下幾類:

  • PROM(Programmable ROM,可編程ROM):只能被編程一次
  • EPROM(Erasable Programmable ROM, 可擦寫可編程ROM):EPROM 能夠被擦除和重編程的次數的數量級可以達到 1000 次。
  • 閃存(flash memory):):是一類非易失性存儲器,基於 EEPROM,它已經成為了一種重要的存儲技術。
手機內存科普:你說的“內存”其實不是內存?

智能手機上使用的就是閃存技術,2016年以前,智能手機和平板電腦都使用的是一種叫做eMMC(Embedded Multimedia Card,嵌入式多媒體卡)的技術,智能手機上使用的最後一個版本是2015年2月發佈的eMMC 5.1版本。2016年起UFS逐漸佔領市場,eMMC逐漸淡出我們的視野。

UFS(英文:Universal Flash Storage),即通用閃存存儲,是一種設計用於數字相機、智能電話等消費電子產品使用的閃存存儲規範。2011年,JEDEC固態技術協會(JEDEC)研發了UFS 1.0標準,到2020年1月30日,這個協議已經發展到了UFS 3.1。

手機內存科普:你說的“內存”其實不是內存?

今年發佈的大部分旗艦手機,都搭載了UFS 3.0的閃存,有的甚至已經用上了UFS 3.1。從eMMC 5.1到今天的UFS 3.0,手機閃存的讀寫速度已經發生了翻天覆地的變化,而且,閃存的性能變得更強,功耗卻在逐漸降低。

手機內存科普:你說的“內存”其實不是內存?

“內存”和“運存”可能都是錯誤用法

我們在開頭提到過,許多科技自媒體都誤用了“內存”這個詞,在他們的語境裡,“內存”成了閃存的代稱。這基本上可以說是錯誤的叫法,因為這個來自計算機系統的詞彙,從一開始就指的是作為隨機存儲器的內存。現在放到同屬計算機的智能手機身上,很容易形成誤導。至於將內存稱呼為“運存”,應該也是不太嚴謹的說法,我在可信度較高的維基百科,以及權威的大學教材上,都找不到“運存”的說法。

手機內存科普:你說的“內存”其實不是內存?

內存和存儲空間越大,手機越流暢?

除了對手機內存的誤解,很多人還常常誤以為認為內存和存儲空間越大,手機就越流暢,手機賣場裡也常常充斥著類似的說法。實際上影響手機流暢程度的因素主要來自軟件優化和硬件配置。就硬件配置來說,也不是內存和存儲空間越大,手機越流暢。

內存、存儲和處理器可能是影響手機流暢程度最關鍵的三個硬件因素,以倉庫貨運作為類比,存儲相當於倉庫,內存相當於工人用的手推車,而處理器就類似工人,倉庫,也就是存儲決定了貨物(也就是應用和數據)的總量;手推車(相當於內存)決定了工人一次可以搬運多少貨物;工人本身的素質(也就是CPU)決定了你搬運貨物的效率。

手機內存科普:你說的“內存”其實不是內存?

倉庫(存儲)和手推車(內存)再大,工人能力有限,搬運貨物的速度也不會太快。而且,可能工人(CPU)對效率的影響才是決定性的,內存和存儲空間的影響相對反而小一些。所以,在購機時,還是不用盲目最求大內存和多存儲空間,平衡自己的需求才是最重要的。

好了,今天的科普就做到這裡,希望這篇短文能夠讓大家對手機的內存和存儲空間有一個相對科學的認知。同時也希望能夠幫助大家在以後的購機過程中,做出明智的選擇,而不是盲目追求某些自己不太需要的高配置。


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