半导体存储器

基础

  • 内存以单位存储数据,二进制数据最小的单位是位;
  • 许多应用中,以8位(或者多个8位)的单元处理数据,8位单元称为字节 ;
  • 内存阵列中数据单元的位置称为地址;
  • 内存可以存储的数据单位总数称为容量;
  • 基本的内存操作分为写和读

操作

  • 写操作

批注 2020-02-19 200914

  • 读操作

批注 2020-02-19 201033

随机存取存储器

  • 随机存取 (random access):指的是当存储器中的消息被读取或写入时,所需要的时间与这段信息所在的位置无关
  • 易失性 (volatile memory) :当电源关闭时RAM不能保留数据

RAM的结构

批注 2020-02-19 202417

SRAM

Static Random Access Memory, SRAM

  • 所谓的“静态”,是指这种存储器只要保持通电,里面储存的数据就可以一直保持
  • SRAM基本存储单元由两个CMOS反相器组成。两个反相器的输入、输出交叉连接。这就能实现两个反相器的输出状态的锁定、保存,即储存了1个位元的状态

基本的SRAM阵列

批注 2020-02-19 202324

DRAM

Dynamic Random Access Memory, DRAM

  • DRAM利用电容存储电荷的多寡来代表二进制比特1或0。
  • 由于电容会有漏电的现象,导致电位差不足而使记忆消失,因此除非电容经常周期性地充电,否则无法确保记忆长存
  • 所谓的“动态”,是指这种这种需要定时刷新的特性

SRAM vs. DRAM

  • DRAM结构简单,一般都拥有非常高的密度,成本较低。但DRAM也有访问速度较慢,耗电量较大的缺点。适合用于高储存密度低成本的场合,例如最常见的PC内存
  • SRAM比DRAM占用面积更大,因此更为昂贵;但更为快速,且功耗非常低(特别是在空闲状态)。一般用于CPU或者GPU的高速缓存

只读存储器

  • ROM存储的内容任何情况下都不会改变 (Nonvolatile)
  • 电脑与用户只能读取保存在ROM的指令,使用存储在ROM的数据,但不能变更或存入数据
  • ROM被存储在一个非易失性芯片上,也就是说,即使在关机之后记忆的内容仍可以被保存

ROM可以用来实现逻辑函数

ROM家族

批注 2020-02-19 203857

ROM存储单元

批注 2020-02-19 204125

ROM阵列

批注 2020-02-19 204221

可编程只读存储器 PROM

批注 2020-02-19 204504

  • 需要存0时,通过编程,烧断熔丝;当需存1时,保留熔丝
  • 编程为一次性的,烧断的熔丝不能再接上

可擦除可编程只读存储

Erasable Programmable Read Only Memory, EPROM

  • 一组浮栅晶体管,被一个电子电路中常用电压更高电压的电子器件分别编程
  • 一旦编程完成后,EPROM只能用强紫外线照射来擦除

电子抹除式可编程只读存储器

Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM

  • 通过电子方式多次复写的半导体存储设备
  • 相比EPROM,EEPROM不需要用紫外线照射,也不需取下,就可以用特定的电压,来抹除芯片上的信息,以便写入新的数据
  • 广泛用于需要经常擦除的BIOS芯片以及闪存芯片,它与高速RAM成为当前(21世纪00年代后)最常用且发展最快的两种存储技术

快闪存储器 Flash Memory

  • 在技术上属于EEPROM
  • 一种特殊的、以宏块抹写的EEPROM
  • 成本较可以字节为单位写入的EEPROM低很多

存储器地址译码

RAM的二维译码结构

批注 2020-02-20 090525

一个64kDRAM的地址复用示意

批注 2020-02-20 091107

存储器扩展

批注 2020-01-30 190639

位扩展

批注 2020-02-20 091509

字扩展

批注 2020-02-20 091826

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