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1、第5章半导体存储器5.1半导体存储器的分类5.2读写存储器RAM5.3只读存储器ROM1存储器用来存储二进制位(0或1)的部件。存储器是计算机的基本组成部分,用来存放工作所需的程序或数据。存储器在传统上分为内存和外存,随着技术的发展,在内存上面又加了一级存储器,称为高速缓存器。2高速缓冲存储器(Cache)。这个存储器所用芯片都是高速的,其存取速度可与微处理器相匹配,容量由几十K～几百K字节,通常用来存储当前使用最多的程序或数据。内存储器,速度要求较快(低于Cache),有一定容量(受地址总线位数限制),一般都在几十兆字
2、节以上。3外存,速度较慢,但要求容量大,如软盘,硬盘,光盘等。其容量可达几百兆至几十个GB,又称“海量存储器”,通常用来作后备存储器,存储各种程序和数据,可长期保存,易于修改,要配置专用设备。我们主要介绍内存，目前构成微机内存的主要是半导体存储器。45.1半导体存储器的分类图5-1半导体存储器的分类组合RAM(IRAM)随机读写存储器(RAM)随机读写存储器(RAM)只读存储器(ROM)双极型RAMMOS型RAM静态RAM(SRAM)动态RAM(DRAM)非易失RAM(NVRAM)掩膜ROM可编程ROM(PROM)可擦除
3、的PROM(EPROM)电可擦除的PROM(E2PROM)半导体存储器55.1.1随机读写存储器(RAM)随机读写存储器可随时在任一地址单元读出信息或写入新信息。双极型RAM,读写速度高,但集成度低,功耗高,微机中几乎都用MOS型RAM。MOS型RAM分为如下几类:⒈静态RAM(即SRAM),其存储电路以双稳态触发器为基础,状态稳定,只要不掉电,信息不会丢失,但集成度低。6⒉动态RAM(即DRAM),存储单元电路以电容为基础,电路简单,集成度高,功耗低,因电容漏电,需定时刷新。⒊组合RAM(即IRAM),附有片上刷新逻辑
4、的DRAM,兼有SRAM和DRAM的优点。⒋非易失RAM(即NVRAM),它是由SRAM和E2PROM共同构成的存储器,正常运行时和SRAM一样,而在掉电或电源故障时,把SRAM的信息保存在E2PROM中,NVRAM多用于存储非常重要的信息和掉电保护。75.1.2只读存储器(ROM)只读存储器ROM在使用过程中,只能读出存储的信息,而不能用通常的方法写入信息,分为如下几种:⒈掩膜ROM,按用户要求掩膜制成,只能读,无法再改写,适合存储成熟的程序,大量生产时,成本低。⒉可编程ROM(PROM),为空白存储器,用户一次性写入
5、,写入后不能更改,适合批量生产。8⒊可擦除的PROM(EPROM),用户按规定方法可多次改写内容,改写时先用紫外线擦除,适合于研制和开发。⒋电可擦除的PROM(E2PROM),能以字节为单位进行擦除和改写,并可直接在机器内进行擦除和改写,方便灵活。闪速存储器(FlashMemory)是80年代末推出的新型存储芯片,它的主要特点是在掉电情况下可长期保存信息,原理上看象ROM,但又能在线进行擦除与改写,功能上象RAM,因此兼有E2PROM和SRAM的优点。9单一电源,读取速度较快(100ns左右),低功耗,改写次数目前达10
6、0万次,价格接近EPROM。存储容量从64KB,256KB到32MB、64MB等。体积小,可靠性高,内部无可移动部分,无噪声,抗震动力强,是小型硬盘的代替品,也是代替EPROM和E2PROM的理想器件,市场前景看好。Flash有单片应用和固态盘应用，固态盘分卡式和盘式两种。闪速卡,用在可移动计算机中,如数字相机,手机,CD-ROM等。闪速固态盘,用于恶略环境中代替硬盘。105.1.3半导体存储器的指标衡量半导体存储器的指标很多,如功耗,价格,可靠性等,但从选用来看主要考虑容量,存取速度和价格,我们只介绍前面两个指标。⒈存
7、储容量存储芯片的容量是以存储1位二进制数(bit)为单位的,故存储器的容量指的是每个存储芯片所能存储的二进制数的位数,例如,1024位/片,即指芯片集成了1024位的存储器。11由于在微机中对存储器的读写是以字节为单位寻址的。存储芯片为适用于1位、4位、8位计算机的需要,或因工艺上的原因,其数据线也有1位、4位、8位之分。例Intel2116为1位,2114为4位,6116为8位。所以在标定存储器容量时,经常标出存储单元的数目和位数,即:存储器芯片容量=单元数＊数据线位数12例:2114芯片为1K*4位/片6116芯片为
8、2K*8位/片虽然微机字长已达16位,32位甚至64位,但其内存仍以一个字节为一个单元,不过在这种微机中,一次可同时对2,4,8个单元进行访问。13⒉存取速度存取速度指从CPU给出有效的存储器地址到存储器给出有效数据所需要的时间。超高速存储器的存取速度已小于20ns,中速存储器在100～200ns之间,低速存储器在3
