先進半導體存儲器結構

A. 半導體存儲器的結構主要包括哪三個部分

7.1 概述 半導體存儲器以其容量大、體積小、功耗低、存取速度快、使用壽命長等特點,已廣泛應用於數字系統.根據用途分為兩大類：1 、只讀存儲器 ROM . 用於存放永久性的、不變的數據.2 、隨機存取存儲器 RAM . 用於存...

B. 什麼是半導體存儲器有什麼特點

半導體存儲器(semi-conctor memory)是一種以半導體電路作為存儲媒體的存儲器。 按其製造工藝可分為：雙極晶體管存儲器和MOS晶體管存儲器。 按其存儲原理可分為：靜態和動態兩種。 其優點是：體積小、存儲速度快、存儲密度高、與邏輯電路介面容易。 主要用作高速緩沖存儲器、主存儲器、只讀存儲器、堆棧存儲器等。 半導體存儲器的兩個技術指標是：存儲容量和存取時間。

採納哦

C. 半導體存儲器的分類

半導體存儲器晶元按照讀寫功能可分為只讀存儲器（Read Only Memory，ROM）和隨機讀寫存儲器（Random Access Memory，RAM）兩大類。

只讀存儲器電路結構簡單，且存放的數據在斷電後不會丟失，特別適合於存儲永久性的、不變的程序代碼或數據（如常數表、函數、表格和字元等），計算機中的自檢程序就是固化在ROM中的。ROM的最大優點是具有不易失性。

不可重寫只讀存儲器

1、掩模只讀存儲器（MROM）

掩模只讀存儲器，又稱固定ROM。這種ROM在製造時，生產廠家利用掩模（Mask）技術把信息寫入存儲器中，使用時用戶無法更改，適宜大批量生產。

掩模只讀存儲器可分為二極體ROM、雙極型三極體ROM和MOS管ROM三種類型。

2、可編程只讀存儲器（PROM）

可編程只讀存儲器（Programmable ROM，簡稱PROM），是可由用戶一次性寫入信息的只讀存儲器，是在MROM的基礎上發展而來的。

隨機讀寫存儲器

1、靜態存儲器（SRAM）

利用雙穩態觸發器來保存信息，只要不斷電信息就不會丟失。靜態存儲器的集成度低，成本高，功耗較大，通常作為Cache的存儲體。

2、動態存儲器（DRAM）

利用MOS電容存儲電荷來保存信息，使用時需要不斷給電容充電才能保持信息。動態存儲器電路簡單，集成度高，成本低，功耗小，但需要反復進行刷新（Refresh）操作，工作速度較慢，適合作為主存儲器的主體部分。

3、增強型DRAM（EDRAM）

EDRAM晶元是在DRAM晶元上集成一個高速小容量的SRAM晶元而構成的，這個小容量的SRAM晶元起到高速緩存的作用，從而使DRAM晶元的性能得到顯著改進。

D. 半導體存儲器有哪些

半導體存儲器(semi-conctor memory)
是一種以半導體電路作為存儲媒體的存儲器,內存儲器就是由稱為存儲器晶元的半導體集成電路組成。
按其功能可分為：隨機存取存儲器（簡稱RAM）和只讀存儲器（只讀ROM）
RAM包括DRAM（動態隨機存取存儲器）和SRAM（靜態隨機存取存儲器），當關機或斷電時，其中的 信息都會隨之丟失。 DRAM主要用於主存（內存的主體部分），SRAM主要用於高速緩存存儲器。
ROM 主要用於BIOS存儲器。
按其製造工藝可分為：雙極晶體管存儲器和MOS晶體管存儲器。
按其存儲原理可分為：靜態和動態兩種。

E. 存儲器的層次結構層次結構發展歷程什麼原因導致存儲器發展

SRAM一般用來作為計算機中的高速緩沖存儲器(Cache)。 DRAM是動態隨機存儲器(...SDRAM的讀寫周期為10至15ns。 SDRAM基於雙存儲體結構，內含兩個交錯的存儲...

F. 存儲晶元的組成

存儲體由哪些組成
存儲體由許多的存儲單元組成，每個存儲單元裡面又包含若干個存儲元件，每個存儲元件可以存儲一位二進制數0/1。

存儲單元：
存儲單元表示存儲二進制代碼的容器，一個存儲單元可以存儲一連串的二進制代碼，這串二進制代碼被稱為一個存儲字，代碼的位數為存儲字長。

在存儲體中，存儲單元是有編號的，這些編號稱為存儲單元的地址號。而存儲單元地址的分配有兩種方式，分別是大端、大尾方式、小端、小尾方式。

存儲單元是按地址尋訪的，這些地址同樣都是二進制的形式。
MAR
MAR叫做存儲地址寄存器，保存的是存儲單元的地址，其位數反映了存儲單元的個數。

用個例子來說明下：

比如有32個存儲單元，而存儲單元的地址是用二進制來表示的，那麼5位二進制數就可以32個存儲單元。那麼，MAR的位數就是5位。

在實際運用中，我們 知道了MAR的位數，存儲單元的個數也可以知道了。

MDR

MDR表示存儲數據寄存器，其位數反映存儲字長。

MDR存放的是從存儲元件讀出，或者要寫入某存儲元件的數據（二進制數）。

如果MDR=16,，每個存儲單元進行訪問的時候，數據是16位，那麼存儲字長就是16位。

主存儲器和CPU的工作原理
在現代計算中，要想完成一個完整的讀取操作，CPU中的控制器要給主存發送一系列的控制信號（讀寫命令、地址解碼或者發送驅動信號等等）。

說明：

1.主存由半導體元件和電容器件組成。

2.驅動器、解碼器、讀寫電路均位於主存儲晶元中。

3.MAR、MDR位於CPU的內部晶元中

4.存儲晶元和CPU晶元通過系統匯流排（數據匯流排、系統匯流排）連接。

G. 半導體存儲器有幾類，分別有什麼特點

1、隨機存儲器

對於任意一個地址，以相同速度高速地、隨機地讀出和寫入數據的存儲器（寫入速度和讀出速度可以不同）。存儲單元的內部結構一般是組成二維方矩陣形式，即一位一個地址的形式(如64k×1位)。但有時也有編排成便於多位輸出的形式（如8k×8位）。

特點：這種存儲器的特點是單元器件數量少，集成度高，應用最為廣泛（見金屬-氧化物-半導體動態隨機存儲器）。

2、只讀存儲器

用來存儲長期固定的數據或信息，如各種函數表、字元和固定程序等。其單元只有一個二極體或三極體。一般規定，當器件接通時為「1」,斷開時為「0」，反之亦可。若在設計只讀存儲器掩模版時,就將數據編寫在掩模版圖形中，光刻時便轉移到硅晶元上。

特點：其優點是適合於大量生產。但是，整機在調試階段，往往需要修改只讀存儲器的內容，比較費時、費事，很不靈活（見半導體只讀存儲器）。

3、串列存儲器

它的單元排列成一維結構，猶如磁帶。首尾部分的讀取時間相隔很長，因為要按順序通過整條磁帶。半導體串列存儲器中單元也是一維排列，數據按每列順序讀取，如移位寄存器和電荷耦合存儲器等。

特點：砷化鎵半導體存儲器如1024位靜態隨機存儲器的讀取時間已達2毫秒，預計在超高速領域將有所發展。

(7)先進半導體存儲器結構擴展閱讀：

半導體存儲器優點

1、存儲單元陣列和主要外圍邏輯電路製作在同一個硅晶元上，輸出和輸入電平可以做到同片外的電路兼容和匹配。這可使計算機的運算和控制與存儲兩大部分之間的介面大為簡化。

2、數據的存入和讀取速度比磁性存儲器約快三個數量級,可大大提高計算機運算速度。

3、利用大容量半導體存儲器使存儲體的體積和成本大大縮小和下降。

H. 存儲器的結構

1cpu的內部
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存儲器結構


存儲器結構

第一層：通用寄存器堆
第二層：指令與數據緩沖棧
第三層：高速緩沖存儲器
第四層：主儲存器（DRAM）
第五層：聯機外部儲存器（硬磁碟機）
第六層：離線外部儲存器（磁帶、光碟存儲器等）
這就是存儲器的層次結構~~~ 主要體現在訪問速度~~~

2工作特點
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存儲器結構

存儲器結構① 設置多個存儲器並且使他們並行工作。本質：增添瓶頸部件數目，使它們並行工作，從而減緩固定瓶頸。
② 採用多級存儲系統，特別是Cache技術，這是一種減輕存儲器帶寬對系統性能影響的最佳結構方案。本質：把瓶頸部件分為多個流水線部件，加大操作時間的重疊、提高速度，從而減緩固定瓶頸。

③ 在微處理機內部設置各種緩沖存儲器，以減輕對存儲器存取的壓力。增加CPU中寄存器的數量，也可大大緩解對存儲器的壓力。本質：緩沖技術，用於減緩暫時性瓶頸。
一、RAM(Random Access Memory，隨機存取存儲器)
RAM的特點是：電腦開機時，操作系統和應用程序的所有正在運行的數據和程序都會放置其中，並且隨時可以對存放在裡面的數據進行修改和存取。它的工作需要由持續的電力提供，一旦系統斷電，存放在裡面的所有數據和程序都會自動清空掉，並且再也無法恢復。

3具體結構分類
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根據組成元件的不同，RAM內存又分為以下十八種：

01.DRAM（Dynamic RAM，動態隨機存取存儲器）
這是最普通的RAM，一個電子管與一個電容器組成一個位存儲單元，DRAM將每個內存位作為一個電荷保存在位存儲


存儲器結構

存儲器結構單元中，用電容的充放電來做儲存動作，但因電容本身有漏電問題，因此必須每幾微秒就要刷新一次，否則數據會丟失。存取時間和放電時間一致，約為2~4ms。因為成本比較便宜，通常都用作計算機內的主存儲器。
02.SRAM（Static RAM，靜態隨機存取存儲器）
靜態，指的是內存裡面的數據可以長駐其中而不需要隨時進行存取。每6顆電子管組成一個位存儲單元，因為沒有電容器，因此無須不斷充電即可正常運作，因此它可以比一般的動態隨機處理內存處理速度更快更穩定，往往用來做高速緩存。

03.VRAM（Video RAM，視頻內存）

它的主要功能是將顯卡的視頻數據輸出到數模轉換器中，有效降低繪圖顯示晶元的工作負擔。它採用雙數據口設計，其中一個數據口是並行式的數據輸出入口，另一個是串列式的數據輸出口。多用於高級顯卡中的高檔內存。

04.FPM DRAM（Fast Page Mode DRAM，快速頁切換模式動態隨機存取存儲器）
改良版的DRAM，大多數為72PIN或30Pin的模塊。傳統的DRAM在存取一個BIT的數據時，必須送出行地址和列地址各一次才能讀寫數據。而FRM DRAM在觸發了行地址後，如果CPU需要的地址在同一行內，則可以連續輸出列地址而不必再輸出行地址了。由於一般的程序和數據在內存中排列的地址是連續的，這種情況下輸出行地址後連續輸出列地址就可以得到所需要的數據。FPM將記憶體內部隔成許多頁數Pages，從512B到數KB不等，在讀取一連續區域內的數據時，就可以通過快速頁切換模式來直接讀取各page內的資料，從而大大提高讀取速度。在96年以前，在486時代和PENTIUM時代的初期，FPM DRAM被大量使用。

05.EDO DRAM（Extended Data Out DRAM，延伸數據輸出動態隨機存取存儲器）
這是繼FPM之後出現的一種存儲器，一般為72Pin、168Pin的模塊。它不需要像FPM DRAM那樣在存取每一BIT 數據時必須輸出行地址和列地址並使其穩定一段時間，然後才能讀寫有效的數據，而下一個BIT的地址必須等待這次讀寫操作完成才能輸出。因此它可以大大縮短等待輸出地址的時間，其存取速度一般比FPM模式快15%左右。它一般應用於中檔以下的Pentium主板標准內存，後期的486系統開始支持EDO DRAM，到96年後期，EDO DRAM開始執行。。


存儲器結構

存儲器結構06.BEDO DRAM（Burst Extended Data Out DRAM，爆發式延伸數據輸出動態隨機存取存儲器）
這是改良型的EDO DRAM，是由美光公司提出的，它在晶元上增加了一個地址計數器來追蹤下一個地址。它是突發式的讀取方式，也就是當一個數據地址被送出後，剩下的三個數據每一個都只需要一個周期就能讀取，因此一次可以存取多組數據，速度比EDO DRAM快。但支持BEDODRAM內存的主板可謂少之又少，只有極少幾款提供支持（如VIA APOLLO VP2），因此很快就被DRAM取代了。
07.MDRAM（Multi-Bank DRAM，多插槽動態隨機存取存儲器）
MoSys公司提出的一種內存規格，其內部分成數個類別不同的小儲存庫 (BANK)，也即由數個屬立的小單位矩陣所構成，每個儲存庫之間以高於外部的資料速度相互連接，一般應用於高速顯示卡或加速卡中，也有少數主機板用於L2高速緩存中。

08.WRAM（Window RAM，窗口隨機存取存儲器）
韓國Samsung公司開發的內存模式，是VRAM內存的改良版，不同之處是它的控制線路有一、二十組的輸入/輸出控制器，並採用EDO的資料存取模式,因此速度相對較快，另外還提供了區塊搬移功能（BitBlt），可應用於專業繪圖工作上。

09.RDRAM（Rambus DRAM，高頻動態隨機存取存儲器）
Rambus公司獨立設計完成的一種內存模式，速度一般可以達到500~530MB/s，是DRAM的10倍以上。但使用該內存後內存控制器需要作相當大的改變，因此它們一般應用於專業的圖形加速適配卡或者電視游戲機的視頻內存中。

10.SDRAM（Synchronous DRAM，同步動態隨機存取存儲器）
這是一種與CPU實現外頻Clock同步的內存模式，一般都採用168Pin的內存模組，工作電壓為3.3V。 所謂clock同步是指內存能夠與CPU同步存取資料，這樣可以取消等待周期，減少數據傳輸的延遲，因此可提升計算機的性能和效率。

11.SGRAM（Synchronous Graphics RAM，同步繪圖隨機存取存儲器）
SDRAM的改良版，它以區塊Block，即每32bit為基本存取單位，個別地取回或修改存取的資料，減少內存整體讀寫的次數，另外還針對繪圖需要而增加了繪圖控制器，並提供區塊搬移功能（BitBlt），效率明顯高於SDRAM。

12.SB SRAM（Synchronous Burst SRAM，同步爆發式靜態隨機存取存儲器）
一般的SRAM是非同步的，為了適應CPU越來越快的速度，需要使它的工作時脈變得與系統同步，這就是SB SRAM產生的原因。

13.PB SRAM（Pipeline Burst SRAM，管線爆發式靜態隨機存取存儲器）
CPU外頻速度的迅猛提升對與其相搭配的內存提出了更高的要求，管線爆發式SRAM取代同步爆發式SRAM成為必然的選擇，因為它可以有效地延長存取時脈，從而有效提高訪問速度。

14.DDR SDRAM（Double Data Rate二倍速率同步動態隨機存取存儲器）
作為SDRAM的換代產品，它具有兩大特點：其一，速度比SDRAM有一倍的提高；其二，採用了DLL（Delay Locked Loop：延時鎖定迴路）提供一個數據濾波信號。這是目前內存市場上的主流模式。

15.SLDRAM （Synchronize Link，同步鏈環動態隨機存取存儲器）
這是一種擴展型SDRAM結構內存，在增加了更先進同步電路的同時，還改進了邏輯控制電路，不過由於技術顯示，


存儲器結構

存儲器結構投入實用的難度不小。
16.CDRAM（CACHED DRAM，同步緩存動態隨機存取存儲器）
這是三菱電氣公司首先研製的專利技術，它是在DRAM晶元的外部插針和內部DRAM之間插入一個SRAM作為二級CACHE使用。當前，幾乎所有的CPU都裝有一級CACHE來提高效率，隨著CPU時鍾頻率的成倍提高，CACHE不被選中對系統性能產生的影響將會越來越大，而CACHE DRAM所提供的二級CACHE正好用以補充CPU一級CACHE之不足，因此能極大地提高CPU效率。

17.DDRII(Double Data Rate Synchronous DRAM，第二代同步雙倍速率動態隨機存取存儲器)
DDRII 是DDR原有的SLDRAM聯盟於1999年解散後將既有的研發成果與DDR整合之後的未來新標准。DDRII的詳細規格目前尚未確定。

18.DRDRAM (Direct Rambus DRAM)
是下一代的主流內存標准之一，由Rambus 公司所設計發展出來，是將所有的接腳都連結到一個共同的Bus，這樣不但可以減少控制器的體積，已可以增加資料傳送的效率。

二、ROM(READ Only Memory，只讀存儲器)

ROM是線路最簡單半導體電路，通過掩模工藝，一次性製造，在元件正常工作的情況下，其中的代碼與數據將永久保存，並且不能夠進行修改。一般應用於PC系統的程序碼、主機板上的 BIOS (基本輸入/輸出系統Basic Input/Output System)等。它的讀取速度比RAM慢很多。

4組成元件分類
編輯
ROM內存又分為以下五種：


存儲器結構

存儲器結構1.MASK ROM（掩模型只讀存儲器）
製造商為了大量生產ROM內存，需要先製作一顆有原始數據的ROM或EPROM作為樣本，然後再大量復制，這一樣本就是MASK ROM，而燒錄在MASK ROM中的資料永遠無法做修改。它的成本比較低。
2.PROM（Programmable ROM，可編程只讀存儲器）
這是一種可以用刻錄機將資料寫入的ROM內存，但只能寫入一次，所以也被稱為「一次可編程只讀存儲器」(One Time Progarmming ROM，OTP-ROM)。PROM在出廠時，存儲的內容全為1，用戶可以根據需要將其中的某些單元寫入數據0(部分的PROM在出廠時數據全為0，則用戶可以將其中的部分單元寫入1)， 以實現對其「編程」的目的。

3.EPROM（Erasable Programmable，可擦可編程只讀存儲器）
這是一種具有可擦除功能，擦除後即可進行再編程的ROM內存，寫入前必須先把裡面的內容用紫外線照射它的IC卡上


存儲器結構

存儲器結構的透明視窗的方式來清除掉。這一類晶元比較容易識別，其封裝中包含有「石英玻璃窗」，一個編程後的EPROM晶元的「石英玻璃窗」一般使用黑色不幹膠紙蓋住， 以防止遭到陽光直射。
4.EEPROM（Electrically Erasable Programmable，電可擦可編程只讀存儲器）
功能與使用方式與EPROM一樣，不同之處是清除數據的方式，它是以約20V的電壓來進行清除的。另外它還可以用電信號進行數據寫入。這類ROM內存多應用於即插即用（PnP）介面中。

5.Flash Memory（快閃記憶體）
這是一種可以直接在主機板上修改內容而不需要將IC拔下的內存，當電源關掉後儲存在裡面的資料並不會流失掉，在寫入資料時必須先將原本的資料清除掉，然後才能再寫入新的資料，缺點為寫入資料的速度太慢。

I. 存儲器的基本結構原理

存儲器單元實際上是時序邏輯電路的一種。按存儲器的使用類型可分為只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)，兩者的功能有較大的區別，因此在描述上也有所不同
存儲器是許多存儲單元的集合，按單元號順序排列。每個單元由若干三進制位構成，以表示存儲單元中存放的數值，這種結構和數組的結構非常相似，故在VHDL語言中，通常由數組描述存儲器

結構
存儲器結構在MCS - 51系列單片機中，程序存儲器和數據存儲器互相獨立，物理結構也不相同。程序存儲器為只讀存儲器，數據存儲器為隨機存取存儲器。從物理地址空間看，共有4個存儲地址空間，即片內程序存儲器、片外程序存儲器、片內數據存儲器和片外數據存儲器，I/O介面與外部數據存儲器統一編址

存儲器是用來存儲程序和各種數據信息的記憶部件。存儲器可分為主存儲器(簡稱主存或內存)和輔助存儲器(簡稱輔存或外存)兩大類。和CPU直接交換信息的是主存。
主存的工作方式是按存儲單元的地址存放或讀取各類信息，統稱訪問存儲器。主存中匯集存儲單元的載體稱為存儲體，存儲體中每個單元能夠存放一串二進制碼表示的信息，該信息的總位數稱為一個存儲單元的字長。存儲單元的地址與存儲在其中的信息是一一對應的，單元地址只有一個，固定不變，而存儲在其中的信息是可以更換的。
指示每個單元的二進制編碼稱為地址碼。尋找某個單元時，先要給出它的地址碼。暫存這個地址碼的寄存器叫存儲器地址寄存器(MAR)。為可存放從主存的存儲單元內取出的信息或准備存入某存儲單元的信息，還要設置一個存儲器數據寄存器(MDR)