先进半导体存储器结构

A. 半导体存储器的结构主要包括哪三个部分

7.1 概述 半导体存储器以其容量大、体积小、功耗低、存取速度快、使用寿命长等特点,已广泛应用于数字系统.根据用途分为两大类：1 、只读存储器 ROM . 用于存放永久性的、不变的数据.2 、随机存取存储器 RAM . 用于存...

B. 什么是半导体存储器有什么特点

半导体存储器(semi-conctor memory)是一种以半导体电路作为存储媒体的存储器。 按其制造工艺可分为：双极晶体管存储器和MOS晶体管存储器。 按其存储原理可分为：静态和动态两种。 其优点是：体积小、存储速度快、存储密度高、与逻辑电路接口容易。 主要用作高速缓冲存储器、主存储器、只读存储器、堆栈存储器等。 半导体存储器的两个技术指标是：存储容量和存取时间。

采纳哦

C. 半导体存储器的分类

半导体存储器芯片按照读写功能可分为只读存储器（Read Only Memory，ROM）和随机读写存储器（Random Access Memory，RAM）两大类。

只读存储器电路结构简单，且存放的数据在断电后不会丢失，特别适合于存储永久性的、不变的程序代码或数据（如常数表、函数、表格和字符等），计算机中的自检程序就是固化在ROM中的。ROM的最大优点是具有不易失性。

不可重写只读存储器

1、掩模只读存储器（MROM）

掩模只读存储器，又称固定ROM。这种ROM在制造时，生产厂家利用掩模（Mask）技术把信息写入存储器中，使用时用户无法更改，适宜大批量生产。

掩模只读存储器可分为二极管ROM、双极型三极管ROM和MOS管ROM三种类型。

2、可编程只读存储器（PROM）

可编程只读存储器（Programmable ROM，简称PROM），是可由用户一次性写入信息的只读存储器，是在MROM的基础上发展而来的。

随机读写存储器

1、静态存储器（SRAM）

利用双稳态触发器来保存信息，只要不断电信息就不会丢失。静态存储器的集成度低，成本高，功耗较大，通常作为Cache的存储体。

2、动态存储器（DRAM）

利用MOS电容存储电荷来保存信息，使用时需要不断给电容充电才能保持信息。动态存储器电路简单，集成度高，成本低，功耗小，但需要反复进行刷新（Refresh）操作，工作速度较慢，适合作为主存储器的主体部分。

3、增强型DRAM（EDRAM）

EDRAM芯片是在DRAM芯片上集成一个高速小容量的SRAM芯片而构成的，这个小容量的SRAM芯片起到高速缓存的作用，从而使DRAM芯片的性能得到显着改进。

D. 半导体存储器有哪些

半导体存储器(semi-conctor memory)
是一种以半导体电路作为存储媒体的存储器,内存储器就是由称为存储器芯片的半导体集成电路组成。
按其功能可分为：随机存取存储器（简称RAM）和只读存储器（只读ROM）
RAM包括DRAM（动态随机存取存储器）和SRAM（静态随机存取存储器），当关机或断电时，其中的 信息都会随之丢失。 DRAM主要用于主存（内存的主体部分），SRAM主要用于高速缓存存储器。
ROM 主要用于BIOS存储器。
按其制造工艺可分为：双极晶体管存储器和MOS晶体管存储器。
按其存储原理可分为：静态和动态两种。

E. 存储器的层次结构层次结构发展历程什么原因导致存储器发展

SRAM一般用来作为计算机中的高速缓冲存储器(Cache)。 DRAM是动态随机存储器(...SDRAM的读写周期为10至15ns。 SDRAM基于双存储体结构，内含两个交错的存储...

F. 存储芯片的组成

存储体由哪些组成
存储体由许多的存储单元组成，每个存储单元里面又包含若干个存储元件，每个存储元件可以存储一位二进制数0/1。

存储单元：
存储单元表示存储二进制代码的容器，一个存储单元可以存储一连串的二进制代码，这串二进制代码被称为一个存储字，代码的位数为存储字长。

在存储体中，存储单元是有编号的，这些编号称为存储单元的地址号。而存储单元地址的分配有两种方式，分别是大端、大尾方式、小端、小尾方式。

存储单元是按地址寻访的，这些地址同样都是二进制的形式。
MAR
MAR叫做存储地址寄存器，保存的是存储单元的地址，其位数反映了存储单元的个数。

用个例子来说明下：

比如有32个存储单元，而存储单元的地址是用二进制来表示的，那么5位二进制数就可以32个存储单元。那么，MAR的位数就是5位。

在实际运用中，我们 知道了MAR的位数，存储单元的个数也可以知道了。

MDR

MDR表示存储数据寄存器，其位数反映存储字长。

MDR存放的是从存储元件读出，或者要写入某存储元件的数据（二进制数）。

如果MDR=16,，每个存储单元进行访问的时候，数据是16位，那么存储字长就是16位。

主存储器和CPU的工作原理
在现代计算中，要想完成一个完整的读取操作，CPU中的控制器要给主存发送一系列的控制信号（读写命令、地址译码或者发送驱动信号等等）。

说明：

1.主存由半导体元件和电容器件组成。

2.驱动器、译码器、读写电路均位于主存储芯片中。

3.MAR、MDR位于CPU的内部芯片中

4.存储芯片和CPU芯片通过系统总线（数据总线、系统总线）连接。

G. 半导体存储器有几类，分别有什么特点

1、随机存储器

对于任意一个地址，以相同速度高速地、随机地读出和写入数据的存储器（写入速度和读出速度可以不同）。存储单元的内部结构一般是组成二维方矩阵形式，即一位一个地址的形式(如64k×1位)。但有时也有编排成便于多位输出的形式（如8k×8位）。

特点：这种存储器的特点是单元器件数量少，集成度高，应用最为广泛（见金属-氧化物-半导体动态随机存储器）。

2、只读存储器

用来存储长期固定的数据或信息，如各种函数表、字符和固定程序等。其单元只有一个二极管或三极管。一般规定，当器件接通时为“1”,断开时为“0”，反之亦可。若在设计只读存储器掩模版时,就将数据编写在掩模版图形中，光刻时便转移到硅芯片上。

特点：其优点是适合于大量生产。但是，整机在调试阶段，往往需要修改只读存储器的内容，比较费时、费事，很不灵活（见半导体只读存储器）。

3、串行存储器

它的单元排列成一维结构，犹如磁带。首尾部分的读取时间相隔很长，因为要按顺序通过整条磁带。半导体串行存储器中单元也是一维排列，数据按每列顺序读取，如移位寄存器和电荷耦合存储器等。

特点：砷化镓半导体存储器如1024位静态随机存储器的读取时间已达2毫秒，预计在超高速领域将有所发展。

(7)先进半导体存储器结构扩展阅读：

半导体存储器优点

1、存储单元阵列和主要外围逻辑电路制作在同一个硅芯片上，输出和输入电平可以做到同片外的电路兼容和匹配。这可使计算机的运算和控制与存储两大部分之间的接口大为简化。

2、数据的存入和读取速度比磁性存储器约快三个数量级,可大大提高计算机运算速度。

3、利用大容量半导体存储器使存储体的体积和成本大大缩小和下降。

H. 存储器的结构

1cpu的内部
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存储器结构


存储器结构

第一层：通用寄存器堆
第二层：指令与数据缓冲栈
第三层：高速缓冲存储器
第四层：主储存器（DRAM）
第五层：联机外部储存器（硬磁盘机）
第六层：脱机外部储存器（磁带、光盘存储器等）
这就是存储器的层次结构~~~ 主要体现在访问速度~~~

2工作特点
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存储器结构

存储器结构① 设置多个存储器并且使他们并行工作。本质：增添瓶颈部件数目，使它们并行工作，从而减缓固定瓶颈。
② 采用多级存储系统，特别是Cache技术，这是一种减轻存储器带宽对系统性能影响的最佳结构方案。本质：把瓶颈部件分为多个流水线部件，加大操作时间的重叠、提高速度，从而减缓固定瓶颈。

③ 在微处理机内部设置各种缓冲存储器，以减轻对存储器存取的压力。增加CPU中寄存器的数量，也可大大缓解对存储器的压力。本质：缓冲技术，用于减缓暂时性瓶颈。
一、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)
RAM的特点是：电脑开机时，操作系统和应用程序的所有正在运行的数据和程序都会放置其中，并且随时可以对存放在里面的数据进行修改和存取。它的工作需要由持续的电力提供，一旦系统断电，存放在里面的所有数据和程序都会自动清空掉，并且再也无法恢复。

3具体结构分类
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根据组成元件的不同，RAM内存又分为以下十八种：

01.DRAM（Dynamic RAM，动态随机存取存储器）
这是最普通的RAM，一个电子管与一个电容器组成一个位存储单元，DRAM将每个内存位作为一个电荷保存在位存储


存储器结构

存储器结构单元中，用电容的充放电来做储存动作，但因电容本身有漏电问题，因此必须每几微秒就要刷新一次，否则数据会丢失。存取时间和放电时间一致，约为2~4ms。因为成本比较便宜，通常都用作计算机内的主存储器。
02.SRAM（Static RAM，静态随机存取存储器）
静态，指的是内存里面的数据可以长驻其中而不需要随时进行存取。每6颗电子管组成一个位存储单元，因为没有电容器，因此无须不断充电即可正常运作，因此它可以比一般的动态随机处理内存处理速度更快更稳定，往往用来做高速缓存。

03.VRAM（Video RAM，视频内存）

它的主要功能是将显卡的视频数据输出到数模转换器中，有效降低绘图显示芯片的工作负担。它采用双数据口设计，其中一个数据口是并行式的数据输出入口，另一个是串行式的数据输出口。多用于高级显卡中的高档内存。

04.FPM DRAM（Fast Page Mode DRAM，快速页切换模式动态随机存取存储器）
改良版的DRAM，大多数为72PIN或30Pin的模块。传统的DRAM在存取一个BIT的数据时，必须送出行地址和列地址各一次才能读写数据。而FRM DRAM在触发了行地址后，如果CPU需要的地址在同一行内，则可以连续输出列地址而不必再输出行地址了。由于一般的程序和数据在内存中排列的地址是连续的，这种情况下输出行地址后连续输出列地址就可以得到所需要的数据。FPM将记忆体内部隔成许多页数Pages，从512B到数KB不等，在读取一连续区域内的数据时，就可以通过快速页切换模式来直接读取各page内的资料，从而大大提高读取速度。在96年以前，在486时代和PENTIUM时代的初期，FPM DRAM被大量使用。

05.EDO DRAM（Extended Data Out DRAM，延伸数据输出动态随机存取存储器）
这是继FPM之后出现的一种存储器，一般为72Pin、168Pin的模块。它不需要像FPM DRAM那样在存取每一BIT 数据时必须输出行地址和列地址并使其稳定一段时间，然后才能读写有效的数据，而下一个BIT的地址必须等待这次读写操作完成才能输出。因此它可以大大缩短等待输出地址的时间，其存取速度一般比FPM模式快15%左右。它一般应用于中档以下的Pentium主板标准内存，后期的486系统开始支持EDO DRAM，到96年后期，EDO DRAM开始执行。。


存储器结构

存储器结构06.BEDO DRAM（Burst Extended Data Out DRAM，爆发式延伸数据输出动态随机存取存储器）
这是改良型的EDO DRAM，是由美光公司提出的，它在芯片上增加了一个地址计数器来追踪下一个地址。它是突发式的读取方式，也就是当一个数据地址被送出后，剩下的三个数据每一个都只需要一个周期就能读取，因此一次可以存取多组数据，速度比EDO DRAM快。但支持BEDODRAM内存的主板可谓少之又少，只有极少几款提供支持（如VIA APOLLO VP2），因此很快就被DRAM取代了。
07.MDRAM（Multi-Bank DRAM，多插槽动态随机存取存储器）
MoSys公司提出的一种内存规格，其内部分成数个类别不同的小储存库 (BANK)，也即由数个属立的小单位矩阵所构成，每个储存库之间以高于外部的资料速度相互连接，一般应用于高速显示卡或加速卡中，也有少数主机板用于L2高速缓存中。

08.WRAM（Window RAM，窗口随机存取存储器）
韩国Samsung公司开发的内存模式，是VRAM内存的改良版，不同之处是它的控制线路有一、二十组的输入/输出控制器，并采用EDO的资料存取模式,因此速度相对较快，另外还提供了区块搬移功能（BitBlt），可应用于专业绘图工作上。

09.RDRAM（Rambus DRAM，高频动态随机存取存储器）
Rambus公司独立设计完成的一种内存模式，速度一般可以达到500~530MB/s，是DRAM的10倍以上。但使用该内存后内存控制器需要作相当大的改变，因此它们一般应用于专业的图形加速适配卡或者电视游戏机的视频内存中。

10.SDRAM（Synchronous DRAM，同步动态随机存取存储器）
这是一种与CPU实现外频Clock同步的内存模式，一般都采用168Pin的内存模组，工作电压为3.3V。 所谓clock同步是指内存能够与CPU同步存取资料，这样可以取消等待周期，减少数据传输的延迟，因此可提升计算机的性能和效率。

11.SGRAM（Synchronous Graphics RAM，同步绘图随机存取存储器）
SDRAM的改良版，它以区块Block，即每32bit为基本存取单位，个别地取回或修改存取的资料，减少内存整体读写的次数，另外还针对绘图需要而增加了绘图控制器，并提供区块搬移功能（BitBlt），效率明显高于SDRAM。

12.SB SRAM（Synchronous Burst SRAM，同步爆发式静态随机存取存储器）
一般的SRAM是异步的，为了适应CPU越来越快的速度，需要使它的工作时脉变得与系统同步，这就是SB SRAM产生的原因。

13.PB SRAM（Pipeline Burst SRAM，管线爆发式静态随机存取存储器）
CPU外频速度的迅猛提升对与其相搭配的内存提出了更高的要求，管线爆发式SRAM取代同步爆发式SRAM成为必然的选择，因为它可以有效地延长存取时脉，从而有效提高访问速度。

14.DDR SDRAM（Double Data Rate二倍速率同步动态随机存取存储器）
作为SDRAM的换代产品，它具有两大特点：其一，速度比SDRAM有一倍的提高；其二，采用了DLL（Delay Locked Loop：延时锁定回路）提供一个数据滤波信号。这是目前内存市场上的主流模式。

15.SLDRAM （Synchronize Link，同步链环动态随机存取存储器）
这是一种扩展型SDRAM结构内存，在增加了更先进同步电路的同时，还改进了逻辑控制电路，不过由于技术显示，


存储器结构

存储器结构投入实用的难度不小。
16.CDRAM（CACHED DRAM，同步缓存动态随机存取存储器）
这是三菱电气公司首先研制的专利技术，它是在DRAM芯片的外部插针和内部DRAM之间插入一个SRAM作为二级CACHE使用。当前，几乎所有的CPU都装有一级CACHE来提高效率，随着CPU时钟频率的成倍提高，CACHE不被选中对系统性能产生的影响将会越来越大，而CACHE DRAM所提供的二级CACHE正好用以补充CPU一级CACHE之不足，因此能极大地提高CPU效率。

17.DDRII(Double Data Rate Synchronous DRAM，第二代同步双倍速率动态随机存取存储器)
DDRII 是DDR原有的SLDRAM联盟于1999年解散后将既有的研发成果与DDR整合之后的未来新标准。DDRII的详细规格目前尚未确定。

18.DRDRAM (Direct Rambus DRAM)
是下一代的主流内存标准之一，由Rambus 公司所设计发展出来，是将所有的接脚都连结到一个共同的Bus，这样不但可以减少控制器的体积，已可以增加资料传送的效率。

二、ROM(READ Only Memory，只读存储器)

ROM是线路最简单半导体电路，通过掩模工艺，一次性制造，在元件正常工作的情况下，其中的代码与数据将永久保存，并且不能够进行修改。一般应用于PC系统的程序码、主机板上的 BIOS (基本输入/输出系统Basic Input/Output System)等。它的读取速度比RAM慢很多。

4组成元件分类
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ROM内存又分为以下五种：


存储器结构

存储器结构1.MASK ROM（掩模型只读存储器）
制造商为了大量生产ROM内存，需要先制作一颗有原始数据的ROM或EPROM作为样本，然后再大量复制，这一样本就是MASK ROM，而烧录在MASK ROM中的资料永远无法做修改。它的成本比较低。
2.PROM（Programmable ROM，可编程只读存储器）
这是一种可以用刻录机将资料写入的ROM内存，但只能写入一次，所以也被称为“一次可编程只读存储器”(One Time Progarmming ROM，OTP-ROM)。PROM在出厂时，存储的内容全为1，用户可以根据需要将其中的某些单元写入数据0(部分的PROM在出厂时数据全为0，则用户可以将其中的部分单元写入1)， 以实现对其“编程”的目的。

3.EPROM（Erasable Programmable，可擦可编程只读存储器）
这是一种具有可擦除功能，擦除后即可进行再编程的ROM内存，写入前必须先把里面的内容用紫外线照射它的IC卡上


存储器结构

存储器结构的透明视窗的方式来清除掉。这一类芯片比较容易识别，其封装中包含有“石英玻璃窗”，一个编程后的EPROM芯片的“石英玻璃窗”一般使用黑色不干胶纸盖住， 以防止遭到阳光直射。
4.EEPROM（Electrically Erasable Programmable，电可擦可编程只读存储器）
功能与使用方式与EPROM一样，不同之处是清除数据的方式，它是以约20V的电压来进行清除的。另外它还可以用电信号进行数据写入。这类ROM内存多应用于即插即用（PnP）接口中。

5.Flash Memory（快闪存储器）
这是一种可以直接在主机板上修改内容而不需要将IC拔下的内存，当电源关掉后储存在里面的资料并不会流失掉，在写入资料时必须先将原本的资料清除掉，然后才能再写入新的资料，缺点为写入资料的速度太慢。

I. 存储器的基本结构原理

存储器单元实际上是时序逻辑电路的一种。按存储器的使用类型可分为只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)，两者的功能有较大的区别，因此在描述上也有所不同
存储器是许多存储单元的集合，按单元号顺序排列。每个单元由若干三进制位构成，以表示存储单元中存放的数值，这种结构和数组的结构非常相似，故在VHDL语言中，通常由数组描述存储器

结构
存储器结构在MCS - 51系列单片机中，程序存储器和数据存储器互相独立，物理结构也不相同。程序存储器为只读存储器，数据存储器为随机存取存储器。从物理地址空间看，共有4个存储地址空间，即片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器，I/O接口与外部数据存储器统一编址

存储器是用来存储程序和各种数据信息的记忆部件。存储器可分为主存储器(简称主存或内存)和辅助存储器(简称辅存或外存)两大类。和CPU直接交换信息的是主存。
主存的工作方式是按存储单元的地址存放或读取各类信息，统称访问存储器。主存中汇集存储单元的载体称为存储体，存储体中每个单元能够存放一串二进制码表示的信息，该信息的总位数称为一个存储单元的字长。存储单元的地址与存储在其中的信息是一一对应的，单元地址只有一个，固定不变，而存储在其中的信息是可以更换的。
指示每个单元的二进制编码称为地址码。寻找某个单元时，先要给出它的地址码。暂存这个地址码的寄存器叫存储器地址寄存器(MAR)。为可存放从主存的存储单元内取出的信息或准备存入某存储单元的信息，还要设置一个存储器数据寄存器(MDR)