目录

一.半导体存储器的分类

二、半导体存储器性能指标

三、半导体存储器的结构

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一.半导体存储器的分类

  半导体存储器的分类方法有很多种。

1.按器件原理来分：有双极型存储器和MOS型存储器。

• 双极型：速度快、集成度低、功耗大
• MOS型：速度慢、集成度高、功耗低

2.按存取方式来分：有随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）、顺序存储器SAM

• RAM：可读可写、断电丢失
• ROM：正常只读、断电不丢失
• SAM：按照顺序读写，如磁带

3.按存储原理来分：有静态存储器（SRAM）和动态存储器（DRAM）

4.按信息传送方式来分：有并行存储器和串行存储器

• 并行存储器：字长的所有二进制位同时存取
• 串行存储器：一位一位存取

  由Intel公司退出的闪速存储器（Flash memory）为半导体存储器，其特点是既具有RAM易读易写、体积小、集成度高、速度快等优点，又有ROM断电后信息不丢失等优点。

半导体存储器的分类

 

1、RAM的分类及特点

RAM按器件原理可以分为双极型和MOS型两类

（1）双极型RAM的特点是：存取速度高，但集成度低，功耗大，成本高。

（2）MOS型RAM分为静态RAM和动态RAM两种

• 静态RAM（SRAM）：一般用6管构成的触发器作为基本存储单元，不需要刷新。用作cache比较多，追求速度，容量比较小。
• 动态RAM(DRAM)：采用单管作基本存储单元，依靠电容存储电荷来存储信息，因而存在电流泄露，信息在一定时间内会自然丢失，故必须定时刷新，通常刷新间隔为2ms ~ 16ms。用作内存比较多。

2.ROM的分类及特点

（1）掩膜式ROM（MROM）

  通过掩膜对存储器进行编程，一旦制造完毕，内容固定不能改变。适合批量生产。成本低，可靠性高，在计算机系统及一些智能设备中的得到广泛应用。

（2）可编程式ROM（PROM Programmable ROM）。

  PROM允许用户一次性写入，在也不可更改。PROM的可靠性高，价格低，用于定型生产的产品和小批量试制产品。

（3）可擦除式ROM（EPROM Erasable Programmable ROM）

  EPROM允许用户多次写入信息，写入操作由专门的写入设备完成。写入之前应先擦除原来写入的信息。

一种擦除方式为紫外线擦除，这类EPROM又叫UVEPROM。

• 用于紫外线透过擦除原有信息
• 一般使用专门的编程器（烧写器）编程
• 编程后，应该贴上不透光封条
• 未编程前，每个基本存储单元都是信息“1”（擦除后一般每个单元都是1）

• 编程就是将某些单元写入信息“0”

另一种擦除方式为电擦除，即用特定的电信号对其进行擦除，可在线操作，因此很方便。这类EPROM又叫E2PROM或EEPROM，写入速度较慢而不能像RAM那样作随机存取存储器使用。

• 用加电方法，进行在线擦写
• 无需拔下，直接在电路中擦除和编程一次完成。

3.闪速存储器

  闪速存储器（Flash memory）是一种新型的半导体存储器，由于它具有可靠的非易失性、电擦除性及成本低等优点，对于需要实施代码或数据更新的嵌入性应用是一种理想的存储器。与EPROM只能通过紫外线照射实施擦除的特点不同，闪速存储器可实现大规模电擦除，可以被擦除和重写编程几十万次不会失效。闪速存储器是一种低成本、高可靠性的读写非易失性存储器。从功能上讲，由于随机存取的特点，闪速存储器也可看做是一种非易失的ROM，因此它成为能够用于程序代码和数据存储的理想媒体。

二、半导体存储器性能指标

  一个二进制位就叫一个存储元，可存放一个二进制位，若干个存储元可组成一个存储单元，若干个存储单元可组成一个存储器。

存储容量：通常以允许存放的字数*位数或字节数表示存储器的容量。（1KB=2^10B = 1024B  ）

存取周期：通常指连续存入或取出两个数据间隔的时间

1.存储容量

  存储容量是指存储器芯片上能存储的二进制的位数。

  如果一片芯片上有M个存储器存储单元，每个可存放N位二进制数，则该芯片的容量用M * N表示。

  M：芯片的地址线条数  N：芯片的数据线条数

例如：容量位1024 * 1的芯片，则该芯片上有1024个存储单元，每个单元内可存储一位二进制数。在存储容量的表示方法中，常用到KB、MB、GB等，其关系为：

  1KB = 1024B  = 2^10B

  1MB = 1024KB = 2^20B

  1GB = 1024MB = 2^30B

  存储芯片内的存储单元个数与该芯片的地址引脚有关，而芯片内每个单元能存储的二进制数位数与该芯片输入/输出的数据线引脚有关。

例如：2114RAM芯片有10根地址线（A9~A0）、4根数据输入/输出线（I/01 ~ I/04）,该存储器有2^10 = 1K个存储单元，每个单体存储4位二进制数，即2114RAM芯片的存储容量位1K * 4位

2.存取时间（TA）：

  指存储数据的写操作或读取数据的读操作所需要的时间，一般以ns为单位。有时又称为读/写周期（T1 ~ T4）

存取周期（TAC）：

两次存储器访问所允许的最小时间间隔

 

3.功耗

  指每个存储单元所耗的功率，单位为uW/单元，也有用每块芯片总功率来表示功耗的，单位为mW/芯片。

三、半导体存储器的结构

  半导体存储器由存储体、地址寄存器、地址译码驱动电路、读/写控制逻辑、数据寄存器、读/写驱动器等六个部分组成，通过系统数据总线、地址总线和控制总线与CPU相连。

如图

 

（1）存储体

  存储体由若干个存储单元组成，每个存储单元又由若干个基本存储电路--存储元组成，每个存储元可存放一位二进制数。通常，一个存储单元存放8个二进制位，即一个字节，称为字节编码。为了区分不同的存储单元和便于读/写操作，每个存储单元有一个地址，称为存储单元地址，CPU访问存储器时按存储单元地址访问。

  存储器的最大存储容量取决于CPU本身提供的地址线条数，这些地址线的每一位编码对应一个存储单元的地址。因此，当CPU的地址线为n条时，CPU可寻址的存储单元的个数为2n个，若采用字节编址，存储器的最大容量为2n * 8位。例如，80486CPU的地址线位32条，可寻址的最大内存空间为232 * 8位 = 4GB。

（2）地址寄存器

  地址寄存器用于存放CPU访问存储单元的地址，经译码驱动后指向相应的存储单元。通常，在微型计算机中，访问地址由地址锁存器提供，存储单元地址由地址锁存器输出后，经地址总线送到存储器芯片内直接译码。

（3）地址译码驱动电路

  译码器将地址总线输入的地址码转换成与其对应的译码输出线上的高电平或低电平信号，以表示选中了某一单元，并由驱动器提供驱动电流去驱动相应的读/写电路，完成对被选中单元的读/写操作。该电路实际包含译码器和驱动器两部分。

（4）读/写驱动器

  读/写驱动器用以完成对被选中单元中各位的读/写操作，包括读出放大器、写入电路和读/写控制电路。存储器的读/写操作是在CPU的控制下进行的，只有当接收到来自CPU的读/写命令后，才能实现正确的读/写操作。

（5）数据寄存器

  数据寄存器用于暂时存放从存储单元读出的数据，或从CPU输出I/O端口输入的要写入存储器的数据，暂存的目的是为了协调CPU与存储器之间在速度上的差异，故又称之为存储器数据缓冲器。

（6）读/写控制逻辑

  读/写控制逻辑接受来自CPU的启动、片选、读/写及清除命令，经控制电路综合处理后，发出一组时序信号来控制存储器的读/写操作。