半導體存儲器
編輯半導體存儲器是用于數字數據存儲的數字電子半導體設備,例如計算機存儲器。它通常是指MOS存儲器,其中的數據存儲在硅集成電路存儲芯片上的金屬氧化物半導體(MOS)存儲器單元中。??有許多使用不同半導體技術的不同類型。隨機存取存儲器(RAM)的兩種主要類型是靜態RAM(SRAM),它使用多個MOS晶體管?每個存儲單元,以及動態RAM(DRAM),每個單元使用MOS晶體管和MOS電容器。非易失性存儲器(例如EPROM、EEPROM和閃存)使用浮柵存儲單元,每個單元由一個浮柵MOS晶體管組成。
大多數類型的半導體存儲器的具有的特性的隨機接入,這意味著它需要的時間是相同的訪問任何存儲器位置,因此數據可以以任何隨機順序被有效地訪問。這與連續讀取和寫入數據的數據存儲介質(例如硬盤和CD)形成對比,因此只能以與寫入相同的順序訪問數據。半導體存儲器的訪問時間也比其他類型的數據存儲要快得多。可以在幾納秒內將一個字節的數據寫入或讀取半導體存儲器,而旋轉存儲設備(例如硬盤)的訪問時間在毫秒范圍內。由于這些原因,除了其他用途外,它還用于計算機的主內存(主存儲器),保存計算機當前正在處理的數據。
截至2017年,半導體存儲芯片的年銷售額為1240億美元,占半導體行業的30%。?沒有存儲器地址解碼機制的移位寄存器、處理器寄存器、數據緩沖區和其他小型數字寄存器雖然也存儲數字數據,但通常不稱為“存儲器”。
半導體存儲器的歷史
編輯早期的計算機存儲器包括了磁芯內存,早固態電子半導體,包括晶體管,如雙極結型晶體管(BJT),是不切實際的,用作數字存儲元件(存儲器單元)。最早的半導體存儲器可以追溯到1960年代初,當時的雙極存儲器使用了雙極晶體管。由分立器件制成的雙極型半導體存儲器是1961年由德州儀器(TI)首次運送到美國空軍的。同年,固態概念誕生了。飛兆半導體公司的應用工程師Bob Norman提出了在集成電路(IC)芯片上存儲存儲器的建議。xxx個雙極型半導體存儲器IC芯片是IBM于1965年推出的SP95?。?盡管雙極型存儲器提供了比磁芯存儲器更高的性能,但它無法與較低價格的磁芯存儲器競爭,直到1960年代后期一直保持主導地位。由于雙極觸發器電路太大且價格昂貴,因此雙極存儲器無法替代磁芯存儲器。
半導體存儲器的類型
編輯易失性內存
當存儲芯片的電源關閉時,易失性存儲器將丟失其存儲的數據。但是,與非易失性存儲器相比,它可以更快,更便宜。此類型用于大多數計算機的主內存,因為數據是在計算機關閉時存儲在硬盤上的。主要類型為:?
RAM(隨機存取存儲器)–與只能讀取的ROM相反,它已成為可以寫入和讀取的任何半導體存儲器的通用術語。所有半導體存儲器,不僅是RAM,都具有隨機存取的特性。
- DRAM(動態隨機存取存儲器)–它使用金屬氧化物半導體(MOS)存儲器單元,該存儲器單元由一個MOSFET(MOS場效應晶體管)和一個MOS電容器組成,用于存儲每個位。這種類型的RAM是最便宜且密度最高的RAM,因此用于計算機的主內存。然而,將數據存儲在存儲單元中的電荷緩慢泄漏,因此必須定期刷新(重寫)存儲單元,這需要額外的電路。刷新過程由計算機內部處理,對用戶是透明的。
- FPM DRAM(快速頁面模式DRAM)–一種較舊的異步DRAM,通過允許以更快的速度重復訪問單個“頁面”存儲器而對以前的類型進行了改進。在1990年代中期使用。
- EDO DRAM(擴展數據輸出DRAM)–一種較舊類型的異步DRAM,由于能夠在從先前訪問的數據仍在傳輸的同時啟動新的存儲器訪問,因此其訪問時間比早期類型的異步DRAM要快。在1990年代后期使用。
- VRAM?(視頻隨機存取存儲器) -一個舊型的雙端口一旦用于存儲幀緩沖區的視頻適配器(視頻卡)。
- SDRAM(同步動態隨機存取存儲器)–這是在DRAM芯片上添加的電路,用于將所有操作與添加到計算機內存總線上的時鐘信號同步。這允許芯片使用流水線同時處理多個內存請求,以提高速度。芯片上的數據也分為存儲體,每個存儲體可同時進行存儲操作。到2000年左右,它已成為計算機內存的主要類型。
- DDR SDRAM(雙倍數據速率SDRAM)–通過兩次泵浦(在時鐘脈沖的上升沿和下降沿都傳輸數據),可以在每個時鐘周期傳輸兩倍的數據(兩個連續的字)。此概念的擴展是用于提高內存訪問速率和吞吐量的當前(2012年)技術。由于事實證明很難進一步提高存儲芯片的內部時鐘速度,因此這些芯片通過在每個時鐘周期傳輸更多的數據字來提高傳輸速率
- DDR2 SDRAM?–每個內部時鐘周期傳輸4個連續字
- DDR3 SDRAM?–每個內部時鐘周期傳輸8個連續字。
- DDR4 SDRAM?–每個內部時鐘周期傳輸16個連續字。
- RDRAM(Rambus DRAM)–一種備用的雙倍數據速率內存標準,曾在某些英特爾系統上使用,但最終輸給了DDR SDRAM。
- XDR DRAM(極速數據傳輸率DRAM)
- SGRAM(同步圖形RAM)–專用于圖形適配器(視頻卡)的SDRAM?。它可以執行與圖形相關的操作,例如位屏蔽和塊寫入,并且可以一次打開兩頁內存。
- GDDR SDRAM(圖形DDR SDRAM)
- GDDR2
- GDDR3 SDRAM
- GDDR4 SDRAM
- GDDR5 SDRAM
- GDDR6 SDRAM
- GDDR SDRAM(圖形DDR SDRAM)
- HBM(高帶寬內存)–圖形卡中SDRAM的開發,可以更快地傳輸數據。它由多個堆疊在一起的存儲芯片組成,并具有更寬的數據總線。
- DDR SDRAM(雙倍數據速率SDRAM)–通過兩次泵浦(在時鐘脈沖的上升沿和下降沿都傳輸數據),可以在每個時鐘周期傳輸兩倍的數據(兩個連續的字)。此概念的擴展是用于提高內存訪問速率和吞吐量的當前(2012年)技術。由于事實證明很難進一步提高存儲芯片的內部時鐘速度,因此這些芯片通過在每個時鐘周期傳輸更多的數據字來提高傳輸速率
- PSRAM(偽靜態RAM)–這是DRAM,具有在芯片上執行存儲器刷新的電路,因此它的作用類似于SRAM,從而可以關閉外部存儲器控制器以節省能量。它被用于Wii之類的一些游戲機中。
- SRAM(靜態隨機存取存儲器)–將數據的每一位存儲在一個稱為觸發器的電路中,該電路由4至6個晶體管組成。SRAM比DRAM密度低,每位價格更高,但速度更快,并且不需要內存刷新。它用于計算機中較小的緩存。
- CAM(內容可尋址存儲器)–這是一種特殊類型,其中,不使用地址訪問數據,而是應用數據字,并且如果將字存儲在存儲器中,則存儲器將返回該位置。它主要合并在其他芯片中,例如?用于高速緩存的微處理器。
非易失性存儲器
非易失性存儲器(NVM)在關閉芯片電源期間會保留其中存儲的數據。因此,它用于沒有磁盤的便攜式設備中的存儲器,以及其他用途中的可移動存儲卡。主要類型為:?非易失性半導體存儲器(NVSM)將數據存儲在浮柵存儲單元中,每個浮柵存儲單元均由一個浮柵MOSFET組成。
- ROM(只讀存儲器)–設計用于保存xxx數據,并且在正常操作下只能讀取而不是寫入。盡管可以寫入許多類型,但是寫入過程很慢,通常必須立即重寫芯片中的所有數據。它通常用于存儲必須可由計算機立即訪問的系統軟件,例如啟動計算機的BIOS程序,以及用于便攜式設備和嵌入式計算機(例如微控制器)的軟件(微碼)。
- MROM(掩膜編程ROM或掩膜ROM)–這種類型的數據在芯片制造時被編程到芯片中,因此僅用于大批量生產。不能用新數據重寫。
- PROM(可編程只讀存儲器)–這種類型的數據在安裝到電路中之前已被寫入現有的PROM芯片中,但只能寫入一次。通過將芯片插入稱為PROM編程器的設備來寫入數據。
- EPROM(可擦可編程只讀存儲器)–在這種類型的數據中,可以通過從電路板上卸下芯片,將其暴露于紫外線下以擦除現有數據并將其插入PROM編程器的方式來重寫其中的數據。IC封裝的頂部有一個小的透明“窗口”,可以吸收紫外線。它通常用于原型和小型生產運行設備,其中可能必須在工廠中更改其中的程序。
4M EPROM,顯示用于擦除芯片的透明窗口
- EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)–當芯片在電路板上時,這種類型的數據可以用電子方式重寫,但是寫入過程很慢。此類型用于保存固件,即運行大多數計算機中的BIOS程序等硬件設備的底層微代碼,以便可以對其進行更新。
- NVRAM(非易失性隨機存取存儲器)
- FRAM(鐵電RAM)–一種非易失性RAM。
- 閃存–在這種類型的寫入過程中,速度介于EEPROMS和RAM存儲器之間;它可以寫入,但不夠快,無法用作主內存。它通常用作硬盤的半導體版本,以存儲文件。它用于PDA,?USB閃存驅動器以及數碼相機和手機中使用的可移動存儲卡等便攜式設備。
內容由匿名用戶提供,本內容不代表www.gelinmeiz.com立場,內容投訴舉報請聯系www.gelinmeiz.com客服。如若轉載,請注明出處:http://www.gelinmeiz.com/121988/