處理器寄存器是用于數字數據存儲的數字電子半導體器件，例如計算機存儲器。它通常是指MOS存儲器，其中數據存儲在硅集成電路存儲器芯片上的金屬氧化物半導體(MOS)存儲器單元中。有許多不同的類型使用不同的半導體技術。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和動態RAM(DRAM)，每個單元使用一個MOS晶體管和一個MOS電容器。非易失性存儲器（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都具有隨機訪問的特性，這意味著訪問任何存儲位置都需要相同的時間，因此可以以任何隨機順序有效地訪問數據。這與數據存儲介質（如硬盤和CD）形成對比，它們連續讀取和寫入數據，因此數據只能按照寫入的相同順序進行訪問。半導體存儲器的訪問時間也比其他類型的數據存儲快得多；一個字節的數據可以在幾納秒內寫入或讀取半導體存儲器，而硬盤等旋轉存儲的訪問時間在毫秒范圍內。由于這些原因，它用于主存儲、保存計算機當前正在處理的程序和數據以及其他用途。

截至2017年，半導體存儲芯片年銷售額為1240億美元，占半導體行業的30%。移位寄存器、處理器寄存器、數據緩沖器和其他沒有內存地址解碼機制的小型數字寄存器通常不稱為內存，盡管它們也存儲數字數據。

在半導體存儲芯片中，二進制數據的每一位都存儲在一個稱為存儲單元的微型電路中，該電路由一到幾個晶體管組成。存儲單元以矩形陣列布置在芯片表面。1位存儲單元分組為稱為字的小單元，這些單元作為單個存儲地址一起訪問。存儲器按字長制造，字長通常為2的冪，通常為N=1、2、4或8位。

數據通過稱為內存地址的二進制數訪問芯片地址引腳，該地址指定要訪問芯片中的哪個字。如果內存地址由M位組成，則芯片上的地址數為2M，每個地址包含一個N位字。因此，每個芯片中存儲的數據量為N2M位。M條地址線的內存存儲容量由2M給出，通常為2的冪：2、4、8、16、32、64、128、256和512，以千比特、兆比特為單位,千兆位或太位等。截至2014年，xxx的半導體存儲芯片可容納幾千兆位的數據，但正在不斷開發更高容量的存儲器。通過組合多個集成電路，可以將存儲器安排到比每個芯片提供的字長和/或地址空間更大的字長和/或地址空間中，通常但不一定是2的冪。

內存芯片執行的兩個基本操作是“讀取”，其中讀取內存字的數據內容（非破壞性），以及“寫入”，其中數據存儲在內存字中，替換之前的任何數據存儲在那里。為了提高數據速率，在一些最新類型的存儲芯片（例如DDRSDRAM）中，每次讀取或寫入操作都會訪問多個字。

除了獨立的內存芯片，半導體內存塊是許多計算機和數據處理集成電路的組成部分。例如，運行計算機的微處理器芯片包含緩存，用于存儲等待執行的指令。

用于計算機的RAM芯片通常位于像這樣的可移動內存模塊上。通過插入額外的模塊，可以向計算機添加額外的內存。

當存儲芯片的電源關閉時，易失性存儲器會丟失其存儲的數據。然而，它可以比非易失性存儲器更快且更便宜。這種類型用于大多數計算機的主存儲器，因為在計算機關閉時數據存儲在硬盤上。主要類型有：

RAM（隨機存取存儲器）——這已成為任何可以寫入和讀取的半導體存儲器的通用術語，與只能讀取的ROM（如下）形成對比。所有的半導體存儲器，而不僅僅是RAM，都具有隨機存取的特性。

• DRAM（動態隨機存取存儲器）——它使用由一個MOSFET（MOS場效應晶體管）和一個MOS電容器組成的金屬氧化物半導體(MOS)存儲單元來存儲每一位。這種RAM最便宜，密度最高，因此用于計算機中的主存儲器。但是，存儲單元中存儲數據的電荷會慢慢泄漏，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，對其用戶是透明的。
  • FPMDRAM（快速頁面模式DRAM）——一種較舊的異步DRAM，它改進了以前的類型，允許以更快的速度重復訪問單個“頁面”內存。1990年代中期使用。
  • EDODRAM（擴展數據輸出DRAM）——一種較舊類型的異步DRAM，其訪問時間比早期類型更快，因為它能夠在上次訪問的數據仍在傳輸的同時啟動新的內存訪問。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）——這是向DRAM芯片添加的電路，可將所有操作與添加到計算機內存總線的時鐘信號同步。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。芯片上的數據也被分成多個組，每個組可以同時進行一個內存操作。到2000年左右，這成為計算機內存的主要類型。
    • DDRSDRAM（雙倍數據速率SDRAM）——這可以通過雙泵（在時鐘脈沖的上升沿和下降沿傳輸數據）在每個時鐘周期傳輸兩倍的數據（兩個連續字）。這個想法的擴展是當前（2012年）用于提高內存訪問率和吞吐量的技術。由于事實證明難以進一步提高內存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數據字來提高傳輸速率
      • DDR2SDRAM–每個內部時鐘周期傳輸4個連續字
      • DDR3SDRAM–每個內部時鐘周期傳輸8個連續字。
      • DDR4SDRAM–每個內部時鐘周期傳輸16個連續字。
    • RDRAM（RambusDRAM）——一種替代的雙倍數據速率內存標準，曾用于一些英特爾系統，但最終輸給了DDRSDRAM。
      • XDRDRAM（極限數據速率DRAM）
    • SGRAM（同步圖形RAM）——一種專為圖形適配器（視頻卡）制作的SDRAM。它可以執行位屏蔽和塊寫入等圖形相關操作，并且可以一次打開兩頁內存。
      • GDDRSDRAM（圖形DDRSDRAM）
        • GDDR2
        • GDDR3SDRAM
        • GDDR4內存
        • GDDR5內存
        • GDDR6內存
    • HBM（高帶寬內存）——一種用于圖形卡的SDRAM開發，可以以更快的速度傳輸數據。它由多個堆疊在一起的內存芯片組成，具有更寬的數據總線。
  • PSRAM（偽靜態RAM）——這是一種DRAM，它具有在芯片上執行內存刷新的電路，因此它的作用類似于SRAM，允許關閉外部內存控制器以節省能源。它用于少數游戲機，例如Wii。
• SRAM（靜態隨機存取存儲器）——它將每一位數據存儲在稱為觸發器的電路中，該電路由4到6個晶體管組成。與DRAM相比，SRAM的密度更低且每比特更昂貴，但速度更快且不需要內存刷新。它用于計算機中較小的緩存。
• CAM（內容可尋址內存）——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，如果字存儲在內存中，則內存返回位置。它主要集成在其他芯片中，例如用于高速緩存的微處理器。

非易失性存儲器(NVM)會在芯片電源關閉期間保存其中存儲的數據。因此，它被用于沒有磁盤的便攜式設備中的內存，以及用于可移動存儲卡等用途。主要類型有：非易失性半導體存儲器(NVSM)將數據存儲在浮柵存儲單元中，每個單元由一個浮柵MOSFET組成。

• ROM（只讀存儲器）——旨在保存xxx數據，在正常操作中只能讀取，不能寫入。雖然可以寫入的類型很多，但寫入過程很慢，通常必須一次重寫芯片中的所有數據。它通常用于存儲計算機必須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（如微控制器）的軟件（微碼）。
  • MROM（掩膜編程ROM或掩膜ROM）——在這種類型中，數據在芯片制造時被編程到芯片中，因此它僅用于大批量生產。它不能用新數據重寫。
  • PROM（可編程只讀存儲器）——在這種類型中，數據在安裝到電路中之前被寫入現有的PROM芯片，但它只能寫入一次。通過將芯片插入稱為PROM編程器的設備來寫入數據。
  • EPROM（可擦除可編程只讀存儲器）——在這種類型中，可以通過從電路板上取下芯片，將其暴露在紫外線下以擦除現有數據，并將其插入PROM編程器來重寫其中的數據。IC封裝的頂部有一個小的透明“窗口”，允許紫外線進入。它通常用于原型和小型生產運行設備，其中的程序可能必須在工廠進行更改。4MEPROM，顯示用于擦除芯片的透明窗口
  • EEPROM（電可擦除可編程只讀存儲器）——這種類型的數據可以電重寫，而芯片在電路板上，但寫入過程很慢。此類型用于保存固件，即運行硬件設備（例如大多數計算機中的BIOS程序）的低級微代碼，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——在這種類型中，寫入過程的速度介于EEPROMS和RAM存儲器之間；它可以寫入，但速度不夠快，無法用作主內存。它通常用作硬盤的半導體版本，用于存儲文件。它用于便攜式設備，例如PDA、USB閃存驅動器以及用于數碼相機和手機的可移動存儲卡。