存储器的分类特点及其应用
存储器的特点和应用场合,了解存储器的主要性能指标对存
左图是浮置栅型PMOS管的结构原
理图，浮置栅被包围在绝缘的二氧化
硅之中。写入时，在漏极和衬底之间
P+
P+
加足够高的反向脉冲电压把PN结击穿 ，雪崩击穿产生的高能电子穿透二氧
化硅绝缘层进入浮置栅中。脉冲电压
N型衬底
消失后，浮置栅中的电子无放电回路
而被保留下来。
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电工电子技术
浮置栅PMOS写入数据后，带电荷的浮置栅使PMOS管的源极
和漏极之间导通，当字线选中某一存储单元时，该单元位线即为
低电平；若浮置栅中无电荷(未写入)，浮置栅PMOS管截止，位
线为高电平。当用户需要改写存储单元中的内容时，要用紫外线
或X射线照射擦除，使浮置栅上注入的电荷
+UDD
形成光电流泄漏掉，EPROM可恢复原来未
写入时的状态，因此又可重新写入新信息。
字线 位 线
通常ROM中的程序和数据是事先存入的，在工作过程中 不能改变，这种事先存入的信息不会因下电而丢失，因此 ROM常用来存放计算机监控程序、基本输入输出程序等系 统程序和数据。RAM中的信息则下电就会消失，所以主要 用来存放应用程度和数据。
对存储器的读写或取出都是随机的，通常要按顺序随机 存取。按顺序随机存取有两种方式：①先进先出；②后进 先出。
存储器按功能的不同可分为静态和动态两类，按所用元 件的类型又可分为双极型和单极型两种。双极型存储单元 速度高，单极型存储单元功耗低、容量大。在要求存取速 度快的场合常用双极型RAM电路，对速度要求不高场合 下，常用单极型存储器。我们主要以单极型存储器为例介 绍RAM的工作原理。
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(1) 静态RAM存储单元
为了存入和取出的方便，必须给每个字单元以确定的标号，这
第三章 微机存储器
联机外存储器 脱机外存储器
两大类——内存、外存
• 内存——存放当前运行的程序和数据。
– 特点：快，容量小，随机存取，CPU可直接访问。 – 通常由半导体存储器构成 – RAM、ROM
• 外存——存放非当前使用的程序和数据。
– 特点：慢，容量大，顺序存取/块存取。需调入内存后 CPU才能访问。 – 通常由磁、光存储器构成，也可以由半导体存储器构成 – 磁盘、磁带、CD-ROM、DVD-ROM、固态盘
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读0过程
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写入数据1的过程
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写0过程
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2、存储器芯片的基本组成
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三、存储器与系统的连接
1、数据线、地址线和控制线的连接
存储芯片通过地址线、数据线和控制线与外部连接。 地址线是单向输入的，其数目与芯片容量有关。CPU发 出的地址信号，部分使芯片的片选端有效，称为“片 选”，部分再选中芯片内部的存储单元实现“字选”。 如容量为1024×4时，地址线有10根。
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2.常用半导体存储器的特点
（1）静态存储器SRAM
用双稳态触发器存储信息。 速度快（<5ns），不需刷新，外围电路比较简单， 但集成度低（存储容量小，约1Mbit/片），功耗 大。 在PC机中，SRAM被广泛地用作高速缓冲存储Cache。 典型SRAM芯片:CMOS RAM芯片6264(8K*8)
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二、存储器芯片的基本组成
1、基本存储电路 静态存储器SRAM存储原理：双稳态触发器保存信 息。 T1 通，T2 止存0 ；T1 止，T2 通存1 ； 保持信息时，不送地址信号； 读出：送地址，发读命令； 写入：送地址，送数据发写命令。
存储器的分类及特点
程序存储器是指ROM半导体存储器，主要特点是断电后，保存在存储器中的信息不会丢失。
保存信息不用刷新，计算机操作时只能进行读操作，因此叫做只读半导体存储器一般主要用来存放计算机的程序代码。
种类有：
1 掩模程序存储器ROM 由生产商排版写程序，适合批量生产程序不能再修改使用起来不够灵活。
2紫外线可擦除的程序存储器EPROM: 可以由用户烧写程序也可以随时用紫外线照射来擦除
成空白芯片可以反复使用。
3电擦除程序存储器EEPROM 即也叫E2PROM 可以反复擦除跟紫外线可擦除相比擦除方便擦除时间更快
4一次性写入的PROM, 可以用户自己写入程序但只能写入一次不能再擦除成本低适合批量生产
5闪存Flash : 非易失随机访问存储器(NVRAM)的俗称（不是只读存储器）写速度远远高于电擦除程序存储器EEPROM 。
【计算机组成原理】存储系统
【计算机组成原理】存储系统存储器的层次和结构从不同⾓度对存储器进⾏分类：1.按在计算机中的作⽤（层次）分类 （1）主存储器。
简称主存，⼜称内存储器（内存），⽤来存放计算机运⾏期间所需的⼤量程序和数据，CPU 可以直接随机地对其进⾏访问，也可以和告诉缓冲存储器（Cache）及辅助存储器交换数据，其特点是容量较⼩、存取速度较快、单位价格较⾼。
（2）辅助存储器。
简称辅存，⼜称外存储器（外存），是主存储器的后援存储器，⽤来存放当前暂时不⽤的程序和数据，以及⼀些需要永久性保存的信息，它不能与CPU 直接交换信息。
其特点是容量极⼤、存取速度较慢、单位成本低。
（3）⾼速缓冲存储器。
简称 Cache，位于主存和 CPU 之间，⽤来存放正在执⾏的程序段和数据，以便 CPU 能⾼速地使⽤它们。
Cache 地存取速度可与 CPU 的速度匹配，但存储容量⼩、价格⾼。
⽬前的⾼档计算机通常将它们制作在 CPU 中。
2.按存储介质分类 按存储介质，存储器可分为磁表⾯存储器（磁盘、磁带）、磁芯存储器、半导体存储器（MOS型存储器、双极型存储器）和光存储器（光盘）。
3.按存取⽅式分类 （1）随机存储器（RAM）。
存储器的任何⼀个存储单元的内容都可以随机存取，⽽且存取时间与存储单元的物理位置⽆关。
其优点是读写⽅便、使⽤灵活，主要⽤作主存或⾼速缓冲存储器。
RAM ⼜分为静态 RAM （以触发器原理寄存信息，SRAM）和动态 RAM（以电容充电原理寄存信息，DRAM）。
（2）只读存储器（ROM）。
存储器的内容只能随机读出⽽不能写⼊。
信息⼀旦写⼊存储器就固定不变，即使断电，内容也不会丢失。
因此，通常⽤它存放固定不变的程序、常数和汉字字库，甚⾄⽤于操作系统的固化。
它与随机存储器可共同作为主存的⼀部分，统⼀构成主存的地址域。
由ROM 派⽣出的存储器也包含可反复重写的类型，ROM 与RAM 的存取⽅式均为随机存取。
⼴义上的只读存储器已可已可通过电擦除等⽅式进⾏写⼊，其“只读”的概念没有保留，但仍然保留了断电内容保留、随机读取特性，但其写⼊速度⽐读取速度慢得多。
存储器系统（6116）
存储器系统（6116）第4章存储器系统引⼊：电⼦计算机是20世纪⼈类最伟⼤的发明之⼀。
随着计算机的⼴泛应⽤，⼈类社会⽣活的各个⽅⾯都发⽣了巨⼤的变化。
特别是微型计算机技术和⽹络技术的⾼速发展，计算机逐渐⾛进了⼈们的家庭，正改变着⼈们的⽣活⽅式。
计算机逐渐成为⼈们⽣活和⼯作不可缺少的⼯具，掌握计算机的使⽤也成为⼈们必不可少的技能。
本章知识要点：1）存储器的分类和三层体系结构2）RAM、ROM芯⽚的结构、⼯作原理3）存储器的扩展⽅法4）⾼速缓冲存储器技术5）虚拟存储器技术6）存储保护4.1 存储器概述4.1.1 存储器的分类在计算机的组成结构中，有⼀个很重要的部分，就是存储器。
存储器是⼀种记忆部件，是⽤来存储程序和数据的，对于计算机来说，有了存储器，才有记忆功能，才能保证正常⼯作。
存储器的种类很多，常⽤的分类⽅法有以下⼏种。
⼀、按其⽤途分（1）内存储器内存储器⼜叫内存，是主存储器。
⽤来存储当前正在使⽤的或经常使⽤的程序和数据。
CPU可以对他直接访问，存取速度较快。
（2）外存储器外存储器⼜叫外存，是辅助存储器。
外存通常是磁性介质或光盘，像硬盘，软盘，磁带，CD等，能长期保存信息，并且不依赖于电来保存信息，但是由机械部件带动，速度与CPU相⽐就显得慢的多。
外存的特点是容量⼤，所存的信息既可以修改也可以保存。
存取速度较慢，要⽤专⽤的设备来管理。
计算机⼯作时，⼀般由内存ROM中的引导程序启动程序，再从外存中读取系统程序和应⽤程序，送到内存的RAM中，程序运⾏的中间结果放在RAM中,（内存不够是也可以放在外存中）程序的最终结果存⼊外部存储器。
⼆、按存储介质分（1）半导体存储器早期的半导体存储器，普遍采⽤典型的晶体管触发器和⼀些选择电路构成的存储单元。
现代半导体存储器多为⽤⼤规模集成电路⼯艺制成的⼀定容量的芯⽚，再由若⼲芯⽚组成⼤容量的存储器。
半导体存储器⼜分为双极型半导体存储器和MOS 型半导体存储器。
（2）磁表⾯存储器再⾦属或⾮⾦属基体的表⾯上，涂敷⼀层磁性材料作为记录介质，这层介质称为磁层。
存储器的分类特点及其应用
存储器的分类特点及其应用存储器是计算机系统中的重要组成部分，其主要作用是存储和提供程序所需要的指令和数据。
根据存储器的特点和应用，可以将存储器分为多种类型。
1.主存储器主存储器是计算机系统中最主要的存储器，它用于存储当前运行程序所需要的指令和数据。
主存储器具有容量大、访问速度快等特点，是计算机系统中运算过程必不可少的组件。
主存储器又可分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两种。
-随机存储器（RAM）：随机存储器是一种可进行随机读写操作的存储器，其主要特点是存储介质的改变不会破坏信息，具有读写速度快、存储器容量可变等优点。
随机存储器应用广泛，如计算机内存、缓存、寄存器等。
-只读存储器（ROM）：只读存储器是一种只读的存储器，其中存储的信息在制造过程中被写入，一旦写入就无法修改。
只读存储器具有存储信息永久、不易丢失等特点，常用于存储系统引导程序、固化的数据等。
2.辅助存储器辅助存储器（外存储器）作为主存储器的延伸，主要用于存储大量的程序和数据信息，并且可以长时间保存信息。
辅助存储器主要分为磁盘、磁带、光盘等多种形式。
-磁盘：磁盘是一种使用磁性材料进行信息存储的存储器，具有容量大、读写速度快等特点，可用于计算机系统的主要存储设备，如硬盘、软盘等。
-磁带：磁带是一种将信息以磁性方式记录的存储器，其特点是容量大、成本低。
磁带主要用于备份和长期存储大量数据的场合，如数据中心、备份存储等。
-光盘：光盘是一种使用激光将信息记录在介质表面上的存储器，其特点是容量大、稳定性高。
光盘主要用于音视频存储、软件发布等。
3.缓存存储器缓存存储器是介于主存储器和CPU之间的一种存储器，其主要作用是为了弥补CPU和主存储器之间速度不匹配的问题。
缓存存储器的特点是容量小、读写速度快。
缓存存储器在计算机系统中扮演着重要的角色，可以提高系统整体性能。
4.寄存器寄存器是位于CPU内部的贮存器，用于存储CPU需要经常访问的数据和指令。
计算机中的存储器层次结构及其特点是什么
计算机中的存储器层次结构及其特点是什么计算机的存储器层次结构是指由多个不同速度和容量的存储器组成的层次化结构，其目的是在满足性能和成本的要求下，提供高效的数据存储和访问。
存储器层次结构包括高速缓存、主存储器和辅助存储器，每个层次的存储器都有其特定的特点和用途。
1. 高速缓存高速缓存是位于计算机中央处理器（CPU）内部的一种特殊存储器，用于存放最常用的数据和指令。
它具有以下特点：- 高速访问：由于其接近CPU，高速缓存能够以更快的速度提供数据，从而减少CPU的等待时间，提高系统性能。
- 小容量：高速缓存的容量相对较小，一般只能存储少量的数据和指令。
- 自动管理：高速缓存采用自动管理机制，通过缓存替换算法和预取策略来提高数据访问效率。
2. 主存储器主存储器属于计算机系统的核心组成部分，用于暂时存储正在执行的程序和数据。
主存储器具有以下特点：- 大容量：相比于高速缓存，主存储器的容量较大，可以存储更多的数据和指令。
- 较低的访问速度：相对于高速缓存，主存储器的访问速度慢一些，但仍然比辅助存储器快得多。
- 动态随机存取：主存储器采用动态随机存取存储器（DRAM）作为存储单元，具有读写功能。
3. 辅助存储器辅助存储器用于长期存储和备份数据和程序，其特点如下：- 大容量：辅助存储器具有非常大的容量，可以存储大量的数据和程序。
- 相对较慢的访问速度：辅助存储器的访问速度相对较慢，但它能够长期保存数据，并且可以进行离线操作。
- 持久性存储：与高速缓存和主存储器不同，辅助存储器是非易失性存储器，即断电后数据仍然会被保留。
通过这三个层次的存储器结构，计算机系统能够根据数据的访问频率和容量需求进行智能管理和分配，从而提高系统性能和运行效率。
高速缓存作为最接近CPU的快速存储器，能够快速提供数据，减少CPU的等待时间。
主存储器作为快速存取存储器，存储正在执行的程序和数据。
而辅助存储器则用于长期保存数据和进行离线操作。
总结起来，计算机中的存储器层次结构通过高速缓存、主存储器和辅助存储器的组合，实现了性能和成本的平衡。
存储芯片的分类
存储芯片的分类存储芯片是指在集成电路中用来存储数据的芯片，可以将数据存储在其中并进行读取和写入操作。
随着计算机和其他电子设备的不断发展，存储芯片被广泛应用于各种场景。
根据其结构和使用特点，存储芯片可以分为以下几类：1. 静态随机存取存储器（SRAM）静态随机存取存储器是最快的存储芯片之一，它的读写速度非常快，可以在极短的时间内完成数据的读取和写入操作。
SRAM还具有较低的功耗和比较高的可靠性，适用于高性能要求的计算机和嵌入式系统。
2. 动态随机存取存储器（DRAM）动态随机存取存储器是应用最广泛的存储芯片之一，它的存储单元比SRAM更小，所以可以实现更高的存储密度。
DRAM的成本相对较低，但是功耗较高，读写速度也比SRAM慢一些。
在多数计算机和移动设备中都有应用。
3. 闪存存储器闪存存储器是一种基于电子闪存技术的存储芯片，具有不易失性，即断电后也能保留数据的特性。
闪存存储器具有高存储密度、较低的能耗和抗震动、抗噪声等特点，被广泛应用于移动设备、数码相机、MP3等电子产品上。
4. 电子可擦除可编程只读存储器（EEPROM）电子可擦除可编程只读存储器是可以多次写入和擦除的存储芯片，也具有不易失性的特点。
EEPROM具有高速度的读取特点，但是写入和擦除的速度相对较慢，使用次数也比较有限。
它被广泛应用于电子钥匙、智能卡、计算机固件等场景。
5. 磁性存储芯片磁性存储芯片是一种基于磁性材料的存储芯片，具有高密度和大容量的存储特点，并且可以进行多次读写操作。
它通常被应用于大型计算机和服务器等场景中。
总的来说，存储芯片在电子产品中扮演着不可或缺的角色，随着技术的发展，不同类型的存储芯片也在不断演进和改进，以满足不断增长的需求。
有见地的存储芯片工程师通过创新和改进，将为未来的科技世界带来更便捷、更安全、更高性能的产品。
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存储器的分类特点及其应用
在嵌入式系统中最常用的存储器类型分为三类：
1．随机存取的RAM;
2．只读的ROM;
3．介于两者之间的混合存储器
1.随机存储器(Random Access Memory，RAM)
RAM能够随时在任一地址读出或写入内容。
RAM的优点是读/写方便、使用灵活；
RAM的缺点是不能长期保存信息，一旦停电，所存信息就会丢失。
RAM用于二进制信息的临时存储或缓冲存储
2.只读存储器(Read-Only Memory，ROM)
ROM中存储的数据可以被任意读取，断电后，ROM中的数据仍保持不变，但不可以写入数据。
ROM在嵌入式系统中非常有用，常常用来存放系统软件（如ROM BIOS）、应用程序等不随时间改变的代码或数据。
ROM存储器按发展顺序可分为：掩膜ROM、可编程ROM（PROM）和可擦写可编程ROM（EPROM）。
3. 混合存储器
混合存储器既可以随意读写，又可以在断电后保持设备中的数据不变。
混合存储设备可分为三种：
EEPROM
NVRAM
FLASH
（1）EEPROM
EEPROM是电可擦写可编程存储设备，与EPROM不同的是EEPROM是用电来实现数据的清除，而不是通过紫外线照射实现的。
EEPROM允许用户以字节为单位多次用电擦除和改写内容，而且可以直接在机内进行，不需要专用设备，方便灵活，常用作对数据、参数等经常修改又有掉电保护要求的数据存储器。
（2） NVRAM
NVRAM通常就是带有后备电池的SRAM。
当电源接通的时候，NVRAM就像任何其他SRAM一样，但是当电源切断的时候，NVRAM 从电池中获取足够的电力以保持其中现存的内容。
NVRAM在嵌入式系统中使用十分普遍，它最大的缺点是价格昂贵，因此，它的应用被限制于存储仅仅几百字节的系统关键信息。
（3）Flash
Flash（闪速存储器，简称闪存）是不需要Vpp电压信号的EEPROM，一个扇区的字节可以在瞬间（与单时钟周期比较是一个非常短的时间）擦除。
Flash比EEPROM优越的方面是，可以同时擦除许多字节，节省了每次写数据前擦除的时间，但一旦一个扇区被擦除，必须逐个字节地写进去，其写入时间很长。
（学习的目的是增长知识，提高能力，相信一分耕耘一分收获，努力
就一定可以获得应有的回报）。