一文带你认识半导体存储器
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一、微机系统存储器的分级结构
存储器是微机系统中必不可少的存储设备，主要用于存放程序和数据。大家都知道，尽管寄存器和存储器均用于存储信息，但是鉴于CPU内的寄存器数量少，存取速度快，它主要用于临时存放参加运算的操作数和中间结果；而存储器一般在CPU外，单独封装。
分级结构：高速缓冲存储器(Cache)、主存储器(MM)、辅助存储器(外存储器)。
存储特点：计算机实现大容量记忆功能的核心部件存储记忆信息（按位存放）
位(bit)存放--具有记忆功能：
性能:容量、存取速度、成本内/外部存储器
与CPU的接口：串/并行Serial/Parallel
二、半导体存储器的性能指标
1.容量=字数(存储单元数)×字长 ==位数（bit）
微机：8/16/32/64位字长兼容8位机==>字节BYTE为单位
62C256：（256K）32K*8B
27C010：1M（128K*8B）
27C210：1M（64K*16B）
2.最大存取时间访问一次存储器（对指定单元写入或读出）所需要的时间，一般为几ns到几百ns。
比如：27C512-15：150ns；PC100SDRAM-8：8ns, PC133SDRAM：7ns
3.功耗：每个存储元（bit）消耗功率的大小：µW/位、mW/位
4.可靠性：对电磁场及温度变化等的抗干扰能力，无故障时间。
其它性能指标还有集成度、价格等。
三、半导体存储器分类
存储器的种类很多，根据运行时存取（读写）过程的不同分类将存储器分为两大类：
只读存储器（Read Only Memory，简称ROM）。
随机读写存储器(Random Access Memory，简称RAM)。
按制造工艺分为：
四、存储器的内部结构
存储器内部结构由地址译码器、存储单元、控制逻辑电路等部分组成。
地址译码器:接收n位地址，产生2n个选择信号
控制逻辑电路：接收片选、读写信号，控制传送
数据缓冲器：数据中转
存储体：主体，由存储单元按规律排列｛字结构、位结构
存储器芯片工作状态由存储器控制信号电平状态决定
五、随机存取存储器（RAM）
1.静态随机存取存储器（SRAM）
1)基本存储电路主要由R—S触发器构成，其两个稳态分别表示存储内容为“0”或为“1”，电源供电存入的数据才可以保存和读出，掉电原存信息全部丢失所谓“易失性”（volatile)。
2)一个基本存储电路能存储一位二进制数，而一个八位的二进制数则需八个基本存储电路。一个容量为M×NB（如64K×8B）的存储器则包含M×N个基本存储电路。这些大量的基本存储电路有规则地排列在一起便构成了存储体。
区分不同的存储单元每个单元规定一个地址号。
静态RAM（SRAM)基本的存储电路
典型的SRAM芯片有1K×4位的2114、2K×8位的6116、8K×8位的6264、16K×8位的62128、32K×8位的62256、64K×8位的62512以及更大容量的128K×8位的HM628128和512K×8位的HM628512等。
RAM存储器芯片举例：
HM6264: 8K*8bit, 100ns,50/100uA, 55mA, 2V(min)维持电压
地址译码器：对外部地址信号译码，用以选择要访问的单元。
寻址范围； I/O接口：0-7，8位， I/O电路：WE（WR）、OE（RD）、 CE或 CS。
关键：三态输出/写入锁存
2.动态存储器DRAM
原理：利用电容器来存放信息0/1。为保持电容器中信息（电荷），所以需要周期性地不断充电，这一过程称为刷新。刷新周期通常为2ms-8ms。集成度高（代价：特殊动态（不断）刷新电路）。
行=列=1时，选中（读/写）。存储刷新：逐行进行（1选中：内部进行：刷新放大器重写C）。
64kb动态RAM存储器:
芯片2164A的容量为64K×1位，即片内共有64K（65536）个地址单元，每个地址单元存放一位数据。需要16条地址线，地址线分为两部分：行地址与列地址。
芯片的地址引线只要8条，内部设有地址锁存器，利用多路开关，由行地址选通信号变低（Row Address Strobe），把先出现的8位地址，送至行地址锁存器；由随后出现的列地址选通信号（Column Address Strobe）把后出现的8位地址送至列地址锁存器。这8条地址线也用于刷新。
64K存储体由4个128×128的存储矩阵构成。每个128×128的存储矩阵，有7条行地址和7条列地址线进行选择。7条行地址经过译码产生128条选择线，分别选择128行；7条列地址线经过译码也产生128条选择线，分别选择128列。
动态存储电路应用：
基于预测技术的DRAM
FPM-DRAM：快速页模式DRAM
EDO DRAM（Extended Data Output）：扩展数据输出。
SDRAM：同步DRAM
DRDRAM：基于协议的DRAM
3.高集成DRAM（IRAM)
----多片DRAM/SDRAM集成
内存条
SIMM：单列直插式内存模块（single in-line memory module，缩写SIMM），一种在20世纪80年代初到90年代后期在计算机中使用的包含随机存取存储器的内存模块。它与现今最常见的双列直插式内存模块（DIMM）不同之处在于，SIMM模块两侧的触点是冗余的。SIMM根据JEDEC JESD-21C标准进行了标准化。大多数早期PC主板（基于8088的PC、XT、和早期AT）采用面向DRAM的插座式双列直插封装（DIP）芯片。随着计算机内存容量的增长，内存模块被用于节约主板空间和简化内存扩展。相比插入八、九个DIP芯片，只需插入一个内存模块就能增加计算机的内存。
DIMM：Dual-Inline-Memory-Modules，双列直插式存储模块，是奔腾CPU推出后出现的新型内存条，它提供了64位的数据通道。因此它在奔腾主板上可以单条使用。它有168条引脚，故称为168线内存条。比SIMM插槽长一些，并且支持新型的168线EDO-DRAM存储器。适用DIMM的内存芯片的工作电压一般为3.3V（使用EDORAM内存芯片的168线内存条除外），适用于SIMM的内存芯片的工作电压一般为5V（使用EDORAM或FBRAM内存芯片），二者不能混合使用。
六、只读存储器（ROM）
非易失性
1.掩膜ROM（Read Only Memory）掩膜式ROM一般由生产厂家根据用户的要求定制的。
2. PROM（Programmable ROM）
熔断或保留熔丝。出厂时，所有存储单元的熔丝都是完好的。编程时，通过字线选中某个晶体管。若准备写入1，则向位线送高电平，此时管子截止，熔丝将被保留；若准备写入0，则向位线送低电平，此时管子导通，控制电流使熔丝烧断。换句话说，所有存储单元出厂时均存放信息1，一旦写入0使熔丝烧断，就不可能再恢复。
3. EPROM Erasable Programmable
UVEPROM（简称EPROM， ROM）。特点：芯片的上方有一个石英玻璃的窗口，通过紫外线照射对芯片进行擦除，可以进行反复编写。
EPROM原理
在N型的基片上设置了两个高浓度的P型区，它们通过欧姆接触，分别引出源极（S）和漏极（D），在S和D之间有一个由多晶硅构成的栅极，但它是浮空的，被绝缘物SiO2所包围。
出厂时，硅栅上没有电荷，则管子内没有导电沟道，D和S之间是不导电的。当把EPROM管子用于存储矩阵时，它输出为全1（或0）。要写入时，则在D和S之间加上25V的高压，另外加上编程脉冲（其宽度约为50ms），所选中的单元在这个电源作用下，D和S之间被瞬时击穿，就会有电子通过绝缘层注入到硅栅，当高压电源去除后，因为硅栅被绝缘层包围，故注入的电子无处泄漏走，硅栅就为负，于是就形成了导电沟道，从而使EPROM单元导通，输出为“0“（或”1“）。
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