存儲器件工作原理

這里只介紹動(dòng)態(tài)存儲器(DRAM)的工作原理。

動(dòng)態(tài)存儲器每片只有一條輸入數(shù)據(jù)線，而地址引腳只有8條。為了形成64K地址，必須在系統(tǒng)地址總線和芯片地址引線之間專門設(shè)計(jì)一個(gè)地址形成電路。使系統(tǒng)地址總線信號能分時(shí)地加到8個(gè)地址的引腳上，借助芯片內(nèi)部的行鎖存器、列鎖存器和譯碼電路選定芯片內(nèi)的存儲單元，鎖存信號也靠著外部地址電路產(chǎn)生。

當(dāng)要從DRAM芯片中讀出數(shù)據(jù)時(shí)，CPU 首先將行地址加在A0-A7上，而后送出RAS 鎖存信號，該信號的下降沿將地址鎖存在芯片內(nèi)部。接著將列地址加到芯片的A0-A7上，再送CAS鎖存信號，也是在信號的下降沿將列地址鎖存在芯片內(nèi)部。然后保持WE=1，則在CAS有效期間數(shù)據(jù)輸出并保持。

當(dāng)需要把數(shù)據(jù)寫入芯片時(shí)，行列地址先后將RAS和CAS鎖存在芯片內(nèi)部，然后，WE有效，加上要寫入的數(shù)據(jù)，則將該數(shù)據(jù)寫入選中的存貯單元。

由于電容不可能長期保持電荷不變，必須定時(shí)對動(dòng)態(tài)存儲電路的各存儲單元執(zhí)行重讀操作，以保持電荷穩(wěn)定，這個(gè)過程稱為動(dòng)態(tài)存儲器刷新。PC/XT機(jī)中DRAM的刷新是利用DMA實(shí)現(xiàn)的。首先應(yīng)用可編程定時(shí)器8253的計(jì)數(shù)器1，每隔1⒌12μs產(chǎn)生一次DMA請求，該請求加在DMA控制器的0通道上。當(dāng)DMA控制器0通道的請求得到響應(yīng)時(shí)，DMA控制 器送出到刷新地址信號，對動(dòng)態(tài)存儲器執(zhí)行讀操作，每讀一次刷新一行。

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，通常采用三級存儲器結(jié)構(gòu)，即使用高速緩沖存儲器、主存儲器和外存儲器組成的結(jié)構(gòu)。

CPU能直接訪問的存儲器稱為內(nèi)存儲器，它包括高速緩沖存儲器和主存儲器.

CPU不能直接訪問外存儲器，外存儲器的信息必須調(diào)入內(nèi)存儲器后才能為CPU進(jìn)行處理.

1.高速緩沖存儲器(Cache)

也稱為快速緩沖存儲器，簡稱快存。它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)高速小容量的存儲器.臨時(shí)存放指令和數(shù)據(jù)，是主存內(nèi)容的副本?？芍苯优cCPU交換數(shù)據(jù)和指令。目前主要由雙極型半導(dǎo)體存儲器組成.存取速度快，但存儲容量小。

2.主存儲器

主存儲器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要存儲器。用來存放計(jì)算機(jī)運(yùn)行期間的大量程序和數(shù)據(jù)。和快速緩沖存儲器交換數(shù)據(jù)和指令。也與外存交換數(shù)據(jù)。目前一般由MOS存儲器組成。

3.外存儲器

也稱為輔助存儲器，簡稱外存。由磁表面存儲器構(gòu)成。目前主要使用磁盤存儲器和磁帶存儲器。特點(diǎn)是存儲容量大，但存取速度較慢。通常用來存放系統(tǒng)程序和大型數(shù)據(jù)文件及數(shù)據(jù)庫。

1.按存儲介質(zhì)分類

(1)半導(dǎo)體存儲器用半導(dǎo)體器件組成的存儲器稱為半導(dǎo)體存儲器;特點(diǎn):集成度高、容量大、體積小、存取速度快、功耗低、價(jià)格便宜、維護(hù)簡單.主要分兩大類:雙極型存儲器:TTL型和ECL型.金屬氧化物半導(dǎo)體存儲器(簡稱MOS存儲器):靜態(tài)MOS存儲器和動(dòng)態(tài)MOS存儲器。

(2)磁表面存儲器用磁性材料做成的存儲器稱為磁表面存儲器，簡稱磁存儲器。它包括磁盤存儲器、磁帶存儲器等。特點(diǎn):體積大、生產(chǎn)自動(dòng)化程度低、存取速度慢，但存儲容量比半導(dǎo)體存儲器大得多且不易丟失。

(3)激光存儲器信息以刻痕的形式保存在盤面上，用激光束照射盤面，靠盤面的不同反射率來讀出信息。光盤可分為只讀型光盤(CD-ROM)、只寫一次型光盤(WORM)和磁光盤(MOD)三種.

2.按存取方式分類

(1)隨機(jī)存儲器(RAM):如果存儲器中任何存儲單元的內(nèi)容都能被隨機(jī)存取，且存取時(shí)間與存儲單元的物理位置無關(guān)，則這種存儲器稱為隨機(jī)存儲器(RAM)。RAM主要用來存放各種輸入/輸出的程序、數(shù)據(jù)、中間運(yùn)算結(jié)果以及存放與外界交換的信息和做堆棧用。隨機(jī)存儲器主要充當(dāng)高速緩沖存儲器和主存儲器。

(2)串行訪問存儲器(SAS):如果存儲器只能按某種順序來存取，也就是說，存取時(shí)間與存儲單元的物理位置有關(guān)，則這種存儲器稱為串行訪問存儲器。串行存儲器又可分為順序存取存儲器(SAM)和直接存取存儲器(DAM)。順序存取存儲器是完全的串行訪問存儲器，如磁帶，信息以順序的方式從存儲介質(zhì)的始端開始寫入(或讀出);直接存取存儲器是部分串行訪問存儲器，如磁盤存儲器，它介于順序存取和隨機(jī)存取之間。

(3)只讀存儲器(ROM):只讀存儲器是一種對其內(nèi)容只能讀不能寫入的存儲器，即預(yù)先一次寫入的存儲器。通常用來存放固定不變的信息。如經(jīng)常用作微程序控制存儲器。目前已有可重寫的只讀存儲器。常見的有掩模ROM(MROM)，可擦除可編程ROM(EPROM)，電可擦除可編程ROM(EEPROM).ROM的電路比RAM的簡單、集成度高，成本低，且是一種非易失性存儲器，計(jì)算機(jī)常把一些管理、監(jiān)控程序、成熟的用戶程序放在ROM中。

3.按信息的可保存性分類

非永久記憶的存儲器:斷電后信息就消失的存儲器，如半導(dǎo)體讀/寫存儲器RAM。

永久性記憶的存儲器:斷電后仍能保持信息的存儲器，如磁性材料做成的存儲器以及半導(dǎo)體ROM.

4.按在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的作用分類

主存儲器 輔助存儲器緩沖存儲器 控制存儲器

存儲器:存放程序和數(shù)據(jù)的器件;

存儲位:存放一個(gè)二進(jìn)制數(shù)位的存儲單元，是存儲器最小的存儲單位，或稱記憶單元;

存儲字:一個(gè)數(shù)(n位二進(jìn)制位)作為一個(gè)整體存入或取出時(shí)，稱存儲字;

存儲單元:存放一個(gè)存儲字的若干個(gè)記憶單元組成一個(gè)存儲單元;

存儲體:大量存儲單元的集合組成存儲體;

存儲單元地址:存儲單元的編號;

字編址:對存儲單元按字編址;

字節(jié)編址:對存儲單元按字節(jié)編址;

尋址:由地址尋找數(shù)據(jù)，從對應(yīng)地址的存儲單元中訪存數(shù)據(jù);

一、 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展趨勢

存儲器芯片按存取方式(讀寫方式)可分為隨機(jī)存取存儲器芯片(RAM)和只讀存儲器芯片(ROM)。ROM中的信息只能被讀出，而不能被操作者修改或刪除，故一般用于存放固定的程序，如監(jiān)控程序、匯編程序等，以及存放各種表格。RAM主要用來存放各種現(xiàn)場的輸入、輸出數(shù)據(jù)，中間計(jì)算結(jié)果，以及與外部存儲器交換信息和作堆棧用。它的存儲單元根據(jù)具體需要可以讀出，也可以寫入或改寫。由于RAM由電子器件組成，所以只能用于暫時(shí)存放程序和數(shù)據(jù)，一旦關(guān)閉電源或發(fā)生斷電，其中的數(shù)據(jù)就會丟失。現(xiàn)在的RAM多為MOS型半導(dǎo)體電路，它分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種。靜態(tài)RAM是靠雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器來記憶信息的;動(dòng)態(tài)RAM是靠MOS電路中的柵極電容來記憶信息的。由于電容上的電荷會泄漏，需要定時(shí)給與補(bǔ)充，所以動(dòng)態(tài)RAM需要設(shè)置刷新電路。但動(dòng)態(tài)RAM比靜態(tài)RAM集成度高、功耗低，從而成本也低，適于作大容量存儲器。

按照不同的技術(shù)，存儲器芯片可以細(xì)分為EPROM、EEPROM、SRAM、DRAM、FLASH、MASK ROM和FRAM等。存儲器技術(shù)是一種不斷進(jìn)步的技術(shù)，隨著各種專門應(yīng)用不斷提出新的要求，新的存儲器技術(shù)也層出不窮，每一種新技術(shù)的出現(xiàn)都會使某種現(xiàn)存的技術(shù)走進(jìn)歷史，因?yàn)殚_發(fā)新技術(shù)的初衷就是為了消除或減弱某種特定存儲器產(chǎn)品的不足之處。例如，閃存技術(shù)脫胎于EEPROM，它的一個(gè)主要用途就是為了取代用于PC機(jī)BIOS的EEPROM芯片，以便方便地對這種計(jì)算機(jī)中最基本的代碼進(jìn)行更新。盡管目前非揮發(fā)性存儲器中最先進(jìn)的就是閃存，但技術(shù)卻并未就此停步。生產(chǎn)商們正在開發(fā)多種新技術(shù)，以便使閃存也擁有像DRAM和SDRAM那樣的高速、低價(jià)、壽命長等特點(diǎn)。總之，存儲器技術(shù)將會繼續(xù)發(fā)展，以滿足不同的應(yīng)用需求。就PC市場來說，更高密度、更大帶寬、更低功耗、更短延遲時(shí)間、更低成本的主流DRAM技術(shù)將是不二之選。而在其它非揮發(fā)性存儲器領(lǐng)域，供應(yīng)商們正在研究閃存之外的各種技術(shù)，以便滿足不同應(yīng)用的需求，未來必將有更多更新的存儲器芯片技術(shù)不斷涌現(xiàn)。

二、產(chǎn)品市場發(fā)展趨勢

1、FLASH的應(yīng)用越來越廣泛

隨著FLASH在通信領(lǐng)域、消費(fèi)領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的普遍應(yīng)用，未來FLASH必將成為發(fā)展最快、最有市場潛力的存儲器芯片產(chǎn)品。

在電信領(lǐng)域，我國電信運(yùn)營商已經(jīng)開通了彩信業(yè)務(wù)，以MOTOROLA 388和多普達(dá)為代表的"PDA+手機(jī)"已經(jīng)得到越來越多的消費(fèi)者的青睞。這些多功能移動(dòng)電話需要更大的存儲容量，以存儲更大的程序和更多的數(shù)據(jù)。在移動(dòng)電話中FLASH還有一個(gè)更大的應(yīng)用--可拆卸式閃存卡。下一代以信息為中心的手機(jī)將對閃存卡有很大的需求，手機(jī)使用者可用閃存卡來儲存欲在無線網(wǎng)絡(luò)中傳送的影像，或作檔案備份或其它用途。目前有多家手機(jī)制造商宣布計(jì)劃在未來的手機(jī)上采用閃存卡，包括Sony Ericsson的P800、NTT DoCoMo的i-shot mova D25li、LexarMedia的Secure Digital閃存卡等。

在消費(fèi)領(lǐng)域，F(xiàn)LASH主要應(yīng)用在PDA、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝象機(jī)、MP3等數(shù)字電子產(chǎn)品，在這些產(chǎn)品中的應(yīng)用，更多的是以FDD、Compact Flash、SmartMedia、clik、Microdrive與Memory Stick等閃存卡形式。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及科技的進(jìn)步，消費(fèi)者對數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝象機(jī)的認(rèn)同感越來越強(qiáng)，已掀起了一股數(shù)字消費(fèi)潮流，數(shù)字消費(fèi)電子產(chǎn)品對FLASH的需求潛力很大。

在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，F(xiàn)LASH最早的應(yīng)用是在BIOS中取代PROM和EPROM以適應(yīng)消費(fèi)者對計(jì)算機(jī)的升級需求。另外，基于USB的移動(dòng)閃存以其大容量、易攜帶、速度快等優(yōu)勢，受到越來越多的消費(fèi)者的青睞，可以預(yù)期移動(dòng)閃存市場將會出現(xiàn)爆炸式的增長，對FLASH的市場需求前景非常光明。

2、基于FLASH的移動(dòng)存儲器逐漸取代軟盤移動(dòng)閃存不僅具有易于操作和方便攜帶的特點(diǎn)，同時(shí)，移動(dòng)閃存還具有高速、輕便、技術(shù)先進(jìn)、大存儲量的特點(diǎn)，因此移動(dòng)閃存不僅將成為個(gè)人存儲應(yīng)用的主要產(chǎn)品，而且還將在各類企業(yè)、學(xué)校及行業(yè)用戶領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，必將成為未來存儲市場的主流。

自從朗科公司在國內(nèi)最先推出閃存產(chǎn)品"朗科優(yōu)盤"之后，這種新型的移動(dòng)儲存產(chǎn)品就將矛頭直接指向了計(jì)算機(jī)最老的配置之一--軟驅(qū)。朗科公司最早提出了"取代軟盤軟驅(qū)"的口號。而市場似乎也應(yīng)合了這一趨勢。

2002年剛過新年，Intel公司就已經(jīng)對外宣布將在新款處理器中徹底停止對軟驅(qū)的支持。而三星公司也宣布要在所有三星新款電腦中以USB移動(dòng)存儲盤徹底取代軟驅(qū)。占據(jù)磁盤50%市場的索尼在1個(gè)月前也以極快的速度成立了一個(gè)閃盤事業(yè)部，專門負(fù)責(zé)自有品牌閃盤的推廣工作。國內(nèi)的IT廠商聯(lián)想、方正也先后宣布旗下V系列筆記本電腦、商祺9000電腦選擇朗科優(yōu)盤為標(biāo)準(zhǔn)配置，從而徹底廢除了軟驅(qū)。

其實(shí)移動(dòng)存儲盤取代軟驅(qū)，從任何一個(gè)方面來看都是理所當(dāng)然的。從技術(shù)上來看，閃存的讀取速度和容量大大高于軟驅(qū)，使用壽命也更長。有些移動(dòng)存儲盤還具有抗震性能。軟盤不僅體積相對較大，而且讀取速度慢、使用壽命短、容量小。從價(jià)格上看，32M的閃存盤是軟驅(qū)的兩倍左右，可是性能等方面卻是后者的20-30倍。據(jù)了解，2002年閃存的市場容量將達(dá)到150萬片。對于一種新產(chǎn)品而言，這樣的市場容量是誘人的。因此，聯(lián)想、清華同方等也受不住誘惑，相繼推出自己的閃存產(chǎn)品:魔盤和惠存星鉆。而國外的LG和美國百事靈也相繼進(jìn)入了我國移動(dòng)閃存市場。

3、DDR SDRAM將逐步取代RDRAM成為市場主流

存儲器芯片市場發(fā)展趨勢有兩大陣營:RDRAM(RAMBUS)和DDR與PC133。無論哪種產(chǎn)品，若想在市場獲得成功，除了技術(shù)外最關(guān)鍵的是能否獲得產(chǎn)業(yè)鏈中芯片組、OEM廠商和組裝電腦廠商大力支持。

RDRAM出貨量最多的三星電子公司稱，RDRAM的需求量在過去幾個(gè)月中大幅增加，這種存儲器芯片芯片預(yù)計(jì)將占這家韓國公司DRAM全年產(chǎn)量的10%以上。中國我國臺灣省硅統(tǒng)公司2002年7月份推出了R658芯片組，該芯片組支持RDRAM，包括新的1066MHz芯片。但業(yè)內(nèi)最重要的芯片組廠商英特爾于2002年8月證實(shí)，該公司將逐漸停止生產(chǎn)支持Rambus公司RDRAM存儲器芯片的個(gè)人電腦和工作站，取而代之的是DDR和SDRAM存儲器芯片。

這標(biāo)志著Rambus公司和英特爾一度非常密切的伙伴關(guān)系走到了盡頭。英特爾曾試圖將RDRAM存儲器芯片作為下一代個(gè)人電腦的主流存儲器芯片，但未獲成功。英特爾公司聲稱所有的新芯片組將只支持DDR存儲器芯片。支持RDRAM存儲器芯片的英特爾臺式850芯片組將一直延用至2005年，但其后將不會再推出采用RDRAM存儲器芯片的新產(chǎn)品。其850系列將在幾個(gè)月內(nèi)進(jìn)行升級，以支持新的1066MHz RDRAM存儲器芯片芯片，但不會進(jìn)一步升級850系列，使其支持1200MHz或1300MHz的RDRAM存儲器芯片。

由于采用DDR存儲器芯片的兩款新的工作站芯片組，即采用Xeon雙處理器的Placer芯片組和采用Xeon單處理器的Granite Bay芯片組將在2002年第四季度面市。它們出現(xiàn)之日就是860系列消失之時(shí)，因此沒有必要升級860系列，使其支持1066MHz的RDRAM。新款Placer芯片組將支持PCI-X和AGP8X，并可升級至支持DDR266，將來可能會支持DDR333?，F(xiàn)存的845系列芯片組將在第四季度升級至支持DDR333。

DDR SDRAM由于得到了產(chǎn)業(yè)鏈的支持，將逐漸取代RDRAM成為市場主流。

新浪科技:什么是存儲器

IT技術(shù)庫:存儲器

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲層次可分為高速緩沖存儲器、主存儲器、輔助存儲器三級。高速緩沖存儲器用來改善主存儲器與中央處理器的速度匹配問題。輔助存儲器用于擴(kuò)大存儲空間。