【第七章 半导体存储器】
半导体存储器是电子设备中用于暂时存储大量二进制数据的关键组件。根据其功能和制造工艺,半导体存储器主要分为两类:只读存储器(ROM)和随机访问存储器(RAM)。
1. 只读存储器 (ROM)
ROM 是一种一旦数据写入后便无法更改的存储器。它主要用于存储固定的、不可修改的数据,如系统固件和配置信息。ROM 有三种主要类型:
a) 掩模只读存储器 (Mask ROM):在生产过程中,数据被永久性地“固化”在存储矩阵中,无法进行后期修改。
b) 可编程只读存储器 (PROM):允许用户一次性编程,但编程后无法再次修改。
c) 可擦除可编程只读存储器 (EPROM):可以通过紫外线进行擦除,然后再进行编程。
d) 电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM):采用电信号擦除和编程,且可在系统中直接进行,但速度较慢。
e) 快闪存储器 (Flash Memory):结合了EPROM的简单性和EEPROM的快速擦写能力,具有高集成度、大容量和低成本的特点。
2. 随机存储器 (RAM)
RAM 是一种可读可写的存储器,通常用于临时存储正在运行的程序和数据。它分为两种主要类型:
a) 静态随机存储器 (SRAM):数据保持稳定,只要电源不断,不需要周期性刷新。SRAM速度快,但功耗较高,常用于CPU缓存。
b) 动态随机存储器 (DRAM):数据需定期刷新以保持,速度相对较慢,但密度高,适合用作主内存。
在ROM中,地址译码器、存储矩阵和输出缓冲器构成了基本的电路结构。地址译码器接收地址输入,解码并选择存储矩阵中的特定存储单元。存储矩阵由多个存储单元组成,每个单元可以存储0或1。输出缓冲器则增强了存储器的驱动能力,并实现了对输出的三态控制,便于与系统总线连接。
在RAM中,SRAM的每个存储单元通常由四个或六个晶体管组成,形成一个稳定的“静态”存储节点。相反,DRAM的每个存储单元仅包含一个电容器和一个晶体管,电容器用来存储电荷代表0或1,晶体管作为访问开关。
半导体存储器是现代计算机和其他电子设备的基础,它们在数据存储和处理中起着至关重要的作用。ROM 提供了不可变的数据存储,而RAM则提供了高速的数据访问和处理。随着技术的进步,这些存储器的性能和容量持续提升,满足了不断增长的存储需求。