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    半导体存储器的分类

    半导体存储器分为随机存储器RAM(Random Access Memory)和只读存储器ROM(Read Only Memory)。随机存储器特点就是断电信息丢失,具有易失性;只读存储器特点就是永久保存,断电续存。随着需求发展,如今的只读存储器也具有了可写特性。按照ROM原始定义,固态硬盘属于ROM。

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    随机存储器RAM又可以分静态RAM(SRAM,Static RAM)和动态RAM(DRAM,Dynamic RAM)。SRAM特点就是不断电,信息就会持续不变;DRAM特点就是即使不断电,信息也会衰减,需要动态进行信息的刷新。

    SRAM一般使用双稳态触发器来记忆信息,能保持原状态相对稳定,只要不断电,信息不变;DRAM一般使用电容存储电荷原理来记忆信息,由于电容存在电荷泄露问题,即使不断电,信息也会慢慢衰减直到消失,所以需要给电容充电完成数据刷新。

    一般DRAM比SRAM慢,原因之一为DRAM进行信息的刷新需要时间,影响存取速度。所以一般缓存使用SRAM,内存使用DRAM,ROM只用在外存

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    半导体存储器的结构

    半导体存储器一般由多块存储芯片组成

    一块存储器芯片构成:译码驱动电路存储矩阵读写控制电路

    存储矩阵由存储单元呈二维排列组成,是存储器的存储体;译码驱动电路主要是翻译地址线,确定被选中的存储单元;读写控制电路用来完成读写操作

    半导体存储器的四种线:地址线数据线片选线读写控制线

    地址线用来确定操作存储单元的地址,片选线用来选择被操作的存储芯片,数据线用来传输数据,读写控制线用来确定读或者写操作

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    存储容量计算:存储芯片块数*每块存储芯片容量


    DRAM的数据刷新(重点)

    相对SRAM,DRAM需要动态进行数据刷新,以维持信息的状态。通常,每隔一定时间必须进行一次刷新,称此时间为刷新周期

    刷新的方式有三种:集中刷新分散刷新异步刷新

    集中刷新:在一个刷新周期内,利用固定的时间段依次对所有行逐一刷新,在这段时间内停止对存储器的读写操作(死时间)。此方法刷新频率太高,大大降低了存储效率。

    分散刷新:把每行的刷新任务分散到各个工作周期中,每个工作周期完成两部分工作,一部分进行读写操作,另一部分完成一行数据的刷新。这种方式增加了系统工作周期,降低了整机速度(注:一般工作周期远小于刷新周期)。

    异步刷新:将刷新周期除以行数得时间t,每隔时间t刷新一行。


    半导体存储器发展展望

    半导体存储器是未来存储器发展的主流方向,具有巨大的潜力。目前来看,其速度仍然远远不及CPU,相对其他类型存储器价格又相对较贵,但其读写速度极快,是目前匹配高速系统较理想的存储器。

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  • 存储器

    2019-01-04 09:14:25
    RAM(random access memory): ...根据存储单元工作原理又分为:静态和动态随机存储器。(Static RAM和Dynamic RAM特点:随机存取(存取速度与存放位置无关)、易失性(掉电丢失)、对静电敏感(...

    RAM(random access memory):

    是与cpu直接进行数据交换的内部存储器,所以称为主存或内存。可以随时读写,且速度极快,通常作为程序的临时数据存储媒介。其存取的速度与数据存放的位置无关,掉电丢失。

    根据存储单元的工作原理又分为:静态和动态随机存储器。(Static RAM和Dynamic RAM)

    特点:随机存取(存取速度与存放位置无关)、易失性(掉电丢失)、对静电敏感(静电荷会干扰电容器的电荷导致数据流失)、访问速度(几乎最快)、需要刷新(需要定期读取电容器的状态,按照原状态重新为电容充电以弥补流失的电荷,同时表明了该存储器是掉电丢失数据的)

    SRAM和DRAM的区别仅在于存储单元的工作原理不同,SRAM是靠触发器的自保功能存放数据的,而DRAM需要定时刷新电容以保存原有数据的不丢失。DRAM由于功耗低,元件少的特点现已运用在大容量的RAM主流产品中。

    ROM(read only memory):

    一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器,一旦存储资料就无法改变或删除。为方便使用和生产,后发明了PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦可编程序只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程只读存储器)。

    ROM:通常用于计算机启动时的BIOS芯片,由于不能改写信息,不能升级,现在已经很少使用。多用于存放固件,比如计算机的启动引导程序,以及一些数码产品的自带程序代码,可以通过刷机方式进行ROM的读写。

    PROM:仅能写录一次。

    EPROM:可利用高电压将资料编程写入,清除数据时需要将电路曝光于紫外线中,可重复使用。

    EEPROM:与EPROM类似,但是清除数据是使用高电场完成,不需要透明窗。

    FLASH memory:快闪存储器,利用高电场进行编程动作。

    Rom image:只读内存镜像的简称,手机刷机的过程就是将ROM image写入ROM中,常见的ROM image有img、zip等格式。

    IRAM

    一种电子产品技术,将整个DRAM系统集成在一个芯片内,包括存储单元阵列、刷新逻辑、裁决逻辑、控制逻辑、时序,片内还附有测试电路。

    IROM

    同样为一种电子产品技术,将ROM集成到一个芯片内部。

    FLASH

    内存器件的一种,是一种掉电不丢失的内存。即使没有电流的供应,依旧可以长时间保存数据,其存储特性相当于硬盘,它成为了各种便携式数字设备的存储媒介。

    任何flash器件的写入操作都只能在空或者已经擦除的单元内进行,所以在写入操作之前必须首先执行擦除操作,NAND在擦除时很简单,但是NOR要求在擦除之前要将目标块内所有位写0。

    NAND FLASH

    Flash的一种,其存储单元采用串行结构,读写以页和块为单位进行,其存储块大小一般为8到32KB,其容量可以做的很大,成本较低,有利于大规模普及。缺点在于读速度过慢,I/O端口只有8个,且一旦出现坏块无法修理,可靠性较差。其广泛应用于数码设备。

    使用复杂的I/O口串行存取数据,利用8个引脚用来传送控制、地址、数据信息。

    NOR FLASH

    Flash的一种,采用并行传输模式,由intel开发,其最大的特点为代码可以直接在Flash中运行,无需加载到RAM中,其传输效率很高,在1到4MB的小容量时具有很高的成本效益,但写入和擦除效率过慢导致了它的性能的下降。

    带有SRAM接口,有足够的地址引脚用来寻址,可以很容易存取其内部的每一个字节。

    内存:

    内存一般采用半导体存储单元,包括RAM、ROM、CACHE。但由于RAM是其最重要的存储器,所以通常说内存指的就是RAM。

    给RAM供应少量的电就可以保持RAM的数据不丢失,这就是电脑的休眠功能,此时电源处于连接状态,仅耗费极少的电能。

    内存是与cpu进行沟通的桥梁,计算机中所有的程序的运行都是在内存中进行的,因此内存的性能很大程度上决定了计算机的性能。

    CACHE

    高速缓冲存储器,其介于CPU和内存之间,规模较小但速度极高,是整个计算机系统中最快的存储媒介,通常由SRAM组成,且一般分为L1、L2、L3级来分部辅助CPU的高速运行的需要。

    SDRAM

    同步动态随机存储器,168脚,SDRAM将CPU与RAM通过相同的时钟锁在一起,使得CPU与RAM共享一个时钟周期,以相同的速度同步工作。

    硬盘:

    电脑的主要存储媒介之一,有SSD和HDD以及HHD之分。硬盘通常采用磁性材料制作而成,硬盘中的信息只是暂时不用的,当需要使用时需要将信息装入内存进行处理。Cpu并不与硬盘上的数据发生直接的交换,其只与内存进行直接的数据交换。

    SSD为固态硬盘,分为sata固态、m.2固态、pci-e固态,且m.2固态又有nvme的m.2和sata的m.2之分。固态硬盘是利用固态电子存储芯片阵列实现的存储介质,由主控芯片和flash芯片以及DRAM芯片构成,其主体实际上只是一块pcb板,构造简单。主控芯片是固态硬盘的大脑,其需要合理调配数据在各个flash芯片上的负荷,且承担整个数据的中转,主控芯片的优劣直接导致了数据处理能力的强弱,也就导致了硬盘的性能差别。同时优质的固态硬盘主控芯片旁边通常会有高速缓存芯片辅助数据的读取,在一些廉价的固态硬盘上通常省去该芯片导致性能的下降。固态硬盘最大的限制就是最大容量仅能达到4TB,而且寿命较短,售价极高。

    HDD为传统的机械硬盘,有32寸和64寸之分,且转速的快慢决定了机械硬盘存取速度的快慢。其存储原理是磁头沿盘片的半径方向运动,同时盘片以每分钟几千转的高速旋转,磁头通过定位在盘片的指定位置进行数据的读写操作,信息通过磁头,由电磁流改变极性的方式写到磁盘,且通过相反的方式进行读操作。机械硬盘的工作需要无尘环境,所以磁盘的密封性一定要好。

    HHD为混合硬盘,是一种将磁性硬盘和闪存集成到一起的硬盘。

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  • 半导体存储器

    2020-12-09 08:42:59
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  • 存储器简介

    2020-03-13 16:18:58
    特点是与CPU接口简单且速度快,但价格高,耗电量也大。因此一般用于Cache和TLB设计,但有一些高性能计算机也拿它当主存用。 动态存储器(DRAM) 动态存储器需要使用一个小容量电容来保存信息,用电容中有无电荷来...

    存储器简介

    1. 静态存储器(SRAM)
      静态存储器不需要刷新,主要用于Cache和TLB设计。特点是与CPU的接口简单且速度快,但价格高,耗电量也大。因此一般用于Cache和TLB设计,但有一些高性能计算机也拿它当主存用。
    2. 动态存储器(DRAM)
      动态存储器需要使用一个小容量的电容来保存信息,用电容中有无电荷来表示1和0。由于电容会漏电,所以DRAM需要定期刷新。
    3. 只读存储器(ROM)
      与RAM不同,ROM存储器的内容即使断了电也不会丢失。计算机系统中都有ROM,用于存放操作系统的初始引导程序。
    4. 相连存储器(CAM)
      一种特殊的存储器,Content Addressable Memory可以理解为“可按内容寻址的存储器”。传统的存储器是给一个地址就给出一个数据,而相连存储器则相反,给一个数据就给出数据的地址。相连存储器可以用于各种有按位匹配要求的场合,比如虚拟存储器管理、数据压缩、Cache、TCP/IP中的IP地址匹配等。

    高速缓存Cache

    计算机存储层次:

    在这里插入图片描述

    图片出处:《计算机原理与设计》,李亚民著

    寄存器堆是速度最快的存储部件,它在CPU芯片内部。CPU内部使用指令中的寄存器号直接访问它。第一级Cache和第二级Cache通常也在CPU片内,而且第一级Cache有分开的指令Cache和数据Cache。第三级Cache在片外,使用SRAM。Cache对用户程序来讲是透明的,用户无法用程序对其进行控制和访问。在有些计算机的体系结构中,Cache对操作系统也是透明的;而有些体系结构则提供了特权指令对Cache直接进行维护。主存存放指令和数据。硬盘主要用来存放文件,但它的另一个功能也很重要,即与主存一起为用户提供一个相对大的虚拟存储器空间。

    Cache映像机制

    1. 直接映像
    2. 全相联映像
    3. 组相联映像

    Cache块的替换算法

    1. LRU替换算法,即淘汰掉最近最少被使用的。
    2. 随机替换算法
    3. FIFO,即先进先出算法

    Cache写策略

    1. 写透
      写存储器并且Cache命中时候可以采用写透策略。在写Cache的同时也写主存。优点是能够保持主存与Cache的一致性;缺点是增加数据传输量,并且写存储器要花费更长的时间,或者可以先把数据放在快速的写缓冲区内,然后再由硬件满满写入。
    2. 写回
      写存储器并且Cache命中时除了写透策略,还可以采用写回策略。只写Cache而不写主存,只有当数据块要被替换时,才将它写回主存。可以使用一个标记位,标记数据块是否被写过,如果没有被写过,则不必写回主存中。
    3. 写前读入
      写存储器但Cache不命中时可以采用写前读入策略,先把数据块从主存读入Cache,然后再写。
    4. 写不读入
      写存储器但Cache不命中时还可以采用写不读入策略,即要开Cache,直接写主存。

    参考文献:李亚民.计算机原理与设计.北京.清华大学出版社.2011.6

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  • 存储器归纳

    2019-12-14 10:55:40
    先讲RAMRAM的特点是:读写数据非常快、用于存储指令和变量--任何位置读写速度一样;是易失性的存储器,即断电后所有RAM中数据将会丢失。 1、RAM种类 RAM种类包括DRAM、SRAM、SDRAM、DDR SDRAM和RDRAM。 动态(D)...

    先讲RAM,RAM的特点是:读写数据非常快、用于存储指令和变量--任何位置读写速度一样;是易失性的存储器,即断电后所有RAM中数据将会丢失。

    1、RAM种类

    RAM种类包括DRAM、SRAM、SDRAM、DDR SDRAM和RDRAM。

    动态(D)——存储单元必须隔一段时间刷新(refresh)一次,如果存储单元没有被刷新,存储的信息就会丢失。定时刷新数据。

    静态(S)——具有静止存取功能,其内部机制比DRAM复杂。不需要刷新

    同步(S)——Synchronous 同步,Memory工作需要同步时钟,内部命令的发送与数据传输都以时钟为基准。

    DRAM(Dynamic Random Access Memory, 动态随机存储器)是最为常见的系统内存,电脑和手机里都是DRAM。

               特点:定时刷新(放电、充电);集成度高,价格便宜

    SRAM(Static Random Access Memory,静态随机存储器)

               特点:无需刷新、速度超快;结构复杂,集成度低;价格贵;STM32内部集成SRAM。目前SRAM基本上只用于CPU内部的一集缓存以及内置的二级缓存。还用于少量的网络服务器或路由器上。

    SDRAM(Synchronous Dynamic Raddom Access Memory, 同步动态随机存取寄存器),为DRAM的一种。

    DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM)为双信道同步动态随机存取内存,是新一代SDRAM。DDR内存芯片的数据预取宽度(Prefetch)为2bit(SDRAM的两倍)。

    DDR2 DDR3 DDR4,主要在数据预取宽度上的变化。

    /***************************************************************************************************************/

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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  • 存储器的分类:存储器按照存取方式进行分类分为RAM,ROM和普通磁盘 RAM:随机存储器,统一特点为数据断电即失,根据构造不同又被区分为静态存储器(SRAM)和动态存储器(DRAM) SRAM:静态存储器,只要通电,里面的数据...
  • 手机的RAM和ROM

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  • 手机中Ram和Rom详解

    2015-03-18 20:57:45
    RAM是由英文Random Access Memory的首字母构成...RAM的特点:可读可写;给存储器断电后,里面存储的数据会丢失。我们经常说的内存,比如计算机的内存,手机的内存,包括CPU里用的高速缓存,都属于RAM这类存储器。  
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  • cache 一点理解

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空空如也

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