现代数字集成电路大部分面积用来做存储数据和程序指令,CPU一半以上的晶体管用于cache,高性能服务器和PC甚至有T字节级别的半导体存储器。

存储器有很多种类,选型与所要求的存储容量、读写时间、读写方式、具体应用和系统要求有直接的关系。

容量。在不同的抽象层次上可以用不同的方式来表示一个存储单元的容量。可以用位(bit)来表示存储器的容量,位数相当于存储数据所需要的单元数。容量也可以用字节(8位一组)来表示,也有人喜欢用字(word)来说明存储要求,字代表了一个基本的运算实体,例如:32位机,32位一组代表一个字(word)。

时序参数。从存储器读出数据所需要的时间成为读出时间,它等于从提出请求到数据在输出端上有效之间的延时。写入时间是指从提出写入请求到最终把数据写入存储器的这段时间。另外还有一个重要参数就是存储器的读写周期,他是相邻两次读或写之间,所要求的最小时间间隔。读周期写周期通常是不要求一定相等的。

功能。半导体存储器最常使用的分类方法是按照存储器的功能、存取方式以及存器机理的本质来分类。例如可以区分为只读(ROM)和读写(RWM)存储器。RWM结构的优点是同时提供读写功能且存取时间相当,是最具灵活性的存储器。数据或者存放在触发器上或者作为电容上的电荷。存储单元分别成为静态和动态单元,前者只要一直保持电压就会一直保存数据,后者则需要不断地周期性刷新以补偿因漏电造成的电荷损失,所以该类存储器断电后数据会消失。

存取方式。存储器的第二种分类是根据存器数据的顺序,大多数存储器属于随机存取。有些存储器类型限定存取顺序,这使得他们的存取时间更快、面积更小、或者具有特殊功能。例如,串联存储器(FIFO,FIRST-IN FIRST-OUT,先进先出),LIFO(LAST-IN FIRST-OUT 后进先出,常用作堆栈)以及移位存储器。视频存储器是这类存储器的重要一员,在视频图像处理时,数据被串行的读写,所以不需要随机存取。按内容寻址存储器(contents-addressable memory,CAM)代表了非随机存取存储器的另一个重要的类型,一个CAM(关联存储器)不是用一个地址来寻找数据,而是以查询形式用数据字本身作为输入。当输入数据与存放在存储器阵列中的数据字匹配时,就使MATCH标志位上升。如果存储器中没有存放与输入字相匹配的数据,那么MATCH信号就保持在低电平。关联存储器是许多微处理器高速缓存体系结构的重要组成部分。

输入\输出结构。 半导体存储器的最后一种分类方法是根据数据输入输出端口的数目划分的,虽然大多数存储器单元只有一个端口,为输入和输出共享,但具有较高带宽要求的存储器常常具有多个出入和输出端口。常用于RISC的CPU中的寄存器堆。

应用。存储器和逻辑电路集成在同一颗芯片上,称为嵌入式存储器。

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