存储器件

存储器件是指能容纳一定事务的容器，这里主要介绍计算系统的的物理介质存储设备。存储器件是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序和数据。现代计算机的发展与存储设备息息相关。

存储器概述

存储器：存放程序和数据的器件；

存储位：存放一个二进制数位的存储单元，是存储器最小的存储单位，或称记忆单元；

存储字：一个数（n位二进制位）作为一个整体存入或取出时，称存储字；

存储单元：存放一个存储字的若干个记忆单元组成一个存储单元；

存储体：大量存储单元的集合组成存储体；

存储单元地址：存储单元的编号；

字编址：对存储单元按字编址；

字节编址：对存储单元按字节编址；

寻址：由地址寻找数据，从对应地址的存储单元中访存数据；

存储器的分类

1．按存储介质分类

（1）半导体存储器用半导体器件组成的存储器称为半导体存储器；特点：集成度高、容量大、体积小、存取速度快、功耗低、价格便宜、维护简单．主要分两大类：双极型存储器:TTL型和ECL型.金属氧化物半导体存储器(简称MOS存储器):静态MOS存储器和动态MOS存储器。

(2）磁表面存储器用磁性材料做成的存储器称为磁表面存储器，简称磁存储器。它包括磁盘存储器、磁带存储器等。特点：体积大、生产自动化程度低、存取速度慢，但存储容量比半导体存储器大得多且不易丢失。

（3）激光存储器信息以刻痕的形式保存在盘面上，用激光束照射盘面，靠盘面的不同反射率来读出信息。光盘可分为只读型光盘（CD－ROM）、只写一次型光盘（WORM)和磁光盘（MOD）三种．

2．按存取方式分类

（1）随机存储器（RAM）：如果存储器中任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间与存储单元的物理位置无关，则这种存储器称为随机存储器（RAM）。RAM主要用来存放各种输入/输出的程序、数据、中间运算结果以及存放与外界交换的信息和做堆栈用。随机存储器主要充当高速缓冲存储器和主存储器。

（2）串行访问存储器（SAS）：如果存储器只能按某种顺序来存取，也就是说，存取时间与存储单元的物理位置有关，则这种存储器称为串行访问存储器。串行存储器又可分为顺序存取存储器（SAM）和直接存取存储器（DAM）。顺序存取存储器是完全的串行访问存储器，如磁带，信息以顺序的方式从存储介质的始端开始写入（或读出）；直接存取存储器是部分串行访问存储器，如磁盘存储器，它介于顺序存取和随机存取之间。

（3）只读存储器（ROM）：只读存储器是一种对其内容只能读不能写入的存储器，即预先一次写入的存储器。通常用来存放固定不变的信息。如经常用作微程序控制存储器。目前已有可重写的只读存储器。常见的有掩模ROM（MROM），可擦除可编程ROM（EPROM），电可擦除可编程ROM（EEPROM）.ROM的电路比RAM的简单、集成度高，成本低，且是一种非易失性存储器，计算机常把一些管理、监控程序、成熟的用户程序放在ROM中。

3．按信息的可保存性分类

非永久记忆的存储器：断电后信息就消失的存储器，如半导体读/写存储器RAM。

永久性记忆的存储器：断电后仍能保持信息的存储器，如磁性材料做成的存储器以及半导体ROM．

4．按在计算机系统中的作用分类

主存储器 辅助存储器缓冲存储器 控制存储器

存储器的分级结构

在计算机系统中，通常采用三级存储器结构，即使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器组成的结构。

CPU能直接访问的存储器称为内存储器，它包括高速缓冲存储器和主存储器．

CPU不能直接访问外存储器，外存储器的信息必须调入内存储器后才能为CPU进行处理．

1．高速缓冲存储器(Cache）

也称为快速缓冲存储器，简称快存。它是计算机系统中的一个高速小容量的存储器．临时存放指令和数据，是主存内容的副本。可直接与CPU交换数据和指令。目前主要由双极型半导体存储器组成。存取速度快，但存储容量小。

2．主存储器

主存储器是计算机系统的主要存储器。用来存放计算机运行期间的大量程序和数据。和快速缓冲存储器交换数据和指令。也与外存交换数据。目前一般由MOS存储器组成。

3.外存储器

也称为辅助存储器，简称外存。由磁表面存储器构成。目前主要使用磁盘存储器和磁带存储器。特点是存储容量大，但存取速度较慢。通常用来存放系统程序和大型数据文件及数据库。

存储器的工作原理

这里只介绍动态存储器(DRAM)的工作原理。

动态存储器每片只有一条输入数据线，而地址引脚只有8条。为了形成64K地址，必须在系统地址总线和芯片地址引线之间专门设计一个地址形成电路。使系统地址总线信号能分时地加到8个地址的引脚上，借助芯片内部的行锁存器、列锁存器和译码电路选定芯片内的存储单元，锁存信号也靠着外部地址电路产生。

当要从DRAM芯片中读出数据时，CPU 首先将行地址加在A0-A7上，而后送出RAS 锁存信号，该信号的下降沿将地址锁存在芯片内部。接着将列地址加到芯片的A0-A7上，再送CAS锁存信号，也是在信号的下降沿将列地址锁存在芯片内部。然后保持WE=1，则在CAS有效期间数据输出并保持。

当需要把数据写入芯片时，行列地址先后将RAS和CAS锁存在芯片内部，然后，WE有效，加上要写入的数据，则将该数据写入选中的存贮单元。

由于电容不可能长期保持电荷不变，必须定时对动态存储电路的各存储单元执行重读操作，以保持电荷稳定，这个过程称为动态存储器刷新。PC/XT机中DRAM的刷新是利用DMA实现的。首先应用可编程定时器8253的计数器1，每隔1⒌12μs产生一次DMA请求，该请求加在DMA控制器的0通道上。当DMA控制器0通道的请求得到响应时，DMA控制 器送出到刷新地址信号，对动态存储器执行读操作，每读一次刷新一行。

存储器发展趋势

一、产品技术发展趋势

存储器芯片按存取方式(读写方式)可分为随机存取存储器芯片(RAM)和只读存储器芯片(ROM)。ROM中的信息只能被读出，而不能被操作者修改或删除，故一般用于存放固定的程序，如监控程序、汇编程序等，以及存放各种表格。RAM主要用来存放各种现场的输入、输出数据，中间计算结果，以及与外部存储器交换信息和作堆栈用。它的存储单元根据具体需要可以读出，也可以写入或改写。由于RAM由电子器件组成，所以只能用于暂时存放程序和数据，一旦关闭电源或发生断电，其中的数据就会丢失。现在的RAM多为MOS型半导体电路，它分为静态和动态两种。静态RAM是靠双稳态触发器来记忆信息的；动态RAM是靠MOS电路中的栅极电容来记忆信息的。由于电容上的电荷会泄漏，需要定时给与补充，所以动态RAM需要设置刷新电路。但动态RAM比静态RAM集成度高、功耗低，从而成本也低，适于作大容量存储器。

按照不同的技术，存储器芯片可以细分为EPROM、EEPROM、SRAM、DRAM、FLASH、MASK ROM和FRAM等。存储器技术是一种不断进步的技术，随着各种专门应用不断提出新的要求，新的存储器技术也层出不穷，每一种新技术的出现都会使某种现存的技术走进历史，因为开发新技术的初衷就是为了消除或减弱某种特定存储器产品的不足之处。例如，闪存技术脱胎于EEPROM，它的一个主要用途就是为了取代用于PC机BIOS的EEPROM芯片，以便方便地对这种计算机中最基本的代码进行更新。尽管目前非挥发性存储器中最先进的就是闪存，但技术却并未就此停步。生产商们正在开发多种新技术，以便使闪存也拥有像DRAM和SDRAM那样的高速、低价、寿命长等特点。总之，存储器技术将会继续发展，以满足不同的应用需求。就PC市场来说，更高密度、更大带宽、更低功耗、更短延迟时间、更低成本的主流DRAM技术将是不二之选。而在其它非挥发性存储器领域，供应商们正在研究闪存之外的各种技术，以便满足不同应用的需求，未来必将有更多更新的存储器芯片技术不断涌现。

二、产品市场发展趋势

1、FLASH的应用越来越广泛

随着FLASH在通信领域、消费领域、计算机领域的普遍应用，未来FLASH必将成为发展最快、最有市场潜力的存储器芯片产品。

在电信领域，我国电信运营商已经开通了彩信业务，以MOTOROLA 388和多普达为代表的“PDA+手机”已经得到越来越多的消费者的青睐。这些多功能移动电话需要更大的存储容量，以存储更大的程序和更多的数据。在移动电话中FLASH还有一个更大的应用——可拆卸式闪存卡。下一代以信息为中心的手机将对闪存卡有很大的需求，手机使用者可用闪存卡来储存欲在无线网络中传送的影像，或作档案备份或其它用途。目前有多家手机制造商宣布计划在未来的手机上采用闪存卡，包括Sony Ericsson的P800、NTT DoCoMo的i－shot mova D25li、LexarMedia的Secure Digital闪存卡等。

在消费领域，FLASH主要应用在PDA、数码相机、数码摄象机、MP3等数字电子产品，在这些产品中的应用，更多的是以FDD、Compact Flash、SmartMedia、clik、Microdrive与Memory Stick等闪存卡形式。随着经济的发展及科技的进步，消费者对数码相机、数码摄象机的认同感越来越强，已掀起了一股数字消费潮流，数字消费电子产品对FLASH的需求潜力很大。

在计算机领域，FLASH最早的应用是在BIOS中取代PROM和EPROM以适应消费者对计算机的升级需求。另外，基于USB的移动闪存以其大容量、易携带、速度快等优势，受到越来越多的消费者的青睐，可以预期移动闪存市场将会出现爆炸式的增长，对FLASH的市场需求前景非常光明。

2、基于FLASH的移动存储器逐渐取代软盘移动闪存不仅具有易于操作和方便携带的特点，同时，移动闪存还具有高速、轻便、技术先进、大存储量的特点，因此移动闪存不仅将成为个人存储应用的主要产品，而且还将在各类企业、学校及行业用户领域具有广泛的应用前景，必将成为未来存储市场的主流。

自从朗科公司在国内最先推出闪存产品“朗科优盘”之后，这种新型的移动储存产品就将矛头直接指向了计算机最老的配置之一——软驱。朗科公司最早提出了“取代软盘软驱”的口号。而市场似乎也应合了这一趋势。

2002年刚过新年，Intel公司就已经对外宣布将在新款处理器中彻底停止对软驱的支持。而三星公司也宣布要在所有三星新款电脑中以USB移动存储盘彻底取代软驱。占据磁盘50%市场的索尼在1个月前也以极快的速度成立了一个闪盘事业部，专门负责自有品牌闪盘的推广工作。国内的IT厂商联想、方正也先后宣布旗下V系列笔记本电脑、商祺9000电脑选择朗科优盘为标准配置，从而彻底废除了软驱。

其实移动存储盘取代软驱，从任何一个方面来看都是理所当然的。从技术上来看，闪存的读取速度和容量大大高于软驱，使用寿命也更长。有些移动存储盘还具有抗震性能。软盘不仅体积相对较大，而且读取速度慢、使用寿命短、容量小。从价格上看，32M的闪存盘是软驱的两倍左右，可是性能等方面却是后者的20－30倍。据了解，2002年闪存的市场容量将达到150万片。对于一种新产品而言，这样的市场容量是诱人的。因此，联想、清华同方等也受不住诱惑，相继推出自己的闪存产品：魔盘和惠存星钻。而国外的LG和美国百事灵也相继进入了我国移动闪存市场。

3、DDR SDRAM将逐步取代RDRAM成为市场主流

存储器芯片市场发展趋势有两大阵营：RDRAM(RAMBUS)和DDR与PC133。无论哪种产品，若想在市场获得成功，除了技术外最关键的是能否获得产业链中芯片组、OEM厂商和组装电脑厂商大力支持。

RDRAM出货量最多的三星电子公司称，RDRAM的需求量在过去几个月中大幅增加，这种存储器芯片芯片预计将占这家韩国公司DRAM全年产量的10%以上。中国我国台湾省硅统公司2002年7月份推出了R658芯片组，该芯片组支持RDRAM，包括新的1066MHz芯片。但业内最重要的芯片组厂商英特尔于2002年8月证实，该公司将逐渐停止生产支持Rambus公司RDRAM存储器芯片的个人电脑和工作站，取而代之的是DDR和SDRAM存储器芯片。

这标志着Rambus公司和英特尔一度非常密切的伙伴关系走到了尽头。英特尔曾试图将RDRAM存储器芯片作为下一代个人电脑的主流存储器芯片，但未获成功。英特尔公司声称所有的新芯片组将只支持DDR存储器芯片。支持RDRAM存储器芯片的英特尔台式850芯片组将一直延用至2005年，但其后将不会再推出采用RDRAM存储器芯片的新产品。其850系列将在几个月内进行升级，以支持新的1066MHz RDRAM存储器芯片芯片，但不会进一步升级850系列，使其支持1200MHz或1300MHz的RDRAM存储器芯片。

由于采用DDR存储器芯片的两款新的工作站芯片组，即采用Xeon双处理器的Placer芯片组和采用Xeon单处理器的Granite Bay芯片组将在2002年第四季度面市。它们出现之日就是860系列消失之时，因此没有必要升级860系列，使其支持1066MHz的RDRAM。新款Placer芯片组将支持PCI－X和AGP8X，并可升级至支持DDR266，将来可能会支持DDR333。现存的845系列芯片组将在第四季度升级至支持DDR333。

DDR SDRAM由于得到了产业链的支持，将逐渐取代RDRAM成为市场主流。

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