5.1.1 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類
半導(dǎo)體存儲(chǔ)器從器件制造的工藝角度，可分為雙極型和MOS型 兩大類。雙極型存儲(chǔ)器由TTL（TransistorTransistor Logic）電路制成，其特點(diǎn)是存取速度快、集成度低、功耗大、價(jià)格較高。 MOS型存儲(chǔ)器由金屬氧化物半導(dǎo)體電路制成，與雙極型存儲(chǔ)器比較，它的特點(diǎn)是集成度高、功耗小、價(jià)格便宜，但存取速度慢。
從應(yīng)用角 度，可分為只讀存儲(chǔ)器ROM（Read Only Memory）和隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM（Random Access Memory）。ROM是一種非易失 性存儲(chǔ)器，其特點(diǎn)是信息一旦寫入就固定不變，掉電后信息也不會(huì)丟失。在使用過程中只能讀出，不能修改，常用于保存一般無須修改就可長期使用的程序和數(shù)據(jù)， 如主板上的BOIS（基本輸入輸出系統(tǒng)程序）、打印機(jī)中的漢字庫、外部設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序等。RAM是一種易失性存儲(chǔ)器，其特點(diǎn)是在使用過程中信息可以隨機(jī)寫 入或讀出，使用靈活，但信息不能永久保存，一旦掉電，信息會(huì)自動(dòng)丟失，常用做內(nèi)存，存放正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)。
1.ROM的類型
根據(jù)不同的編程寫入方式，ROM分為以下幾種。
1）掩膜ROM
掩膜ROM存儲(chǔ)的信息是由生產(chǎn)廠家根據(jù)用戶的要求，在生產(chǎn)過程中采用掩膜工藝（即光刻圖形技術(shù)）一次性直接寫入的。它存儲(chǔ)的信息是靠在存儲(chǔ)單元的字線與 位線之間是否跨接MOS管來表示信息“0”還是“1”：跨接MOS管時(shí)，表示信息“0”；沒有跨接MOS管時(shí)，則表示信息“1”。一旦掩膜ROM制成后， 其內(nèi)容不能再改寫，因此它只適合于存儲(chǔ)永久性保存的程序和數(shù)據(jù)。
2）PROM
PROM（Programmable ROM）為一次編程ROM。它的編程邏輯器件是靠存儲(chǔ)單元中熔絲的斷開與接通來表示存儲(chǔ)信息“0”還是“1”：當(dāng)熔 絲被燒斷時(shí)，表示信息“0”；當(dāng)熔絲沒有燒斷時(shí)，則表示信息“1”。由于一旦存儲(chǔ)單元的熔絲被燒斷就不能恢復(fù)，因此PROM存儲(chǔ)的信息只能一次編程寫入， 不能擦除改寫。
3）EPROM
EPROM（Erasable Programmable ROM）是一種紫外線 可擦除可編程ROM。其編程邏輯器件使用浮柵編程技術(shù)，利用絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管中的浮柵存儲(chǔ)電荷，使開啟電壓發(fā)生變化來存儲(chǔ)信息。寫入信息是在專用編程器上實(shí) 現(xiàn)的，具有能多次改寫的功能。EPROM芯片的上方有一個(gè)石英玻璃窗口，當(dāng)需要改寫時(shí)，將它放在波長為2-537×10-10m紫外線燈光下照射約 15～20分鐘便可以擦去信息，使所有的存儲(chǔ)單元恢復(fù)到初始狀態(tài)“1”，又可以編程寫入新的內(nèi)容。由于EPROM在紫外線照射下信息易丟失，故在使用時(shí)應(yīng) 在玻璃窗口處用不透光的紙封嚴(yán)，以避免信息丟失。
4）EEPROM
EEPROM也稱 E2PROM（Electrically Erasable Programmable ROM），是一種電可擦除可編程ROM。由于它的改寫不需要使用 專用編程設(shè)備，只需在指定的引腳上加上適合的電壓（如+5V），即可進(jìn)行在線擦除和改寫，使用更加方便靈活。
5）閃速存儲(chǔ)器
閃速存儲(chǔ)器（Flash memory），簡(jiǎn)稱Flash或閃存。它與EEPROM類似，也是一種電擦寫型ROM。與EEPROM的主要區(qū)別 是：EEPROM是按字節(jié)擦寫，速度慢；而閃存是按塊擦寫，速度快。Flash芯片從結(jié)構(gòu)上分為串行傳輸和并行傳輸兩大類：串行Flash能節(jié)約空間和成 本，但存儲(chǔ)容量小、速度慢；而并行Flash存儲(chǔ)容量大、速度快。
Flash是近年來發(fā)展最快的一種新型半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。由于它具有在 線電擦寫、低功耗、大容量、擦寫速度快的特點(diǎn)，同時(shí)還具有與DRAM等同的低價(jià)位成本的優(yōu)勢(shì)，因此受到廣大用戶的青睞。目前，F(xiàn)lash在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、尋 呼機(jī)系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)和智能儀器儀表等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
2.RAM的類型
根據(jù)不同的存儲(chǔ)電路結(jié)構(gòu)，RAM分為以下幾種。
1）SRAM
SRAM（Static RAM）是一種靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。它的存儲(chǔ)電路由MOS管觸發(fā)器構(gòu)成，用觸發(fā)器的導(dǎo)通和截止?fàn)顟B(tài)來表示信息“0”或“1”。其特 點(diǎn)是速度快、工作穩(wěn)定，并且不需要刷新電路，使用方便靈活，但由于它所用MOS管較多，致使集成度低、功耗較大、成本也較高。在微機(jī)系統(tǒng)中，SRAM常用 做小容量的高速緩沖存儲(chǔ)器。
2）DRAM
DRAM（Dynamic RAM）是一種動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器。它的存儲(chǔ)電 路是利用MOS管的柵極分布電容充放電來保存信息的，充電成高電位后表示“1”，放電后表示“0”。其特點(diǎn)是集成度高、功耗低、價(jià)格便宜，但由于電容存在 漏電現(xiàn)象，電容電荷會(huì)因?yàn)槁╇姸饾u丟失，因此必須定時(shí)對(duì)DRAM進(jìn)行充電（稱為刷新）。在微機(jī)系統(tǒng)中，DRAM被大量用做內(nèi)存（即內(nèi)存條）。
3）NVRAM
NVRAM（NonVolatile RAM）是一種非易失性隨機(jī)存儲(chǔ)器。它的存儲(chǔ)電路由SRAM和EEPROM共同構(gòu)成，在正常運(yùn)行時(shí)和SRAM的功 能相同，既可以隨時(shí)寫入，又可以隨時(shí)讀出。但在掉電或電源發(fā)生故障的瞬間，它可以立即把SRAM中的信息保存到EEPROM中，使信息得到自動(dòng)保護(hù)。 NVRAM多用于存儲(chǔ)系統(tǒng)中的重要信息保存和掉電保護(hù)。
5.1.2 半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的性能指標(biāo)
存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要部件之一，計(jì)算機(jī)在運(yùn)行過程中，大部分的總線周期都是對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀/寫操作，因此存儲(chǔ)器系統(tǒng)性能的好壞在很大程度上影響計(jì)算機(jī)的性能。通常用以下幾個(gè)指標(biāo)來衡量存儲(chǔ)器的性能。
1.存儲(chǔ)容量
存儲(chǔ)容量是指存儲(chǔ)器所能容納的二進(jìn)制信息總量。一位二進(jìn)制數(shù)為最小單位（bit），8位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)字節(jié)（Byte），單位用B表示。由于微機(jī)中都是按字節(jié)編址的，因此B是存儲(chǔ)器容量的基本單位。存儲(chǔ)器容量常用的單位還有KB、MB、GB和TB。它們的定義如下：
1KB210B1024B；
1MB220B1048 576B；
1GB230B1073 741824B；
1TB240B1099 511627 776B。
對(duì)于按字節(jié)編址的計(jì)算機(jī)，通常以字節(jié)數(shù)來表示容量，如KB、MB、GB、TB。例如，某微機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量為64KB，表明它所能容納的二進(jìn)制信息位為64×1024×8。
2.存取速度
存取速度通常由存取時(shí)間來衡量。存取時(shí)間又稱為訪問時(shí)間或讀/寫時(shí)間。它是指從啟動(dòng)一次存儲(chǔ)器操作到完成該操作所經(jīng)歷的時(shí)間。例如，讀出時(shí)間是指從 CPU向存儲(chǔ)器發(fā)出有效地址和讀命令開始，直到將被選單元的內(nèi)容讀出為止所用的時(shí)間；寫入時(shí)間是指從CPU向存儲(chǔ)器發(fā)出有效地址和寫命令開始，直到信息寫 入被選中單元為止所用的時(shí)間。顯然，存取時(shí)間越短，存取速度越快。
內(nèi)存的存取時(shí)間通常用ns（納秒）表示。通常，超高速存儲(chǔ)器的存取 時(shí)間一般約20 ns，高速存儲(chǔ)器的存取時(shí)間一般為幾十納秒，中速存儲(chǔ)器的存取時(shí)間一般為100～250 ns，而低速存儲(chǔ)器的存取時(shí)間一般為300 ns左右。例如，SRAM的存取時(shí)間約60 ns, DRAM的存取時(shí)間為120～250 ns。
3.可靠性
可靠性是指在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，存儲(chǔ)器無故障讀/寫的概率。通常用平均無故障時(shí)間MTBF（MeanTime Between Failures）來衡量可靠性。MTBF可以理解為兩次故障之間的平均時(shí)間間隔，越長說明存儲(chǔ)器的性能越好。
4.功耗
功耗反映了存儲(chǔ)器件耗電的多少，同時(shí)也反映了其發(fā)熱的程度。功耗越小，存儲(chǔ)器件的工作穩(wěn)定性越好。大多數(shù)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的維持功耗小于工作功耗。