《半导体存储器》课件.pptVIP

*****************半导体存储器概述定义半导体存储器是一种利用半导体材料制成的存储器，它将数据存储在半导体器件中。特点半导体存储器具有体积小、速度快、功耗低、可靠性高和成本低的优点。应用广泛应用于计算机、移动设备、消费电子产品、网络设备等各种电子设备中。半导体存储器的发展历程1现代闪存时代NAND和NOR闪存，高密度，广泛应用。2DRAM时代动态随机存取存储器，快速，大量应用于计算机。3SRAM时代静态随机存取存储器，高速，应用于缓存等。4磁芯存储器时代早期的计算机存储器，体积大，速度慢。5真空管时代最原始的存储器，体积庞大，功能有限。半导体存储器经历了从真空管、磁芯、SRAM到DRAM、闪存的发展历程。每个时代都有其技术特点和应用场景，推动了计算机和电子设备的快速发展。半导体存储器的基本原理存储单元半导体存储器由大量称为存储单元的微小结构组成。每个存储单元存储一个比特的数据。存储单元由半导体材料制成，例如硅或锗，并利用电荷存储或电荷控制来表示“0”或“1”。读写操作存储器通过读写操作访问数据。读操作从存储单元获取数据，写操作将数据写入存储单元。读写操作通过电信号进行，通过改变存储单元的电荷状态来实现数据存储和读取。半导体存储器的主要类型动态随机存取存储器(DRAM)DRAM是一种常用的内存类型，数据需要定期刷新，以保持数据完整性。静态随机存取存储器(SRAM)SRAM比DRAM速度更快，但成本更高，通常用作高速缓存。闪存(Flash)闪存是一种非易失性存储器，可以保存数据，即使没有电源。磁阻式随机存取存储器(MRAM)MRAM结合了DRAM和闪存的优点，具有高速度、低功耗和非易失性等特性。DRAM的工作原理电容存储数据DRAM使用电容来存储数据，每个存储单元包含一个晶体管和一个电容。刷新周期由于电容存在漏电现象，DRAM需要定期刷新，即重新写入数据以防止数据丢失。行和列访问DRAM通过行和列地址访问存储单元，读取或写入数据。地址解码地址解码器根据地址信息，选择要访问的特定存储单元。DRAM的存储单元结构DRAM存储单元采用电容作为存储元件，用于存储数据。它由一个晶体管和一个电容组成，晶体管用于控制数据流进出电容，电容则用来存储数据。DRAM的存储单元结构非常简单，但这正是它能够实现高密度存储的关键。由于其结构简单，能够在集成电路芯片上集成大量的存储单元，从而实现高存储容量。DRAM的读写过程1读操作当CPU发出读操作指令时，它将存储单元地址发送到DRAM控制器，控制器根据地址找到目标单元，并将数据读取到内部缓冲器中，再传送到CPU。2写操作CPU发出写操作指令时，将数据传送到DRAM控制器，控制器将数据写入指定的存储单元，需要刷新存储单元的电荷，保证数据不会丢失。3刷新操作DRAM需要定期刷新，因为存储电容会逐渐放电，导致数据丢失，刷新操作会周期性地重新写入存储单元，保证数据的完整性。DRAM的主要特性高速性DRAM的读写速度快，适用于需要快速访问数据的应用程序，例如游戏、视频编辑等。高容量DRAM的存储容量较大，能够满足大多数应用程序的数据存储需求。易失性DRAM是一种易失性存储器，断电后数据会丢失，因此需要定期刷新。SRAM的工作原理1存储单元SRAM存储单元由晶体管和电容组成。2数据存储数据存储在电容中，由晶体管控制读写。3读写过程通过控制晶体管，读取或写入电容中的数据。SRAM存储单元以晶体管和电容的形式存在。数据存储在电容中，而晶体管用于控制数据的读写。读取数据时，晶体管打开，允许数据从电容流出。写入数据时，晶体管打开，允许数据流入电容。SRAM的读写速度非常快，因此适用于需要快速访问数据的应用。SRAM的存储单元结构SRAM存储单元通常由两个互补的MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）组成，称为交叉耦合结构。每个晶体管充当一个开关，控制电流的流动，用于存储数据。这种结构允许通过控制晶体管的导通或关断状态来存储逻辑1或0。与DRAM不同，SRAM没有电容，因此不需要刷新操作。SRAM的速度明显快于DRAM，但其存储密度和成本较低。因此，SRAM通常用在需要快速访问内存的应用程序中，例如CPU缓存。SRAM的读写过程1读操作当CPU需要读取数据时，它会将地址信息发送到SRAM芯片。SRAM芯片根据地址信息找到对应的存储单元，并将该单元存储的数据发送给CPU。2写操作当CPU需要写入数据时，它会将数据和地址信息一起发送到SRAM芯片。SRAM芯片根据地址信