半导体存储器根据其访问机制的不同,可以归纳为两大类:
- RAM(Random-Access Memory 随机存取存储器):这类存储器允许通过指令直接对任意存储单元进行读写操作,但一旦断电,其中存储的所有信息将会完全消失。尽管 RAM 的存储容量通常小于 ROM,但其数据访问速度却远超 ROM,因此广泛应用于计算机系统的主存储单元。
- ROM(Read-Only Memory 只读存储器):ROM 的设计仅支持读取操作,即使断电也不会丢失存储内容。随着半导体技术的不断进步,基于 ROM 的原理发展出了多种新型存储技术,如 EEPROM(电可擦除只读存储器)。虽然这些技术不再完全符合 ROM 的“只读”特性,但由于它们是从 ROM 技术衍生而来,因此仍然沿用了原有的命名方式。值得注意的是,现代计算机中广泛使用的 HDD(机械硬盘)和 SSD(固态硬盘)实际上也是 ROM 技术的进一步发展和应用。
在 RAM 的范畴内,根据其内部结构的差异,还可以进一步细分为 SRAM 和 DRAM 两种主要类型:
- SRAM(静态 RAM):SRAM 的核心特性在于只要保持供电状态,其内部存储的数据就能稳定保持,这一特性赋予了它“静态”的别称。
关于静态RAM
- 优势:SRAM 的数据访问速度极快,是构建 CPU 高速缓存的首选方案;
- 局限性:在 SRAM 的设计中,实现单个比特的存储功能需要 6~8 个晶体管,这一结构导致 SRAM 的存储密度相对较低。
- DRAM(动态 RAM):与 SRAM 不同,DRAM 在保持供电的同时,还需要周期性地进行数据刷新操作,以确保存储信息的完整性,因此被称为“动态”RAM。
关于动态RAM
- 优势:DRAM 实现单个比特存储仅需 1 个晶体管和 1 个电容,这一设计显著提高了存储密度,同时降低了功耗和成本;
- 局限性:由于电容会自然发生放电现象,为了防止数据丢失,DRAM 必须采用定时刷新机制。这一机制使得 DRAM 的数据访问和刷新电路比 SRAM 更为复杂,访问时延也相应增加,因此 DRAM 通常被用作计算机系统的主存储器。
半导体存储器的分类方法
常见的半导体存储器类型