方寸知识篇 - 数字集成电路(三)- 存储器

本文探讨了数字集成电路中存储器的重要性和各种类型。内容涵盖了存储器的容量表示(位、字节、字)、时序参数(读出时间、写入时间、读写周期)、功能(只读ROM与读写RAM)、存取方式(随机存取、FIFO、LIFO、CAM)以及输入输出结构。嵌入式存储器在现代CPU和高性能系统中的应用也被提及。

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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

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