『壹』 存儲晶元的組成
存儲體由哪些組成
存儲體由許多的存儲單元組成,每個存儲單元裡面又包含若干個存儲元件,每個存儲元件可以存儲一位二進制數0/1。
存儲單元:
存儲單元表示存儲二進制代碼的容器,一個存儲單元可以存儲一連串的二進制代碼,這串二進制代碼被稱為一個存儲字,代碼的位數為存儲字長。
在存儲體中,存儲單元是有編號的,這些編號稱為存儲單元的地址號。而存儲單元地址的分配有兩種方式,分別是大端、大尾方式、小端、小尾方式。
存儲單元是按地址尋訪的,這些地址同樣都是二進制的形式。
MAR
MAR叫做存儲地址寄存器,保存的是存儲單元的地址,其位數反映了存儲單元的個數。
用個例子來說明下:
比如有32個存儲單元,而存儲單元的地址是用二進制來表示的,那麼5位二進制數就可以32個存儲單元。那麼,MAR的位數就是5位。
在實際運用中,我們 知道了MAR的位數,存儲單元的個數也可以知道了。
MDR
MDR表示存儲數據寄存器,其位數反映存儲字長。
MDR存放的是從存儲元件讀出,或者要寫入某存儲元件的數據(二進制數)。
如果MDR=16,,每個存儲單元進行訪問的時候,數據是16位,那麼存儲字長就是16位。
主存儲器和CPU的工作原理
在現代計算中,要想完成一個完整的讀取操作,CPU中的控制器要給主存發送一系列的控制信號(讀寫命令、地址解碼或者發送驅動信號等等)。
說明:
1.主存由半導體元件和電容器件組成。
2.驅動器、解碼器、讀寫電路均位於主存儲晶元中。
3.MAR、MDR位於CPU的內部晶元中
4.存儲晶元和CPU晶元通過系統匯流排(數據匯流排、系統匯流排)連接。
『貳』 晶元是分為儲存、充電等類型嗎
晶元就是一種集成電路,它由大量的晶體管構成,晶元的也分為多種類型,晶元可以分為以下幾類:
1.計算機晶元:如GPU、CPU、MCU、AI等用做計算分析的晶元;
2.存儲晶元:如DRAM、SDRAM,ROM和NAND等用作數據存儲的晶元;
3.通信晶元:如藍牙、WiFi、USB介面、乙太網介面、HDMI等用於數據傳輸的晶元;
4.感知晶元:如MEMS、麥克風、攝像頭等用來感知外部世界的晶元。
5.能源供給:如電源晶元、DC—AC等用於能源供給的晶元。
『叄』 RAM晶元以及FLASH晶元的存儲機制
RAM
內存,英文名為RAM(Random Access Memory),全稱是隨機存取存儲器。主要的作用就是存儲代碼和數據供CPU在需要的時候調用。但是這些數據並不是像用木桶盛水那麼簡單,而是類似圖書館中用有格子的書架存放書籍一樣,不但要放進去還要能夠在需要的時候准確的調用出來,雖然都是書但是每本書是不同的。對於內存等存儲器來說也是一樣的,雖然存儲的都是代表0和1的代碼,但是不同的組合就是不同的數據。讓我們重新回到書和書架上來。
如果有一個書架上有10行和10列格子(每行和每列都有0~9編號),有100本書要存放在裡面,那麼我們使用一個行的編號和一個列的編號就能確定某一本書的位置。如果已知這本書的編號36,那麼我們首先鎖定第3行,然後找到第6列就能准確的找到這本書了。
在內存中也是利用了相似的原理現在讓我們回到內存上,對於它而言數據匯流排是用來傳入數據或者傳出數據的。因為存儲器中的存儲空間是如果前面提到的存放圖書的書架一樣通過一定的規則定義的,所以我們可以通過這個規則來把數據存放到存儲器上相應的位置,而進行這種定位的工作就要依靠地址匯流排來實現了。
對於CPU來說,內存就像是一條長長的有很多空格的「線」,每個空格都有一個唯一的地址與之相對應。如果CPU想要從內存中調用數據,它首先需要給地址匯流排發送地址數據定位要存取的數據,然後等待若干個時鍾周期之後,數據匯流排就會把數據傳輸給CPU。當地址解碼器接收到地址匯流排送來的地址數據之後,它會根據這個數據定位CPU想要調用的數據所在的位置,然後數據匯流排就會把其中的數據傳送到CPU。
CPU在一行數據中每次知識存取一個位元組的數據。會到實際中,通常CPU每次需要調用64bit或者是128bit的數據(單通道內存控制器為64bit,雙通道為128bit)。如果數據匯流排是64bit的話,CPU就會在一個時間中存取8個位元組的數據,因為每次還是存取1個位元組的數據,64bit匯流排將不會顯示出來任何的優勢,工作的效率將會降低很多。這也就是現在的主板和CPU都使用雙通道內存控制器的原因。
FLASH
要講解快閃記憶體的存儲原理,還是要從EPROM和EEPROM說起。
EPROM是指其中的內容可以通過特殊手段擦去,然後重新寫入。其基本單元電路(存儲細胞)如下圖所示,常採用浮空柵雪崩注入式MOS電路,簡稱為FAMOS。它與MOS電路相似,是在N型基片上生長出兩個高濃度的P型區,通過歐姆接觸分別引出源極S和漏極D。在源極和漏極之間有一個多晶硅柵極浮空在SiO2絕緣層中,與四周無直接電氣聯接。這種電路以浮空柵極是否帶電來表示存1或者0,浮空柵極帶電後(譬如負電荷),就在其下面,源極和漏極之間感應出正的導電溝道,使MOS管導通,即表示存入0。若浮空柵極不帶電,則不形成導電溝道,MOS管不導通,即存入1。
EEPROM基本存儲單元電路的工作原理如下圖所示。與EPROM相似,它是在EPROM基本單元電路的浮空柵的上面再生成一個浮空柵,前者稱為第一級浮空柵,後者稱為第二級浮空柵。可給第二級浮空柵引出一個電極,使第二級浮空柵極接某一電壓VG。若VG為正電壓,第一浮空柵極與漏極之間產生隧道效應,使電子注入第一浮空柵極,即編程寫入。若使VG為負電壓,強使第一級浮空柵極的電子散失,即擦除。擦除後可重新寫入。
快閃記憶體的基本單元電路如下圖所示,與EEPROM類似,也是由雙層浮空柵MOS管組成。但是第一層柵介質很薄,作為隧道氧化層。寫入方法與EEPROM相同,在第二級浮空柵加以正電壓,使電子進入第一級浮空柵。讀出方法與EPROM相同。擦除方法是在源極加正電壓利用第一級浮空柵與源極之間的隧道效應,把注入至浮空柵的負電荷吸引到源極。由於利用源極加正電壓擦除,因此各單元的源極聯在一起,這樣,快擦存儲器不能按位元組擦除,而是全片或分塊擦除。 到後來,隨著半導體技術的改進,快閃記憶體也實現了單晶體管(1T)的設計,主要就是在原有的晶體管上加入了浮動柵和選擇柵,
在源極和漏極之間電流單向傳導的半導體上形成貯存電子的浮動棚。浮動柵包裹著一層硅氧化膜絕緣體。它的上面是在源極和漏極之間控制傳導電流的選擇/控制柵。數據是0或1取決於在硅底板上形成的浮動柵中是否有電子。有電子為0,無電子為1。
快閃記憶體就如同其名字一樣,寫入前刪除數據進行初始化。具體說就是從所有浮動柵中導出電子。即將有所數據歸「1」。
寫入時只有數據為0時才進行寫入,數據為1時則什麼也不做。寫入0時,向柵電極和漏極施加高電壓,增加在源極和漏極之間傳導的電子能量。這樣一來,電子就會突破氧化膜絕緣體,進入浮動柵。
讀取數據時,向柵電極施加一定的電壓,電流大為1,電流小則定為0。浮動柵沒有電子的狀態(數據為1)下,在柵電極施加電壓的狀態時向漏極施加電壓,源極和漏極之間由於大量電子的移動,就會產生電流。而在浮動柵有電子的狀態(數據為0)下,溝道中傳導的電子就會減少。因為施加在柵電極的電壓被浮動柵電子吸收後,很難對溝道產生影響。
『肆』 存儲晶元跟CPU這樣的硅晶元有什麼不一樣的嗎是如何保存信息的呢
動態存儲器每片只有一條輸入數據線,而地址引腳只有8條。為了形成64K地址,必須在系統地址匯流排和晶元地址引線之間專門設計一個地址形成電路。使系統地址匯流排信號能分時地加到8個地址的引腳上,藉助晶元內部的行鎖存器、列鎖存器和解碼電路選定晶元內的存儲單元,鎖存信號也靠著外部地址電路產生。
當要從DRAM晶元中讀出數據時,CPU首先將行地址加在A0-A7上,而後送出RAS鎖存信號,該信號的下降沿將地址鎖存在晶元內部。接著將列地址加到晶元的A0-A7上,再送CAS鎖存信號,也是在信號的下降沿將列地址鎖存在晶元內部。然後保持WE=1,則在CAS有效期間數據輸出並保持。
當需要把數據寫入晶元時,行列地址先後將RAS和CAS鎖存在晶元內部,然後,WE有效,加上要寫入的數據,則將該數據寫入選中的存貯單元。
由於電容不可能長期保持電荷不變,必須定時對動態存儲電路的各存儲單元執行重讀操作,以保持電荷穩定,這個過程稱為動態存儲器刷新。PC/XT機中DRAM的刷新是利用DMA實現的。首先應用可編程定時器8253的計數器1,每隔1⒌12μs產生一次DMA請求,該請求加在DMA控制器的0通道上。當DMA控制器0通道的請求得到響應時,DMA控制器送出到刷新地址信號,對動態存儲器執行讀操作,每讀一次刷新一行。
『伍』 大家知道晶元存儲數據的原理嗎高手指教一下
看一下計算機組成原理和微機原理。
這東西說難以清楚。
磁存儲,了解一下硬碟存儲技術。
電存儲,了解一下內存村區原理。,動態靜態的分別如何存取。。。
『陸』 為什麼選擇矽片做做晶元它的信息存儲原理是什麼
硅材料具有耐高溫和抗輻射性能較好,特別適宜製作大功率器件的特性而成為應用最多的一種半導體材料,集成電路半導體器件大多數是用硅材料製造的。硅在室溫的化學性質很穩定,且現在的矽片加工工藝,很容易制備大尺寸平整度在納米級水平的矽片,使得該方法有望用於信息存儲技術。
單晶硅:熔融的單質硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核,如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒,則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。單晶硅具有準金屬的物理性質,有較弱的導電性,其電導率隨溫度的升高而增加,有顯著的半導電性。
超純的單晶硅是本徵半導體。在超純單晶硅中摻入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其導電的程度,而形成p型硅半導體;如摻入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高導電程度,形成n型硅半導體。
(6)晶元是怎樣存儲東西的擴展閱讀:
硅有明顯的非金屬特性,可以溶於鹼金屬氫氧化物溶液中,產生(偏)硅酸鹽和氫氣。
硅原子位於元素周期表第IV主族,它的原子序數為Z=14,核外有14個電子。電子在原子核外,按能級由低硅原子到高,由里到外,層層環繞,這稱為電子的殼層結構。硅原子的核外電子第一層有2個電子,第二層有8個電子,達到穩定態。
最外層有4個電子即為價電子,它對硅原子的導電性等方面起著主導作用。
正因為硅原子有如此結構,所以有其一些特殊的性質:最外層的4個價電子讓硅原子處於亞穩定結構,這些價電子使硅原子相互之間以共價鍵結合,由於共價鍵比較結實,硅具有較高的熔點和密度;
化學性質比較穩定,常溫下很難與其他物質(除氟化氫和鹼液以外)發生反應;硅晶體中沒有明顯的自由電子,能導電,但導電率不及金屬,且隨溫度升高而增加,具有半導體性質。
『柒』 晶元存儲數據的原理
Flash晶元並不是像光碟那樣把信息刻上去的。為了更加清楚地說明,我首先讓你知道計算機的信息是怎樣儲存的。計算機用的是二進制,也就是0與1。在二進制中,0與1可以組成任何數。而電腦的器件都有兩種狀態,可以表示0與1。比如三極體的斷電與通電,磁性物質的已被磁化與未被磁化,物質平面的凹與凸,都可以表示0與1。硬碟就是採用磁性物質記錄信息的,磁碟上的磁性物質被磁化了就表示1,未被磁化就表示0,因為磁性在斷電後不會喪失,所以磁碟斷電後依然能保存數據。而內存的儲存形式則不同,內存不是用磁性物質,而是用RAM晶元。現在請你在一張紙上畫一個「田」,就是畫一個正方形再平均分成四份,這個「田」字就是一個內存,這樣,「田」裡面的四個空格就是內存的儲存空間了,這個儲存空間極小極小,只能儲存電子。。好,內存現在開始工作。內存通電後,如果我要把「1010」這個信息保存在內存(現在畫的「田」字)中,那麼電子就會進入內存的儲存空間里。「田」字的第一個空格你畫一點東西表示電子,第二個空格不用畫東西,第三個空格又畫東西表示電子,第四個格不畫東西。這樣,「田」的第一格有電子,表示1,第二格沒有,表示0,第三格有電子,表示1,第四格沒有,表示0,內存就是這樣把「1010」這個數據保存好了。電子是運動沒有規律的物質,必須有一個電源才能規則地運動,內存通電時它很安守地在內存的儲存空間里,一旦內存斷電,電子失去了電源,就會露出它亂雜無章的本分,逃離出內存的空間去,所以,內存斷電就不能保存數據了。再看看U盤,U盤里的儲存晶元是Flash晶元,它與RAM晶元的工作原理相似但不同。現在你在紙上再畫一個「田」字,這次要在四個空格中各畫一個頂格的圓圈,這個圓圈不是表示電子,而是表示一種物質。好,Flash晶元工作通電了,這次也是保存「1010」這個數據。電子進入了「田」的第一個空格,也就是晶元的儲存空間。電子把裡面的物質改變了性質,為了表示這個物質改變了性質,你可以把「田」內的第一個圓圈塗上顏色。由於數據「1010」的第二位數是0,所以Flash晶元的第二個空間沒有電子,自然裡面那個物質就不會改變了。第三位數是1,所以「田」的第三個空格通電,第四個不通電。現在你畫的「田」字,第一個空格的物質塗上了顏色,表示這個物質改變了性質,表示1,第二個沒有塗顏色,表示0,以此類推。當Flash晶元斷電後,物質的性質不會改變了,除非你通電擦除。當Flash晶元通電查看儲存的信息時,電子就會進入儲存空間再反饋信息,電腦就知道晶元裡面的物質有沒有改變。就是這樣,RAM晶元斷電後數據會丟失,Flash晶元斷電後數據不會丟失,但是RAM的讀取數據速度遠遠快於Flash晶元。
『捌』 硅晶元存儲數據的原理是什麼
硅晶元存儲數據的原理是sram裡面的單位是若干個開關組成一個觸發器,形成可以穩定存儲0, 1信號,同時可以通過時序和輸入信號改變存儲的值。dram,主要是根據電容上的電量,電量大時,電壓高表示1反之表示0晶元就是有大量的這些單元組成的,所以能存儲數據。
硅材料具有耐高溫和抗輻射性能較好,特別適宜製作大功率器件的特性而成為應用最多的一種半導體材料,集成電路半導體器件大多數是用硅材料製造的。硅在室溫的化學性質很穩定,且現在的矽片加工工藝,很容易制備大尺寸平整度在納米級水平的矽片,使得該方法有望用於信息存儲技術。
相關資料
單晶硅:熔融的單質硅在凝固時硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核,如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒,則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。單晶硅具有準金屬的物理性質,有較弱的導電性,其電導率隨溫度的升高而增加,有顯著的半導電性。
超純的單晶硅是本徵半導體。在超純單晶硅中摻入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其導電的程度,而形成p型硅半導體;如摻入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高導電程度,形成n型硅半導體。
以上內容參考:網路-硅晶片
『玖』 晶元是如何儲存信息的
晶元儲存信息的原理如下:
對動態存儲器進行寫入操作時,行地址首先將RAS鎖存於晶元中,然後列地址將CAS鎖存於晶元中,WE有效,寫入數據,則寫入的數據被存儲於指定的單元中。
對動態存儲器進行讀出操作時,CPU首先輸出RAS鎖存信號,獲得數據存儲單元的行地址,然後輸出CAS鎖存信號,獲得數據存儲單元的列地址,保持WE=1,便可將已知行列地址的存儲單元中數據讀取出來。
(9)晶元是怎樣存儲東西的擴展閱讀
主存儲器的兩個重要技術指標:
讀寫速度:常常用存儲周期來度量,存儲周期是連續啟動兩次獨立的存儲器操作(如讀操作)所必需的時間間隔。
存儲容量:通常用構成存儲器的位元組數或字數來計量。
地址匯流排用於選擇主存儲器的一個存儲單元,若地址匯流排的位數k,則最大可定址空間為2k。如k=20,可訪問1MB的存儲單元。數據匯流排用於在計算機各功能部件之間傳送數據。控制匯流排用於指明匯流排的工作周期和本次輸入/輸出完成的時刻。
主存儲器分類:
按信息保存的長短分:ROM與RAM。
按生產工藝分:靜態存儲器與動態存儲器。
靜態存儲器(SRAM):讀寫速度快,生產成本高,多用於容量較小的高速緩沖存儲器。動態存儲器(DRAM):讀寫速度較慢,集成度高,生產成本低,多用於容量較大的主存儲器。