‘壹’ 存储芯片的组成
存储体由哪些组成
存储体由许多的存储单元组成,每个存储单元里面又包含若干个存储元件,每个存储元件可以存储一位二进制数0/1。
存储单元:
存储单元表示存储二进制代码的容器,一个存储单元可以存储一连串的二进制代码,这串二进制代码被称为一个存储字,代码的位数为存储字长。
在存储体中,存储单元是有编号的,这些编号称为存储单元的地址号。而存储单元地址的分配有两种方式,分别是大端、大尾方式、小端、小尾方式。
存储单元是按地址寻访的,这些地址同样都是二进制的形式。
MAR
MAR叫做存储地址寄存器,保存的是存储单元的地址,其位数反映了存储单元的个数。
用个例子来说明下:
比如有32个存储单元,而存储单元的地址是用二进制来表示的,那么5位二进制数就可以32个存储单元。那么,MAR的位数就是5位。
在实际运用中,我们 知道了MAR的位数,存储单元的个数也可以知道了。
MDR
MDR表示存储数据寄存器,其位数反映存储字长。
MDR存放的是从存储元件读出,或者要写入某存储元件的数据(二进制数)。
如果MDR=16,,每个存储单元进行访问的时候,数据是16位,那么存储字长就是16位。
主存储器和CPU的工作原理
在现代计算中,要想完成一个完整的读取操作,CPU中的控制器要给主存发送一系列的控制信号(读写命令、地址译码或者发送驱动信号等等)。
说明:
1.主存由半导体元件和电容器件组成。
2.驱动器、译码器、读写电路均位于主存储芯片中。
3.MAR、MDR位于CPU的内部芯片中
4.存储芯片和CPU芯片通过系统总线(数据总线、系统总线)连接。
‘贰’ 芯片是分为储存、充电等类型吗
芯片就是一种集成电路,它由大量的晶体管构成,芯片的也分为多种类型,芯片可以分为以下几类:
1.计算机芯片:如GPU、CPU、MCU、AI等用做计算分析的芯片;
2.存储芯片:如DRAM、SDRAM,ROM和NAND等用作数据存储的芯片;
3.通信芯片:如蓝牙、WiFi、USB接口、以太网接口、HDMI等用于数据传输的芯片;
4.感知芯片:如MEMS、麦克风、摄像头等用来感知外部世界的芯片。
5.能源供给:如电源芯片、DC—AC等用于能源供给的芯片。
‘叁’ RAM芯片以及FLASH芯片的存储机制
RAM
内存,英文名为RAM(Random Access Memory),全称是随机存取存储器。主要的作用就是存储代码和数据供CPU在需要的时候调用。但是这些数据并不是像用木桶盛水那么简单,而是类似图书馆中用有格子的书架存放书籍一样,不但要放进去还要能够在需要的时候准确的调用出来,虽然都是书但是每本书是不同的。对于内存等存储器来说也是一样的,虽然存储的都是代表0和1的代码,但是不同的组合就是不同的数据。让我们重新回到书和书架上来。
如果有一个书架上有10行和10列格子(每行和每列都有0~9编号),有100本书要存放在里面,那么我们使用一个行的编号和一个列的编号就能确定某一本书的位置。如果已知这本书的编号36,那么我们首先锁定第3行,然后找到第6列就能准确的找到这本书了。
在内存中也是利用了相似的原理现在让我们回到内存上,对于它而言数据总线是用来传入数据或者传出数据的。因为存储器中的存储空间是如果前面提到的存放图书的书架一样通过一定的规则定义的,所以我们可以通过这个规则来把数据存放到存储器上相应的位置,而进行这种定位的工作就要依靠地址总线来实现了。
对于CPU来说,内存就像是一条长长的有很多空格的“线”,每个空格都有一个唯一的地址与之相对应。如果CPU想要从内存中调用数据,它首先需要给地址总线发送地址数据定位要存取的数据,然后等待若干个时钟周期之后,数据总线就会把数据传输给CPU。当地址解码器接收到地址总线送来的地址数据之后,它会根据这个数据定位CPU想要调用的数据所在的位置,然后数据总线就会把其中的数据传送到CPU。
CPU在一行数据中每次知识存取一个字节的数据。会到实际中,通常CPU每次需要调用64bit或者是128bit的数据(单通道内存控制器为64bit,双通道为128bit)。如果数据总线是64bit的话,CPU就会在一个时间中存取8个字节的数据,因为每次还是存取1个字节的数据,64bit总线将不会显示出来任何的优势,工作的效率将会降低很多。这也就是现在的主板和CPU都使用双通道内存控制器的原因。
FLASH
要讲解闪存的存储原理,还是要从EPROM和EEPROM说起。
EPROM是指其中的内容可以通过特殊手段擦去,然后重新写入。其基本单元电路(存储细胞)如下图所示,常采用浮空栅雪崩注入式MOS电路,简称为FAMOS。它与MOS电路相似,是在N型基片上生长出两个高浓度的P型区,通过欧姆接触分别引出源极S和漏极D。在源极和漏极之间有一个多晶硅栅极浮空在SiO2绝缘层中,与四周无直接电气联接。这种电路以浮空栅极是否带电来表示存1或者0,浮空栅极带电后(譬如负电荷),就在其下面,源极和漏极之间感应出正的导电沟道,使MOS管导通,即表示存入0。若浮空栅极不带电,则不形成导电沟道,MOS管不导通,即存入1。
EEPROM基本存储单元电路的工作原理如下图所示。与EPROM相似,它是在EPROM基本单元电路的浮空栅的上面再生成一个浮空栅,前者称为第一级浮空栅,后者称为第二级浮空栅。可给第二级浮空栅引出一个电极,使第二级浮空栅极接某一电压VG。若VG为正电压,第一浮空栅极与漏极之间产生隧道效应,使电子注入第一浮空栅极,即编程写入。若使VG为负电压,强使第一级浮空栅极的电子散失,即擦除。擦除后可重新写入。
闪存的基本单元电路如下图所示,与EEPROM类似,也是由双层浮空栅MOS管组成。但是第一层栅介质很薄,作为隧道氧化层。写入方法与EEPROM相同,在第二级浮空栅加以正电压,使电子进入第一级浮空栅。读出方法与EPROM相同。擦除方法是在源极加正电压利用第一级浮空栅与源极之间的隧道效应,把注入至浮空栅的负电荷吸引到源极。由于利用源极加正电压擦除,因此各单元的源极联在一起,这样,快擦存储器不能按字节擦除,而是全片或分块擦除。 到后来,随着半导体技术的改进,闪存也实现了单晶体管(1T)的设计,主要就是在原有的晶体管上加入了浮动栅和选择栅,
在源极和漏极之间电流单向传导的半导体上形成贮存电子的浮动棚。浮动栅包裹着一层硅氧化膜绝缘体。它的上面是在源极和漏极之间控制传导电流的选择/控制栅。数据是0或1取决于在硅底板上形成的浮动栅中是否有电子。有电子为0,无电子为1。
闪存就如同其名字一样,写入前删除数据进行初始化。具体说就是从所有浮动栅中导出电子。即将有所数据归“1”。
写入时只有数据为0时才进行写入,数据为1时则什么也不做。写入0时,向栅电极和漏极施加高电压,增加在源极和漏极之间传导的电子能量。这样一来,电子就会突破氧化膜绝缘体,进入浮动栅。
读取数据时,向栅电极施加一定的电压,电流大为1,电流小则定为0。浮动栅没有电子的状态(数据为1)下,在栅电极施加电压的状态时向漏极施加电压,源极和漏极之间由于大量电子的移动,就会产生电流。而在浮动栅有电子的状态(数据为0)下,沟道中传导的电子就会减少。因为施加在栅电极的电压被浮动栅电子吸收后,很难对沟道产生影响。
‘肆’ 存储芯片跟CPU这样的硅芯片有什么不一样的吗是如何保存信息的呢
动态存储器每片只有一条输入数据线,而地址引脚只有8条。为了形成64K地址,必须在系统地址总线和芯片地址引线之间专门设计一个地址形成电路。使系统地址总线信号能分时地加到8个地址的引脚上,借助芯片内部的行锁存器、列锁存器和译码电路选定芯片内的存储单元,锁存信号也靠着外部地址电路产生。
当要从DRAM芯片中读出数据时,CPU首先将行地址加在A0-A7上,而后送出RAS锁存信号,该信号的下降沿将地址锁存在芯片内部。接着将列地址加到芯片的A0-A7上,再送CAS锁存信号,也是在信号的下降沿将列地址锁存在芯片内部。然后保持WE=1,则在CAS有效期间数据输出并保持。
当需要把数据写入芯片时,行列地址先后将RAS和CAS锁存在芯片内部,然后,WE有效,加上要写入的数据,则将该数据写入选中的存贮单元。
由于电容不可能长期保持电荷不变,必须定时对动态存储电路的各存储单元执行重读操作,以保持电荷稳定,这个过程称为动态存储器刷新。PC/XT机中DRAM的刷新是利用DMA实现的。首先应用可编程定时器8253的计数器1,每隔1⒌12μs产生一次DMA请求,该请求加在DMA控制器的0通道上。当DMA控制器0通道的请求得到响应时,DMA控制器送出到刷新地址信号,对动态存储器执行读操作,每读一次刷新一行。
‘伍’ 大家知道芯片存储数据的原理吗高手指教一下
看一下计算机组成原理和微机原理。
这东西说难以清楚。
磁存储,了解一下硬盘存储技术。
电存储,了解一下内存村区原理。,动态静态的分别如何存取。。。
‘陆’ 为什么选择硅片做做芯片它的信息存储原理是什么
硅材料具有耐高温和抗辐射性能较好,特别适宜制作大功率器件的特性而成为应用最多的一种半导体材料,集成电路半导体器件大多数是用硅材料制造的。硅在室温的化学性质很稳定,且现在的硅片加工工艺,很容易制备大尺寸平整度在纳米级水平的硅片,使得该方法有望用于信息存储技术。
单晶硅:熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显着的半导电性。
超纯的单晶硅是本征半导体。在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。
(6)芯片是怎样存储东西的扩展阅读:
硅有明显的非金属特性,可以溶于碱金属氢氧化物溶液中,产生(偏)硅酸盐和氢气。
硅原子位于元素周期表第IV主族,它的原子序数为Z=14,核外有14个电子。电子在原子核外,按能级由低硅原子到高,由里到外,层层环绕,这称为电子的壳层结构。硅原子的核外电子第一层有2个电子,第二层有8个电子,达到稳定态。
最外层有4个电子即为价电子,它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。
正因为硅原子有如此结构,所以有其一些特殊的性质:最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构,这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合,由于共价键比较结实,硅具有较高的熔点和密度;
化学性质比较稳定,常温下很难与其他物质(除氟化氢和碱液以外)发生反应;硅晶体中没有明显的自由电子,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质。
‘柒’ 芯片存储数据的原理
Flash芯片并不是像光盘那样把信息刻上去的。为了更加清楚地说明,我首先让你知道计算机的信息是怎样储存的。计算机用的是二进制,也就是0与1。在二进制中,0与1可以组成任何数。而电脑的器件都有两种状态,可以表示0与1。比如三极管的断电与通电,磁性物质的已被磁化与未被磁化,物质平面的凹与凸,都可以表示0与1。硬盘就是采用磁性物质记录信息的,磁盘上的磁性物质被磁化了就表示1,未被磁化就表示0,因为磁性在断电后不会丧失,所以磁盘断电后依然能保存数据。而内存的储存形式则不同,内存不是用磁性物质,而是用RAM芯片。现在请你在一张纸上画一个“田”,就是画一个正方形再平均分成四份,这个“田”字就是一个内存,这样,“田”里面的四个空格就是内存的储存空间了,这个储存空间极小极小,只能储存电子。。好,内存现在开始工作。内存通电后,如果我要把“1010”这个信息保存在内存(现在画的“田”字)中,那么电子就会进入内存的储存空间里。“田”字的第一个空格你画一点东西表示电子,第二个空格不用画东西,第三个空格又画东西表示电子,第四个格不画东西。这样,“田”的第一格有电子,表示1,第二格没有,表示0,第三格有电子,表示1,第四格没有,表示0,内存就是这样把“1010”这个数据保存好了。电子是运动没有规律的物质,必须有一个电源才能规则地运动,内存通电时它很安守地在内存的储存空间里,一旦内存断电,电子失去了电源,就会露出它乱杂无章的本分,逃离出内存的空间去,所以,内存断电就不能保存数据了。再看看U盘,U盘里的储存芯片是Flash芯片,它与RAM芯片的工作原理相似但不同。现在你在纸上再画一个“田”字,这次要在四个空格中各画一个顶格的圆圈,这个圆圈不是表示电子,而是表示一种物质。好,Flash芯片工作通电了,这次也是保存“1010”这个数据。电子进入了“田”的第一个空格,也就是芯片的储存空间。电子把里面的物质改变了性质,为了表示这个物质改变了性质,你可以把“田”内的第一个圆圈涂上颜色。由于数据“1010”的第二位数是0,所以Flash芯片的第二个空间没有电子,自然里面那个物质就不会改变了。第三位数是1,所以“田”的第三个空格通电,第四个不通电。现在你画的“田”字,第一个空格的物质涂上了颜色,表示这个物质改变了性质,表示1,第二个没有涂颜色,表示0,以此类推。当Flash芯片断电后,物质的性质不会改变了,除非你通电擦除。当Flash芯片通电查看储存的信息时,电子就会进入储存空间再反馈信息,电脑就知道芯片里面的物质有没有改变。就是这样,RAM芯片断电后数据会丢失,Flash芯片断电后数据不会丢失,但是RAM的读取数据速度远远快于Flash芯片。
‘捌’ 硅芯片存储数据的原理是什么
硅芯片存储数据的原理是sram里面的单位是若干个开关组成一个触发器,形成可以稳定存储0, 1信号,同时可以通过时序和输入信号改变存储的值。dram,主要是根据电容上的电量,电量大时,电压高表示1反之表示0芯片就是有大量的这些单元组成的,所以能存储数据。
硅材料具有耐高温和抗辐射性能较好,特别适宜制作大功率器件的特性而成为应用最多的一种半导体材料,集成电路半导体器件大多数是用硅材料制造的。硅在室温的化学性质很稳定,且现在的硅片加工工艺,很容易制备大尺寸平整度在纳米级水平的硅片,使得该方法有望用于信息存储技术。
相关资料
单晶硅:熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显着的半导电性。
超纯的单晶硅是本征半导体。在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。
以上内容参考:网络-硅晶片
‘玖’ 芯片是如何储存信息的
芯片储存信息的原理如下:
对动态存储器进行写入操作时,行地址首先将RAS锁存于芯片中,然后列地址将CAS锁存于芯片中,WE有效,写入数据,则写入的数据被存储于指定的单元中。
对动态存储器进行读出操作时,CPU首先输出RAS锁存信号,获得数据存储单元的行地址,然后输出CAS锁存信号,获得数据存储单元的列地址,保持WE=1,便可将已知行列地址的存储单元中数据读取出来。
(9)芯片是怎样存储东西的扩展阅读
主存储器的两个重要技术指标:
读写速度:常常用存储周期来度量,存储周期是连续启动两次独立的存储器操作(如读操作)所必需的时间间隔。
存储容量:通常用构成存储器的字节数或字数来计量。
地址总线用于选择主存储器的一个存储单元,若地址总线的位数k,则最大可寻址空间为2k。如k=20,可访问1MB的存储单元。数据总线用于在计算机各功能部件之间传送数据。控制总线用于指明总线的工作周期和本次输入/输出完成的时刻。
主存储器分类:
按信息保存的长短分:ROM与RAM。
按生产工艺分:静态存储器与动态存储器。
静态存储器(SRAM):读写速度快,生产成本高,多用于容量较小的高速缓冲存储器。动态存储器(DRAM):读写速度较慢,集成度高,生产成本低,多用于容量较大的主存储器。