半导体存储器详解：主存与分类及其关键技术

第7章半导体存储器是计算机结构与逻辑设计中的关键内容，它深入探讨了利用半导体技术实现的存储设备在现代计算机系统中的重要角色。本章首先从概念上定义了半导体存储器，强调了它在辅助CPU处理和存储大量二进制信息方面的作用，这些存储器包括但不限于采用磁、光原理的辅助存储以及主流的半导体存储器，如高速缓存（CACHE）和主内存（内存）。 半导体存储器的设计需要考虑多个关键因素，包括存储容量、速度（通常以纳秒计）、易失性（即数据在断电后是否保持）、功耗、只读性、成本以及可靠性。存储器根据制造工艺和使用属性被分为不同类型： 1. 双极型存储器：速度快但集成度较低，功耗较大。 2. MOS型存储器：速度较慢但集成度高，功耗低，更适合现代应用。 3. 随机存取存储器（RAM）：如静态RAM (SRAM) 和动态RAM (DRAM)，前者速度快但集成度低，适用于小容量系统；后者速度慢但集成度高，常用于大容量系统，且有动态存储的特点，需要定期刷新数据。 4. 只读存储器（ROM）：包括掩膜ROM（出厂后不可更改）、一次性可编程ROM (PROM)、紫外线擦除可编程ROM (EPROM) 和电擦除可编程ROM (EEPROM)，以及闪存存储器（FLASHROM或EEPROM），它们分别代表了不同的编程和修改能力。 在硬件层面，读写存储器RAM和只读存储器ROM的内部结构各有特点。例如，SRAM由触发器构成，适合快速读写操作，而DRAM则涉及极间电容，对电源稳定性有较高要求。只读存储器ROM则根据其类型，有的信息在生产过程中固化，有的可以进行多次编程和擦除，但时间成本可能较高。 理解这些半导体存储器的特性和分类对于理解计算机系统如何组织和管理数据至关重要，它们在优化性能、降低成本和提高系统可靠性方面起着决定性作用。掌握这些知识有助于在设计和优化现代计算机架构时做出明智的选择。