存储器单元实际上是时序逻辑电路的一种。按存储器的使用类型可分为只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM），两者的功能有较大的区别，因此在描述上也有所不同。

存储器是用来存储程序和各种数据信息的记忆部件。存储器可分为主存储器（简称主存或内存）和辅助存储器（简称辅存或外存）两大类。和CPU直接交换信息的是主存。

主存的工作方式是按存储单元的地址存放或读取各类信息，统称访问存储器。主存中汇集存储单元的载体称为存储体，存储体中每个单元能够存放一串二进制码表示的信息，该信息的总位数称为一个存储单元的字长。存储单元的地址与存储在其中的信息是一一对应的，单元地址只有一个，固定不变，而存储在其中的信息是可以更换的。

指示每个单元的二进制编码称为地址码。寻找某个单元时，先要给出它的地址码。暂存这个地址码的寄存器叫存储器地址寄存器

根据存储材料的性能及使用方法的不同，存储器有几种不同的分类方法。

1．按存储介质分类

半导体存储器：用半导体器件组成的存储器。

磁表面存储器：用磁性材料做成的存储器。

2．按存储方式分类

随机存储器：任何存储单元的内容都能被随机存取，且存取时间和存储单元的物理位置无关。

顺序存储器：只能按某种顺序来存取，存取时间与存储单元的物理位置有关。

3．按存储器的读写功能分类

只读存储器（ROM）：存储的内容是固定不变的，只能读出而不能写入的半导体存储器。

随机读写存储器（RAM）：既能读出又能写入的半导体存储器。

4．按信息的可保存性分类

非永久记忆的存储器：断电后信息即消失的存储器。

永久记忆性存储器：断电后仍能保存信息的存储器。

5．按在计算机系统中的作用分类

主存储器（内存）：用于存放活动的程序和数据，其速度高、容量较小、每位价位高。

辅助存储器（外存储器）：主要用于存放当前不活跃的程序和数据，其速度慢、容量大、每位价位低。

缓冲存储器：主要在两个不同工作速度的部件起缓冲作用。

存储系统的分级结构

主要采用三级层次结构来构成存储系统，由高速缓冲存储器Cache、主存储器和辅助存储器组成。图中自上向下容量逐渐增大，速度逐级降低，成本则逐次减少。

整个结构可看成主存一辅存和Cache-主存两个层次。在辅助硬件和计算机操作系统的管理下，可把主存一辅存作为一个存储整体，形成的可寻址存储空间比主存储器空间大得多。由于辅存容量大，价格低，使得存储系统的整体平均价格降低。Cache-主存层次可以缩小主存和CPU之间的速度差距，从整体上提高存储器系统的存取速度。

一个较大的存储系统由各种不同类型的存储设备构成，形成具有多级层次结构的存储系统。该系统既有与CPU相近的速度，又有极大的容量，而价格又是较低的。可见，采用多级层次结构的存储器系统可有效地解决存储器的速度、容量和价格之间的矛盾。

存储器

异步SRAM的接口是一种非常典型的半导体存储芯片接口，掌握了它的接口设计方法就意味着掌握了一系列半导体存储芯片接口的设计方法（包括 NoR Flash、E2PROM等），同时也为学习其他半导体存储芯片的接口设计打下了基础。本节以异步SRAM的接口为例，介绍半导体存储芯片接口设计的基本方法与原则。

存储器芯片

方便是指将逻辑地址和物理地址分开，用户只在各自的逻辑地址空间编写程序，不必过问物理空间和物理地址的细节，地址的转换由操作系统自动完成；安全是指同时驻留在内存的多个用户进程相互之间不会发生干扰，也不会访问操作系统所占有的空间；充分大的存储空间是指利用虚拟存储技术，从逻辑上对内存空间进行扩充，从而可以使用户在较小的内存里运行较大的程序。

存储器层次框图

过去十多年来，CPU的处理速度几乎是呈几何级数的跃升，内存（memory）的存取速度亦大幅增加，而数据储存装置主要是在与磁盘（hard disk）的存取速度相较之下，较为缓慢。整个I/O吞吐量不能和系统匹配，形成电脑系统的瓶颈，拉低了电脑系统的整体性能。若不能有效地提升磁盘的存取速度，CPU、内存及磁盘问的不平衡将使CPU及内存的改进形成浪费。

目前改进磁盘存取速度的方式主要有两种。

一是磁盘快取控制（disk cache controller），它将从磁盘读取的数据存在快取内存（cachememory）中以减少磁盘存取的次数，数据的读写都在快取内存中进行，大幅增加存取的速度，如要读取的数据不在快取内存中，或要写数据到磁盘时，才做磁盘的存取动作。这种方式在单工期环境（single-tasking environment)如DOS之下，对大量数据的存取有很好的性能（量小且频繁的存取则不然），但在多工（multi-tasking）环境之下（因为要不停地做数据交换的动作）或数据库的存取（因每一记录都很小）就不能显示其性能。这种方式没有任何安全保障。

二是使用磁盘阵列的技术。磁盘阵列是把多个磁盘组成一个阵列，当作单一磁盘使用，它将数据以分段

从PCRAM和MRAM到RRAM等更多技术，一系列全新的存储技术正不断涌向晶圆厂。而推动这一进程的正是游戏和移动产品领域的技术进步， 以及云计算的发展。这些应用都非常重要，它们正在不断扩展当今主流存储技术的能力。例如，游戏应用需要速度极快的主存储器和高容量的辅助（存储类）存储器，从而在用户浑然不觉的情况下处理数据, 快速管理海量的图形数据。毕竟，没人希望在游戏玩到关键时刻，突然遇到意外的卡顿。对于云计算，其最大的优势在于能够通过网络访问海量数据，而无需将这些数据直接存储在我们的个人设备上。同样，速度也至关重要，因为除非必要，没人愿意多等待哪怕一纳秒。

半导体存储器