存储器分类及特点(图文详解)

存储芯片全面解析：从分类到常见类型

一、存储芯片的多维分类体系

1.1 按存储介质划分

半导体存储器：采用半导体器件构成的存储单元，如U盘内置的Flash芯片就属于此类，其核心存储介质为半导体材料

磁表面存储器：使用磁性材料作为信息载体的存储设备

1.2 按存取方式划分

随机存储器：支持对任意存储单元的直接访问，存取时间与数据物理位置无关，访问效率高

顺序存储器：必须按照特定顺序进行存取操作，存取时间取决于存储单元的物理位置

1.3 按读写功能划分

只读存储器(ROM)：内容固定不可修改，只能读取而不能写入数据的半导体存储器

随机读写存储器(RAM)：支持数据的读取和写入两种操作，具有更高的灵活性

1.4 按数据持久性划分

非永久记忆存储器：断电后存储的信息会立即丢失

永久记忆性存储器：即使断电也能长期保持存储的数据不丢失

1.5 按系统作用划分

根据在计算机系统中的不同功能，可分为主存储器、辅助存储器、高速缓冲存储器和控制存储器等。

为解决存储器容量、速度与成本之间的矛盾，现代计算机通常采用多级存储器体系结构，协调使用高速缓冲存储器、主存储器和外存储器。

二、主流存储器类型详解

2.1 高速缓存(Cache)

随机存取内存(RAM)的特殊类型，具有极快的存取速度

工作原理：CPU优先从高速缓存寻找数据，避免频繁访问主存

典型应用：Intel Pentium处理器集成了指令高速缓存和数据高速缓存（L1缓存），L2缓存通常是独立的SRAM芯片

2.2 动态随机存储器(DRAM)

需要定时刷新电路保持数据，否则信息会逐渐丢失

与SRAM的主要区别：需要周期性刷新、结构更简单、密度更高、成本更低

广泛应用作计算机主内存

2.3 铁电存储器(FRAM)

独特优势：兼具RAM的功能特性和ROM的非易失性

与传统非易失性存储器相比：写入速度快、擦写次数多、功耗低

技术特点：在两类存储类型间搭建了桥梁——真正实现了非易失性RAM

2.4 随机存储器(RAM)

计算机主要存储区域，负责暂时存储指令和数据

功能特点：可读可写，协助CPU处理数据，协调输入输出设备

性能影响：RAM容量直接影响计算机运行速度，容量越大，数据处理效率越高

2.5 只读存储器(ROM)

特性：内容永久固定，只能读取不能修改

应用：存储系统启动程序和固件，即使关机后信息也不丢失

启动过程：提供初始指令序列，引导CPU完成硬件自检和系统初始化

2.6 静态随机存取存储器(SRAM)

特点：不需要刷新电路即可保持数据稳定

优势：比DRAM速度更快、工作更稳定

应用：主要用作高速缓存存储器

结构：通常使用6个晶体管组成一个存储单元

2.7 快闪存储器(Flash Memory)

特性：支持板上修改内容，断电后数据不丢失

局限性：写入前需先擦除原有数据，写入速度相对较慢

应用：广泛应用于移动存储设备和固态硬盘

2.8 可编程只读存储器(PROM)

特点：允许用户一次性写入程序，之后即变为只读状态

编程方式：出厂时全为1（或0），用户可将其部分单元改为0（或1）

别名：一次可编程只读存储器(OTP-ROM)

2.9 可擦可编程只读存储器(EPROM)

特性：支持紫外线擦除和重复编程

识别特征：封装表面有石英玻璃窗，编程后通常用遮光贴纸保护

擦除方式：需要紫外线照射才能清除内容

2.10 电可擦可编程只读存储器(EEPROM)

与EPROM区别：采用电信号擦除（约20V电压）和编程

优势：擦写更方便，不需要紫外线照射

应用：主要用于即插即用(PnP)接口设备中

通过这种多层次、多角度的分类方式，我们可以更全面地理解各种存储芯片的技术特点和应用场景，为实际应用中选择合适的存储器类型提供参考依据。

目前常见存储产品形式：储存器芯片、软盘、光盘、U盘/闪盘、硬盘、SD/TF储存卡、云储存、磁带机等等。

存储器分类

关于存储器的分类，有多种方法：按照用途/工作方式可以分为主存储器（内部存储）和辅助存储器（外部存储）。主存储器是指CPU能直接访问的，有内存、一级/二级缓存等，一般采用半导体存储器；辅助存储器包括软盘、硬盘、磁带、光盘、磁盘阵列等，CPU不能像访问内存那样，直接访问外存，外存要与CPU或I/O设备进行数据传输，必须通过内存进行。按照存储介质的不同，将存储器分为光学存储、半导体存储和磁性存储三大类。下面这张存储分类图中，在半导体存储器大类中，按照存储器的实现技术原理来进行详细分类。