存儲單元都是寄存器嗎？

01-12

存儲單元都是寄存器嗎

寄存器是 最昂貴的儲存單元

但是

讀寫速度最快(一個時鐘的時間就能讀/寫).

寄存器的結構:

上圖為一個D-Flip-Flop (常見的寄存器)

一共用了15個PMOS, 15個NMOS. 這只是用來儲存1個bit的結果(0 或者 1);

來源:CSE 477 Project Specifications Report

一般用在CPU內部

下圖是我老闆的Ph.D. Thesis裡面的SRAM(靜態隨機存取存儲器).

常見的SRAM 是左上的結構. 需要4個NMOS和兩個PMOS (注意兩個反相器各是一個PMOS和一個NMOS)來儲存一個bit

一般用作CPU高速緩存

再下面是DRAM(動態隨機儲存器)

一個bit只需要一個NMOS和一個電容.

SRAM比DRAM快而且不需要定期更新.DRAM由於數據會隨著時間丟失(漏電)所以需要定期更新(幾百~幾千時鐘周期).

目前的DDR內存實質上是SDRAM, 也即同步動態隨機儲存器.

再下面是ROM(只讀儲存器)

利用導線的熔斷來決定是1還是0,

家用機的硬碟等一般是磁頭+旋轉磁碟. 磁頭負責讀取/儲存數據, 磁碟儲存數據. 每個比特數據只會佔用磁碟上極小的空間. 目前市面上快速的大規模儲存器還有NVRAM, 也即SSD, 使用NAND快閃記憶體來儲存數據, 並用熱電子插入來改變數據.

從上往下, 每個儲存設備儲存能力更強(i.e.儲存一個bit需要的電路面積更小), 但是讀寫速度更慢(一般比上一級慢x5 ~ x20不等).

在邏輯電路里，大多是寄存器，因為寄存器天然就是存儲器。

在RAM電路里，大多是電容，因為電容存儲器的面積最小。

在FLASH電路里，大多是浮柵，因為浮柵可以在掉電狀況下保存數據。

不是，寄存器可以認為是片內ram，只是存儲的一種而已。

存儲介質廣義上分為兩種:易失性 volatile與非易失性non-volatile，兩者區別就是把電源掐了，存儲體內的數據還在不在

volatile 存儲的代表就是大名鼎鼎的ram了，包括sram，dram兩大類，其中的區別在於是否需要動態刷新，lz所提寄存器的主要實現方式即sram;而dram的代表就是眾所周知的內存條了。

non-volatile晶元存儲就花樣繁多了，NAND, NOR, PSM, 鐵電等等，這就不啰嗦贅述了。

除了晶元存儲外，還有其他的介質:磁碟，磁帶，圖書館的書，曲阜的碑等等等等。

以上

　　寄存器是中央處理器內的組成部份。寄存器是有限存貯容量的高速存貯部件，它們可用來暫存指令、數據和位址。在中央處理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序計數器(PC)。在中央處理器的算術及邏輯部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。

　　寄存器是內存階層中的最頂端，也是系統獲得操作資料的最快速途徑。寄存器通常都是以他們可以保存的位元數量來估量，舉例來說，一個
「8 位元寄存器」或「32
位元寄存器」。寄存器現在都以寄存器檔案的方式來實作，但是他們也可能使用單獨的正反器、高速的核心內存、薄膜內存以及在數種機器上的其他方式來實作出來。

　　寄存器通常都用來意指由一個指令之輸出或輸入可以直接索引到的暫存器群組。更適當的是稱他們為
「架構寄存器」。摘自：存儲單元與寄存器的區別