讓我們來聊聊那些存儲器

最近在和基友談起條團，突然想和她說說關於內存這回事兒。但是回過頭來發現，雖然好像學了幾堂課，每個課都要講講存儲，連我自己其實都搞不清楚存儲器到底是個啥玩意兒，更別說給我家基友講清楚了。

在大二之前我是連內存和外存都徹底分不清楚的人，我相信廣大不關心這個世界到底怎麼運行的普通人應該，也許，大概和我一樣吧。（鹹魚拍打

上一次發專欄的時候暴露了自己以前不知道啥是操作系統位數（回去看了一下發現字和位元組還打錯了個 orz），這次又暴露了我對存儲器一竅不通，啊，這就是人生。要不是要做個pre查查資料，我可能到現在也就知道個ROM和RAM的縮寫，可以說非常喪了。

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雖然說是存儲器，但是也就是MOSFET相關的最基礎的存儲原理。當廁所讀物看看好了。而我是要立志把這些奇怪的東西講給中文系少女聽懂的人！

一、MOSFET性質簡單介紹

MOSFET：Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金屬-氧化物-半導體場效應晶體管，FET的意思是用電場控制半導體的性質。

MOSFET這種器件，就是利用柵源電壓的大小，來改變半導體表面感生電荷的多少，從而控制漏極電流的大小。

下面全是無聊的半導體物理，解釋起來太麻煩了。不可能給妹子解釋清楚的，不存在的。

MOSFET以開啟時的反型溝道導電類型被分為N溝道型（NMOS）和P溝道型（PMOS）。我們以上圖的NMOS來解釋其工作原理。 我們使用晶體管，是希望能夠使用一個獨立的電壓來控制另一個迴路的電流大小，也就是需要將兩個迴路通過一些結構耦合在一起。 現在我們就把SD看做一個迴路的兩端，GB看做另一個一個迴路的兩端。因為源極和漏級為n+摻雜，而柵極為P摻雜，因此在G和B沒有外加電壓的情況下，在SD兩端加上電壓，總有一邊的PN結處於反向，因此電流無法通過。 但是如果加上一個Vgb>Vt的電壓，柵極靠近氧化層的薄層將會由於電壓的影響，柵極中的電子被吸引到柵極表面，因而表面從p型硅轉變為n型硅。因此將在一條窄溝道處產生一條可以導通電流的區域。 NMOS和PMOS的開啟電壓範圍有差別，NMOSFET需要在Vgs大於某個值後開啟，PMOSFET在Vgs小於某個值後開啟。

也就是說Vgb控制著源極和漏極之間的導通。當它關閉的時候，電荷可以進行存儲，而開啟時，源極和漏極就可以導通進行讀取或寫入操作了。

二、MOSFET晶體管的存儲原理

計算機運行的時候，取用數據放在快速存儲器中，這部分存儲器是RAM，也就是隨機訪問存儲器中，一旦停止供電，資料就無法持續存儲。

因此我們還要用一些永久性的存儲器作為輔助存儲器。以前是光碟、磁帶等等，現在大多使用Flash ROM或者大家都喜歡的SSD（lol），SSD也是由Flash ROM製造噠。

下面介紹一下RAM的兩個大分類的存儲原理。

（1）SRAM:靜態隨機存儲器（Static Random Access Memory）

T3、T4構成負載。C控制T5和T6的導通。該結構構成一個RS觸發器。當C開啟時，可以讀出一直保持的Q和-Q，也可以輸入一個新的Q。

SRAM不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數據。但它的集成度較低，一個部件需要六個晶體管來完成，而同樣面積的矽片可以做出更大容量的DRAM，因此SRAM顯得更貴。

同時晶體管多也代表著發熱和能耗的增加。

（2）DRAM（Dynamic Random Access Memory），即動態隨機存取存儲器

下圖是一個簡單的DRAM內部存儲結構示意圖。

DRAM的結構簡單高效，每一個bit最少只需要一個晶體管另加一個電容。但是電容不可避免的存在漏電現象，如果電荷不足會導致數據出錯，因此電容必須被周期性的刷新（預充電），這也是DRAM的一大特點。

右圖是一個三管DRAM存儲電路示意圖。

它將讀選擇和寫選擇分開，讀數據也和寫數據分開。 使用三個晶體管作為開關（其他的是預沖電信號）。

這樣設計的優點是：當讀取存儲在電容上的位信息時，不會影響電容上的電荷，從而讀後不需要對單元進行預充電。

當讀選擇線輸入有效時，Q3導通，Q1關閉使Q2的導通與關閉取決於電容存儲。當電容為正電壓時，Q2導通，讀數據線得到輸出為「0」；電容Es為負電壓，Q2關閉，讀數據線得到的是Cd上的預充電壓「1」。

但是由於1T1C的結構比3T1C的結構面積節省很多，因此現代DRAM中常用的還是1T1C結構。

同時在DRAM中電容的充放電需要一個過程，刷新頻率不可能無限提升（頻障），這就導致DRAM的頻率很容易達到上限，即便有先進工藝的支持也收效甚微。

三、EPROM、EEPROM、Flash等ROM就要用到浮柵晶體管了 希望下周能聽同學講講這是啥（興緻缺缺）

四、封面圖思考了很久用啥。最近突然回坑言峰大法，晚上躺在床上腦子裡突然循環播放起了衛宮士郎在HF中說的那句「我似乎是喜歡那個名叫言峰綺禮的人……似乎是喜歡……似乎是喜歡……」emmmmmmm(￣_,￣ )……

我個人覺得他們壞掉的樣子其實蠻像的，也不知道蘑菇是想著什麼寫下了這句台詞。言峰綺禮從覺醒後，往不為世俗所容的方向一路狂奔，「我的父親是和狗交配了嗎」那句話可以登上我心中印象深刻的扭曲台詞第一位。

倒是衛宮雖然看起來好好的正義的夥伴，也只是看起來。雖然是個立志做正義的夥伴的好好小夥子，實際上應該可以和言峰比扭曲了。不過比神父好在，我們的士郎壞掉的地方也是政治正確的啊。

金閃閃與言峰，縱然十年舉案齊眉，還是同床異夢，不如往事驚鴻一瞥，曾見得衛宮切嗣驚才艷艷身手了得。記掛著，大夢十年，再譜一曲涼涼。

「你笑起來就不像他了」

我要給酸爽度100分。