所有使用者對(duì)“存儲(chǔ)器”這個(gè)名詞可是一點(diǎn)都不陌生，因?yàn)樗械碾娮赢a(chǎn)品都必須用到存儲(chǔ)器，且通常用到不只一種存儲(chǔ)器，說(shuō)它是一種“戰(zhàn)略物資”也不為過(guò)！不過(guò)對(duì)于存儲(chǔ)器種類、規(guī)格與形式，很多人容易搞混，例如：身為“執(zhí)行”程序（資料）的 DRAM ，以及“儲(chǔ)存”程序與資料的 Flash ROM 就是一例，這篇專輯將由淺入深為大家介紹各種新型存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)與運(yùn)作模式。

電的存儲(chǔ)器是指電寫(xiě)電讀的存儲(chǔ)器，主要分為兩大類，如圖一所示：

揮發(fā)性存儲(chǔ)器（Volatile Memory，VM）：電源開(kāi)啟時(shí)資料存在，電源關(guān)閉則資料立刻流失（資料揮發(fā)掉），例如：SRAM、DRAM、SDRAM、DDR-SDRAM 等。

非揮發(fā)性存儲(chǔ)器（Non-Volatile Memory，NVM）：電源開(kāi)啟時(shí)資料存在，電源關(guān)閉資料仍然可以保留，例如：ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash ROM、FRAM、MRAM、RRAM、PCRAM 等。

圖一：存儲(chǔ)器的分類。

存儲(chǔ)器的“單元”（Cell）是指用來(lái)存取資料的最小結(jié)構(gòu)，如果含有一個(gè)電晶體（Transistor）與一個(gè)電容（Capacitor）則稱為“1T1C”；如果含有一個(gè)電晶體（Transistor）與一個(gè)電阻（Resistor）則稱為“1T1R”；如果含有一個(gè)二極體（Diode）與一個(gè)電阻（Resistor）則稱為“1D1R”。

存儲(chǔ)器的每個(gè)“單元”不一定只能儲(chǔ)存 1 個(gè)位的資料，由于我們對(duì)存儲(chǔ)器容量的要求越來(lái)越高，每個(gè)“單元”能儲(chǔ)存的資料越來(lái)越多，依照每個(gè)“單元”能儲(chǔ)存的資料位數(shù)又分為：?jiǎn)螌訂卧⊿ingle-Level Cell，SLC）、多層單元（Multi-Level Cell，MLC）、三層單元（Triple-Level Cell，TLC）、四層單元（Quad-Level Cell，QLC）等。

要了解電子產(chǎn)品的各種存儲(chǔ)器配置，就必須先介紹“存儲(chǔ)器階層”（Memory hierarchy）觀念。存儲(chǔ)器階層是指如何將儲(chǔ)存容量不同、運(yùn)算速度不同、單位價(jià)格不同的多種存儲(chǔ)器妥善分配，才能達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益，使產(chǎn)品的運(yùn)算速度合理、儲(chǔ)存容量合理、產(chǎn)品價(jià)格合理。

圖二為存儲(chǔ)器階層示意圖，由上而下依序?yàn)闀捍嫫鳌⒖烊〈鎯?chǔ)器、主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器：

暫存器（Register）：在處理器內(nèi)，用來(lái)設(shè)定處理器的功能，主要是“暫時(shí)儲(chǔ)存”設(shè)定值的地方。

快取存儲(chǔ)器（Cache memory）：在處理器內(nèi)，執(zhí)行程序時(shí)“暫時(shí)儲(chǔ)存”程序與資料的地方，通常以 SRAM 制作。

主存儲(chǔ)器（Main memory）：在處理器外，“暫時(shí)儲(chǔ)存”程序與資料的地方，通常以 DRAM 制作，目前已經(jīng)改良成 SDRAM 或 DDR。

輔助存儲(chǔ)器（Assistant memory）：在處理器外，“永久儲(chǔ)存”程序與資料的地方，包括：快閃存儲(chǔ)器、磁盤(pán)機(jī)、光盤(pán)機(jī)、磁帶機(jī)等。

不同種類的存儲(chǔ)器分別有不同的儲(chǔ)存容量、工作速度、單位價(jià)格：

儲(chǔ)存容量：輔助存儲(chǔ)器（GB）> 主存儲(chǔ)器（MB）> 快取存儲(chǔ)器（KB）> 暫存器（B）。

工作速度：輔助存儲(chǔ)器（1ms）<><><>

單位價(jià)格：輔助存儲(chǔ)器 < 主存儲(chǔ)器="">< 快取存儲(chǔ)器=""><>

圖二：存儲(chǔ)器階層示意圖。

所有的電子產(chǎn)品都必須用到存儲(chǔ)器，而且通常用到不只一種存儲(chǔ)器，由于存儲(chǔ)器的種類繁多，常常讓使用者混淆，我們簡(jiǎn)單說(shuō)明不同存儲(chǔ)器之間的差異，圖三為手機(jī)主要芯片的系統(tǒng)方塊圖（System block diagram），包括：應(yīng)用處理器（Application processor）、基頻處理器（Baseband processor）、運(yùn)動(dòng)控制器（Motion Controller）。

應(yīng)用處理器主要是執(zhí)行操作系統(tǒng)（Operating System，OS）與應(yīng)用程序（Application program，App），暫存器與快取存儲(chǔ)器目前都是內(nèi)建在處理器內(nèi)，其中暫存器用來(lái)設(shè)定處理器的功能，用來(lái)設(shè)定暫存器數(shù)值的程序，也就是用來(lái)趨動(dòng)硬件的軟件程序又稱為“固件”（Firmware）；快取存儲(chǔ)器是在執(zhí)行程序時(shí)用來(lái)“暫時(shí)儲(chǔ)存”程序與資料的地方，由于在處理器內(nèi)離運(yùn)算單元比較近，可以縮短程序與資料來(lái)回的時(shí)間，加快程序的執(zhí)行速度因此稱為“快取”（Cache）。

由于快取存儲(chǔ)器成本較高因此容量不大，如果執(zhí)行程序時(shí)放不下，則可以退一步放在主存儲(chǔ)器內(nèi)，可是目前主存儲(chǔ)器所使用的 SDRAM 或 DDR，屬于揮發(fā)性存儲(chǔ)器，電源關(guān)閉則資料立刻流失，因此關(guān)機(jī)后資料必須儲(chǔ)存在非揮發(fā)性的輔助存儲(chǔ)器內(nèi)，早期輔助存儲(chǔ)器使用磁盤(pán)機(jī)、光盤(pán)機(jī)、磁帶機(jī)等，由于半導(dǎo)體制程的進(jìn)步，目前大多使用快閃存儲(chǔ)器（Flash ROM），或所謂的固態(tài)硬盤(pán)（Solid State Disk，SSD），固態(tài)硬盤(pán)其實(shí)也是使快閃存儲(chǔ)器制作。

由于快取存儲(chǔ)器（SRAM）與主存儲(chǔ)器（SDRAM、DDR）是執(zhí)行程序用來(lái)“暫時(shí)儲(chǔ)存”程序與資料的地方，與處理器內(nèi)的運(yùn)算單位直接使用匯流排（Bus）連接，一般都是用“位”（bit）來(lái)計(jì)算容量；而輔助存儲(chǔ)器是“永久儲(chǔ)存”程序與資料的地方，由于一個(gè)位組（Byte）可以儲(chǔ)存一個(gè)半型字，因此一般都是用“位組”（Byte）來(lái)計(jì)算容量。

圖三：手機(jī)主要芯片的系統(tǒng)方塊圖（System block diagram）。

靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（SRAM：Static RAM）

以 6 個(gè)電晶體（MOS）來(lái)儲(chǔ)存 1 個(gè)位（1bit）的資料，而且使用時(shí)“不需要”周期性地補(bǔ)充電源來(lái)保持記憶的內(nèi)容，故稱為“靜態(tài)”（Static）。

SRAM 的構(gòu)造較復(fù)雜（6 個(gè)電晶體儲(chǔ)存 1 個(gè)位的資料），不使用電容所以存取速度較快，但是成本也較高，因此一般都制作成對(duì)容量要求較低但是對(duì)速度要求較高的存儲(chǔ)器，例如：中央處理器（CPU）內(nèi)建 256KB、512KB、1MB 的“快取存儲(chǔ)器”（Cache memory），一般都是使用 SRAM。

動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM：Dynamic RAM）

以一個(gè)電晶體（MOS）加上一個(gè)電容（Capacitor）來(lái)儲(chǔ)存一個(gè)位（1bit）的資料，而且使用時(shí)“需要”周期性地補(bǔ)充電源來(lái)保持記憶的內(nèi)容，故稱為“動(dòng)態(tài)”（Dynamic）。

DRAM 構(gòu)造較簡(jiǎn)單（一個(gè)電晶體加上一個(gè)電容），由于電容充電放電需要較長(zhǎng)的時(shí)間造成存取速度較慢，但是成本也較低，因此一般制作成對(duì)容量要求較高但是對(duì)速度要求較低的存儲(chǔ)器，例如：個(gè)人電腦主機(jī)板通常使用 1GB 以上的 DDR-SDRAM 就是屬于一種 DRAM。由于處理器的速度越來(lái)越快，傳統(tǒng) DRAM 的速度已經(jīng)無(wú)法滿足要求，因此目前都改良成 SDRAM 或 DDR-SDRAM 等兩種型式來(lái)使用。