A. 計算機的存儲器主要功能是什麼
存儲器是計算機實現記憶功能的一個重要組成部分。計算機的記憶是通過存儲器對信息的存儲來實現的。存儲器用來保存計算機工作所必需的程序和數據。
在計算機系統中的存儲器不是由單一器件或單一裝置構成，而是由不同材料、不同特性、不同管理方式的存儲器類型構成的一個存儲器系統。
計算機技術的發展使存儲器的地位不斷得到提升，計算機系統由最初的以運算器為核心逐漸轉變成以存儲器為核心。這就對存儲器技術提出了更高的要求。
不僅要使一類存儲器能夠具有更高的性能，而且能通過硬體、軟體或軟硬體結合的方式將不同類型的存儲器組合在一起來獲得更高的性價比，這就是存儲系統。
為了提高計算機系統的性能，要求存儲器具有盡可能高的存取速度、盡可能大的存儲容量和盡可能低的價位。但是，這三個性能指標是相互矛盾的。
(1)非易失性存儲器使用擴展閱讀
存儲器的分類
1、按存儲介質分類
（1）半導體存儲器用半導體器件組成的存儲器稱為半導體存儲器；特點：集成度高、容量大、體積小、存取速度快、功耗低、價格便宜、維護簡單。主要分兩大類：雙極型存儲器:TTL型和ECL型.金屬氧化物半導體存儲器(簡稱MOS存儲器):靜態MOS存儲器和動態MOS存儲器。
(2）磁表面存儲器用磁性材料做成的存儲器稱為磁表面存儲器，簡稱磁存儲器。它包括磁碟存儲器、磁帶存儲器等。特點：體積大、生產自動化程度低、存取速度慢，但存儲容量比半導體存儲器大得多且不易丟失。
（3）激光存儲器信息以刻痕的形式保存在盤面上，用激光束照射盤面，靠盤面的不同反射率來讀出信息。光碟可分為只讀型光碟（CD－ROM）、只寫一次型光碟（WORM)和磁光碟（MOD）三種。
2、按存取方式分類
（1）隨機存儲器（RAM）：如果存儲器中任何存儲單元的內容都能被隨機存取，且存取時間與存儲單元的物理位置無關，則這種存儲器稱為隨機存儲器（RAM）。
RAM主要用來存放各種輸入／輸出的程序、數據、中間運算結果以及存放與外界交換的信息和做堆棧用。隨機存儲器主要充當高速緩沖存儲器和主存儲器。
（2）串列訪問存儲器（SAS）：如果存儲器只能按某種順序來存取，也就是說，存取時間與存儲單元的物理位置有關，則這種存儲器稱為串列訪問存儲器。串列存儲器又可分為順序存取存儲器（SAM）和直接存取存儲器（DAM）。
順序存取存儲器是完全的串列訪問存儲器，如磁帶，信息以順序的方式從存儲介質的始端開始寫入（或讀出）；直接存取存儲器是部分串列訪問存儲器，如磁碟存儲器，它介於順序存取和隨機存取之間。
（3）只讀存儲器（ROM）：只讀存儲器是一種對其內容只能讀不能寫入的存儲器，即預先一次寫入的存儲器。通常用來存放固定不變的信息。如經常用作微程序控制存儲器。
目前已有可重寫的只讀存儲器。常見的有掩模ROM（MROM），可擦除可編程ROM（EPROM），電可擦除可編程ROM（EEPROM）.ROM的電路比RAM的簡單、集成度高，成本低，且是一種非易失性存儲器，計算機常把一些管理、監控程序、成熟的用戶程序放在ROM中。
3、按信息的可保存性分類
非永久記憶的存儲器：斷電後信息就消失的存儲器，如半導體讀／寫存儲器RAM。
永久性記憶的存儲器：斷電後仍能保存信息的存儲器，如磁性材料做成的存儲器以及半導體ROM．
4、按在計算機系統中的作用分
根據存儲器在計算機系統中所起的作用，可分為主存儲器、輔助存儲器、高速緩沖存儲器、控制存儲器等。為了解決對存儲器要求容量大，速度快，成本低三者之間的矛盾，目前通常採用多級存儲器體系結構，即使用高速緩沖存儲器、主存儲器和外存儲器。
高速緩存存儲器：主要用途是高速存取指令和數據，存取速度快，但存取容量小；主存儲器：存放計算機運行期間的大量程序和數據，存取速度快，存儲容量不大；外存儲器：存放系統程序和大型數據文件及資料庫，存儲容量大，成本較低。
B. 計算機有沒有儲備記憶功能
計算機是具有儲備記憶功能的。計算機通過存儲設備（如硬碟、固態硬碟、快閃記憶體等）將數據和程序保存在其中，以備以後使用。
計算機之所以能夠實現儲備記憶功能，是因為它具備了存儲器的能伍肢力。存儲器帆橘喊是計算機內部用來存儲和讀取數據的設備，通常分為隨機存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）兩種類型。RAM是一種易失性存儲器，數據保存在其中需要電力的支持，當計算機關閉或重啟時，其中的數據就會消失；而ROM則是一種非易失性存儲器，其中的數據在計算機關閉或重啟時也可以得到保留。
由於計算機的存儲器容量非常大，可以存儲大量的數據和程序，因此計算機可以儲備很多的信息，並能夠隨時讀取、修改和使用。
除了存儲器，計算機還具有一些其他的儲備記憶功能。例如，操作系統中的虛擬內態野存技術可以將一部分數據和程序從內存中暫時移到硬碟上，以釋放內存空間；還有備份和恢復功能，可以將重要的數據和程序備份到其他存儲設備上，以避免數據丟失或損壞。這些功能都是計算機儲備記憶能力的重要體現。
C. 存儲器可分為哪三類
存儲器不僅可以分為三類。因為按照不同的劃分方法，存儲器可分為不同種類。常見的分類方法如下。
一、按存儲介質劃分
1. 半導體存儲器：用半導體器件組成的存儲器。
2. 磁表面存儲器：用磁性材料做成的存儲器。
二、按存儲方式劃分
1. 隨機存儲器：任何存儲單元的內容都能被隨機存取，且存取時間和存儲單元的物理位置無關。
2. 順序存儲器：只能按某種順序來存取，存取時間和存儲單元的物理位置有關。
三、按讀寫功能劃分
1. 只讀存儲器(ROM)：存儲的內容是固定不變的，只能讀出而不能寫入的半導體存儲器。
2. 隨機讀寫存儲器(RAM)：既能讀出又能寫入的存儲器。
二、選用各種存儲器，一般遵循的選擇如下：
1、內部存儲器與外部存儲器
一般而言，內部存儲器的性價比最高但靈活性最低，因此用戶必須確定對存儲的需求將來是否會增長，以及是否有某種途徑可以升級到代碼空間更大的微控制器。基於成本考慮，用戶通常選擇能滿足應用要求的存儲器容量最小的微控制器。
2、引導存儲器
在較大的微控制器系統或基於處理器的系統中，用戶可以利用引導代碼進行初始化。應用本身通常決定了是否需要引導代碼，以及是否需要專門的引導存儲器。
3、配置存儲器
對於現場可編程門陣列(FPGA）或片上系統(SoC)，可以使用存儲器來存儲配置信息。這種存儲器必須是非易失性EPROM、EEPROM或快閃記憶體。大多數情況下，FPGA採用SPI介面，但一些較老的器件仍採用FPGA串列介面。
4、程序存儲器
所有帶處理器的系統都採用程序存儲器，但是用戶必須決定這個存儲器是位於處理器內部還是外部。在做出了這個決策之後，用戶才能進一步確定存儲器的容量和類型。
5、數據存儲器
與程序存儲器類似，數據存儲器可以位於微控制器內部，或者是外部器件，但這兩種情況存在一些差別。有時微控制器內部包含SRAM(易失性)和EEPROM(非易失)兩種數據存儲器，但有時不包含內部EEPROM，在這種情況下，當需要存儲大量數據時，用戶可以選擇外部的串列EEPROM或串列快閃記憶體器件。
6、易失性和非易失性存儲器
存儲器可分成易失性存儲器或者非易失性存儲器，前者在斷電後將丟失數據，而後者在斷電後仍可保持數據。用戶有時將易失性存儲器與後備電池一起使用，使其表現猶如非易失性器件，但這可能比簡單地使用非易失性存儲器更加昂貴。
7、串列存儲器和並行存儲器
對於較大的應用系統，微控制器通常沒有足夠大的內部存儲器。這時必須使用外部存儲器，因為外部定址匯流排通常是並行的，外部的程序存儲器和數據存儲器也將是並行的。
8、EEPROM與快閃記憶體
存儲器技術的成熟使得RAM和ROM之間的界限變得很模糊，如今有一些類型的存儲器（比如EEPROM和快閃記憶體）組合了兩者的特性。這些器件像RAM一樣進行讀寫，並像ROM一樣在斷電時保持數據，它們都可電擦除且可編程，但各自有它們優缺點。
參考資料來源：網路——存儲器
D. 【非易失性半導體存儲器的相變機制】 什麼是半導體存儲器
非易失性半導體存儲器的相變機制
非易失性存儲器(NVM)在半導體市場佔有重要的一席之地，特別是主要用於手機和其它便攜電子設備的快閃記憶體晶元。今後幾年便攜電子系統對非易失性存儲器的要求更高，數據存儲應用需要寫入速度極快的高密度存儲器，而代碼執行應用則要求存儲器的隨機訪存速度更快。
經過研究人員對浮柵存儲技術的堅持不懈的研究，現有快閃記憶體的技術能力在2010年底應該有所提升，盡管如此，現在人們越來越關注有望至少在2020年末以前升級到更小技術節點的新式存儲器機制和材料。
目前存在多種不同的可以取代浮柵概念的存儲機制，相變存儲器（PCM）就是其中一個最被業界看好的非易失性存儲器，具有快閃記憶體無法匹敵的讀寫性能和升級能力。
在室溫環境中，基於第六族元素的某些金屬（硫族化合物）的晶態和非晶態的穩定性非常好。特別是GeSbTe合金最被看好，因為它遵守一個偽二元構成方式（在GeTe和 Sb2Te3之間），以下簡稱GST。
在爛巧枯基於硅的相變存儲器中，不飢洞同強度的電流經過加熱器（電阻），到達硫化物材料，利用局部熱焦耳效應，改變接觸區周圍的可寫入容量（圖1）。在經過強電流和快速猝滅後，材料被冷卻成非晶體狀態，導致電阻率增大。切換到非晶體狀態通常用時不足100ns，單元的熱時間常量通常僅為幾納秒。若恢復接觸區的晶體狀態，使材料的電阻率變小，需要施加中等強度的電流，脈沖時間較長。存儲單元寫入操作所用的不同電流寬褲產生了存儲器的直接寫入特性。這種直接寫入功能可簡化存儲器的寫入操作，提高寫入性能。
圖1a：PCM存儲元件的橫截面原理圖
河南省瑞光印務股份有限公司提供
圖1b：寫入操作過程中的模擬溫度曲線圖
使用比寫入電流低很多的且無重要的焦耳熱效應的電流讀取存儲器，從而可以區別高電阻（非晶體）和低電阻（晶體）狀態。
PCM被業界看好是因為兩大原因。第一原因是存儲器功能性增強：這些改進之處包括更短的隨機訪存時間、更快的讀寫速度，以及直接寫入、位粒度和高耐讀寫能力。整合今天的快閃記憶體和快速動態隨機訪問存儲器（DRAM）的部分特性，PCM技術將存儲器的功能提升到一個新的水平，最終不僅可以取代快閃記憶體，還能替代DRAM的部分用處，如常用操作碼保存和高性能磁碟緩存 (
圖2) 。
圖2：存儲技術屬性比較
存儲單元小和製造工藝可以升級是讓人們看好PCM的第二大理由。相變物理性質顯示製程有望升級到5 nm節點以下，有可能把快閃記憶體確立的成本降低和密度提高的速度延續到下一個十年期。
採用一項標准CMOS技術整合PCM概念、存儲單元結構及陣列和晶元測試載具的方案已通過廣泛的評估和論證。128 Mb高密度相變存儲器原型經過90 nm製程論證，測試表明性能和可靠性良好。根據目前已取得的製程整合結果和對PCM整合細節理解水平，下一個開發階段將是採用升級技術製造千兆位（Gbit）級別河南省瑞光印務股份有限公司提供
的PCM存儲器。
【參考文獻】
1. G.Atwood and R.Bez, 「Current status of chalcogenide phase-change
memory」, Device Research Conference (DRC), Santa Barbara (CA), June 20-22, 2005.
2. R.Bez and G.Atwood, 「Chalcogenide Phase Change Memory: Scalable
NVM for the Next Decade?」 21st IEEE Non-Volatile Semiconctor Memory Workshop, p.12, Monterey (Ca), 2006.
3. F.Pellizzer, A.Benvenuti, B.Gleixner, Y.Kim, B.Johmson, M.Magistretti,
T.Marangon, A.Pirovano, R.Bez, G.Atwood, A 90nm Phase-Change Memory Technology for Stand-Alone Non-Volatile Memory Applications, Symp. on VLSI Tech., pp. 122-123, 2006.
4. A.Pirovano, F.Pellizzer, I.Tortorelli, R.Harrigan, M.Magistretti, P.Petruzza,
E.Varesi, D.Erbetta, T.Marangon, F.Bedeschi, R.Fackenthal, G.Atwood and R.Bez, Self-Aligned µTrench Phase-Change Memory Cell Architecture for 90nm Technology and Beyond, Proc. ESSDERC 07, pp. 222-225, 2007.
5. J.E.Brewer, G.Atwood, R.Bez, "Phase change memories" in Nonvolatile
Memory Technologies with Emphasis on Flash edited by J.E.Brewer and M.Gill, IEEE Press Series on Microelectronics Systems, Wiley-Interscience, pag.707-728, 2007.
6. R.Bez, R.J.Gleixner, F.Pellizzer, A.Pirovano, G.Atwood 「Phase Change
Memory Cell Concepts and Designs」 in Phase Change Materials – Science and Applications edited by S.Roux and M.Wuttig, Springer Verlag, ISBN: 978-0-387-84873-0 e-ISBN: 978-0-387-84874-7, pag.355-380, 2008.
關於作者
Roberto Bez
恆憶研發中心技術開發部研究員，負責恆憶相變存儲技術（PCM）的研發工作。
Roberto於1987年加入意法半導體。在任職於ST的20年間，他服務於多個非易失性存儲技術部門，重點研究領域是NOR快閃記憶體、NAND快閃記憶體及相變存儲（PCM）。Roberto擁有超過25項專利，所著文章曾發表在100多種刊物上。
Roberto畢業於米蘭大學（University of Milan），獲得物理學學士學位。
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E. 輔助存儲器指什麼
輔助存儲器是一種計算機存儲器，它不能由計算機的中央處理器（CPU）直接存取，通常作為非易失性存儲器使用。這種存儲器最常見的形式之一是計算機的硬碟驅動器，它用於存儲操作系統（OS）和其他程序。其他形式的輔助內存包括用於CD（CD）或數字多功能光碟（DVD）的磁碟驅動器，以及可移動快閃記憶體。
與此相反，主內存是由CPU直接訪問的計算機內存，通常是易失性內存和第三內存指可以通過各種方式直接訪問的計算機外部的系統。計算機硬碟屬於輔助存儲器計算機系統使用不同類型的內存，輔助存儲器是最常見和最重要的存儲器之一。
這種類型的存儲器通常由計算機系統如何使用以及數據存儲在其中的方式來識別。這種類型存儲器的主要特點是它不被CPU直接訪問，但是通過一個允許CPU使用的連接。這種類型的內存通常也是非易失性存儲器，這意味著即使沒有電源也能保存數據。
(5)非易失性存儲器使用擴展閱讀：
USB設備使用輔助內存最常見的輔助存儲器類型之一是計算機上的硬碟驅動器。CPU通過幾種不同的間接方法之一訪問該驅動器，即使沒有電源，數據也會保留在驅動器上。其他的磁碟驅動器，如CD和DVD一起使用的驅動器，也是用於其他用途的輔助內存類型。易移動的內存類型，如快閃記憶體驅動器，也是輔助內存，使用介面，如通用串列匯流排（USB）埠供CPU訪問。
此外二級內存，許多計算機系統也使用主內存、三級內存和離線存儲。主內存是計算機上由CPU直接訪問的內存，即隨機訪問內存（RAM）和用於存儲基本輸入/輸出系統（BIOS）的內存。三級內存通常是計算機的外部內存可以通過某種類型的自動化系統直接訪問，例如通過使用機器人電樞連接到計算機的硬碟庫。離線存儲是可以遠程使用和訪問的內存，例如可以通過Internet連接進行數據備份或存儲的伺服器。