Halbleiterspeicher (Elektronischer Datenspeicher)

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Halbleiterspeicher / Elektronischer Datenspeicher Halbleiterspeicher dient sowohl der zeitlich begrenzten als auch der unbegrenzten Aufbewahrung von Daten, Zuständen und Programmen in Form von digitalen Signalen. Elektronische Datenspeicher fassen Halbleiterbauelemente, vorwiegend Transistoren, zu integrierten Schaltkreisen zusammen, um Daten und Informationen zu speichern. Dazu werden spezielle nicht-leitende Materialien, wie zum Beispiel Silizium, gezielt verunreinigt, um sie unter bestimmten Bedingungen in einen leitenden oder nicht-leitenden Zustand zu versetzen. Die Zustände leitend und nicht-leitend können dabei die beiden binären Zuständen "0" und "1" abbilden. Die beiden Zustände können mit Halbleitern verarbeitet oder gespeichert werden. Das bedeutet, es gibt elektronische Schaltkreise, die der Datenhaltung dienen und Schaltkreise, die deren Inhalt lesen, schreiben und verarbeiten können. Die Speicherung erfolgt in der Regel in elektrischen Ladungen oder Schaltzuständen. 1. Zustand2. Zustand anaus 10 vielwenig gro√üklein

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Themenkreis

Einteilung der Halbleiterspeicher anhand des Speicherzugriffs


Diese Einteilung der Halbleiterspeicher richtet sich nach der Art des Speicherzugriffs. Bekannt sind Halbleiterspeicher mit seriellem Zugriff. Das heißt, auf den Inhalt des Speichers kann nur nacheinander zugegriffen werden. Unter dieser Art des Speichers fällt auch das Schieberegister. Da diese Art der Datenspeicherung und das Auslesen unflexibel ist, gibt es Halbleiterspeicher mit wahlfreiem Zugriff. Hier sind die Speicherzellen in einer Matrix angeordnet und lassen sich direkt adressieren und ansprechen.
Man unterscheidet dabei zwischen der Inhaltsadressierung und der Ortsadressierung. Die ortsadressierten Halbleiterspeicher sind die am häufigsten verwendeten Halbleiterspeicher. Hierzu gehören der Festwertspeicher ROM und der Schreib-Lese-Speicher RAM. Auch die Varianten und Abarten dieser beiden Halbleiterspeicher gehören zu den ortsadressierten Halbleiterspeichern.

  • Shift Register (Schieberegister)
  • SAM - Serial Access Memory (Umlaufspeicher)
  • CAM - Content Adressable Memory (Assoziationsspeicher)

In der elektronischen Datenverarbeitung werden Direktzugriffsspeicher (ortsadressierter Halbleiterspeicher mit wahlfreiem Zugriff) bevorzugt, bei denen der Prozessor direkten Zugriff auf die einzelnen Speicherzellen hat. Zu den Direktzugriffsspeichern zählen das als Arbeitsspeicher verwendete RAM und das als Festwertspeicher verwendete ROM.

  • ROM - Read Only Memory
  • RAM - Random Access Memory
Einteilung der Halbleiterspeicher anhand der Datenhaltung

Generell unterscheidet man bei Halbleiterspeichern die unterschiedlichen Arten der Speicherung bzw. Datenhaltung:

  • Flüchtiger Halbleiterspeicher, bei dem die Informationen verloren gehen, wenn sie nicht aufgefrischt werden oder wenn die Energieversorgung abgeschaltet wird.
  • Permanenter Halbleiterspeicher, bei dem die Informationen einmal gespeichert oder fest verdrahtet und damit unveränderbar sind.
  • Semi-permanenter Halbleiterspeicher, bei dem die Informationen permanent und veränderbar gespeichert sind.
Flüchtiger Halbleiterspeicher

Flüchtige Halbleiterspeicher haben den Nachteil, dass sie ihren Speicherinhalt verlieren, sobald die Energieversorgung ausgeschaltet wird. Eine dauerhafte Speicherung ist dann nur mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung möglich. Der Grund, warum sie trotzdem genutzt werden ist, dass sie besonders schnell sind und damit als Arbeitsspeicher geeignet sind.

  • RAM - Random Access Memory (Schreib-Lese-Speicher)
  • DRAM - Dynamic Random Access Memory
  • SRAM - Static Random Access Memory
Permanenter Halbleiterspeicher oder Festwertspeicher

Permanente Halbleiterspeicher sind digitale Festwertspeicher, die NICHT neu programmiert oder beschrieben werden können. Ihr Speicherinhalt ist dauerhaft unveränderlich. Typischerweise enthalten permanente Halbleiterspeicher Betriebssysteme, Anwendungsprogramme und Firmware an denen während des Betriebs keine Änderungen vorgenommen werden müssen. In der Regel werden ROM- und PROM-Bausteine nicht fest auf die Platinen gelötet, sondern sind durch Sockel austauschbar.

  • ROM - Read Only Memory
  • PROM - Programmable Read Only Memory

Heute dient Flash-Speicher als ROM- und PROM-Ersatz. Vor allem deshalb, weil sich der Speicherinhalt von Flash jederzeit, auch während des Betriebs, überschreiben lässt und der Speicherinhalt erhalten bleibt.

Semi-permanenter Halbleiterspeicher oder Festwertspeicher

Semi-permanente Halbleiterspeicher sind digitale Festwertspeicher, die wiederholt neu programmiert werden können.

  • EPROM - Erasable Programmable Read Only Memory
  • EEPROM - Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
  • Flash-Memory / Flash-Speicher
  • FRAM - Ferroelectric RAM
  • MRAM - Magnetoresistive RAM
  • PCRAM - Phase Change RAM
  • RRAM / ReRAM - Resistive RAM

Heute dient Flash-Speicher als EPROM- und EEPROM-Ersatz. Vor allem deshalb, weil sich der Speicherinhalt von Flash-Speicher jederzeit, auch während des Betriebs, überschreiben lässt.

Elektronische Datenspeicher bzw. Halbleiterspeicher für den Endanwender

Der Endanwender erhält die elektronischen Datenspeicher bzw. Halbleiterspeicher nicht als einzelne Bausteine, sondern kombiniert als fertiges Produkt. In Form von SDRAM als Speichermodul, mit dem er den Arbeitsspeicher seines Computers aufrüsten kann. Oder Flash-Speicher in Form von USB-Sticks, Speicherkarten oder SSDs, die neben dem Halbleiterspeicher auch einen Controller in einem Gehäuse integriert haben.

  • Speichermodul (DIMM)
  • USB-Stick
  • Speicherkarten
  • SSD - Solid State Drive
Übersicht: Halbleiterspeicher
  • ROM - Read Only Memory
  • RAM - Random Access Memory
  • DRAM - Dynamic RAM
  • RAM- und DRAM-Varianten (veraltet)
  • SDRAM - Synchronous DRAM
  • DDR-SDRAM (DDR1 / DDR2 / DDR3 / DDR4)
  • Flash-Memory / Flash-Speicher
  • FRAM - Ferroelectric RAM
  • MRAM - Magnetoresistive RAM
  • PCRAM - Phase Change RAM
Übersicht: Datenspeicher
  • Datenspeicher
  • Magnetischer Datenspeicher
  • Optischer Datenspeicher
Weitere verwandte Themen:
  • Digitale Signalspeicher (Flip-Flops)
  • Speicherarchitektur
  • Arbeitsspeicher / Hauptspeicher
  • Identifikation von Halbleiterbausteinen
  • Speicherangaben und Speicherkapazität