存储运算芯片

‘壹’ 目前计算机使用的处理器和存储器芯片主要是什么电路

目前计算机使用的处理器和存储器芯片主要是VLSI超大规模集成电路。

超大规模集成电路（ Very Large Scale Integration Circuit，VLSI）是一种将大量晶体管组合到单一芯片的集成电路，其集成度大于大规模集成电路。

集成的晶体管数在不同的标准中有所不同。从1970年代开始，随着复杂的半导体以及通信技术的发展，集成电路的研究、发展也逐步展开。

计算机里的控制核心微处理器就是超大规模集成电路的最典型实例，超大规模集成电路设计（ VLSI design），尤其是数字集成电路，通常采用电子设计自动化的方式进行，已经成为计算机工程的重要分支之一。

(1)存储运算芯片扩展阅读：

世界上超大规模集成电路厂（Integrated Circuit， 简称IC，台湾称之为晶圆厂）主要集中分布于美国、日本、西欧、新加坡及台湾等少数发达国家和地区，其中台湾地区占有举足轻重的地位。

但由于近年来台湾地区历经地震、金融危机、政府更迭等一系列事件影响，使得本来就存在资源匮乏、市场狭小、人心浮动的台湾岛更加动荡不安，于是就引发了一场晶圆厂外迁的风潮。而具有幅员辽阔、资源充足、巨大潜在市场、充沛的人力资源供给等方面优势的祖国大陆当然顺理成章地成为了其首选的迁往地。

‘贰’ 存算一体原理

存算一体芯片主流研究方向：
根据存储器介质的不同，目前存算一体芯片的主流研发集中在传统易失性存储器，如SRAM、DRAM，以及非易失性存储器，如RRAM，PCM，MRAM与闪存等,其中比较成熟的是以SRAM和MRAM为代表的通用近存计算架构。

通用近存计算架构：
采用同构众核的架构，每个存储计算核（MPU）包含计算引擎（Processing Engine, PE）、缓存（Cache）、控制（CTRL）与输入输出（Inout/Output, I/O）等，这里缓存可以是SRAM、MRAM或类似的高速随机存储器。

（1） SRAM存算一体

由于SRAM是二值存储器，二值MAC运算等效于XNOR累加运算，可以用于二值神经网络运算。

（2） DRAM存算一体

基于DRAM的存算一体设计主要利用DRAM单元之间的电荷共享机制[33,34]。

（3） RRAM/PCM/Flash多值存算一体

基于RRAM/PCM/Flah的多值存算一体方案的基本原理是利用存储单元的多值特性，通过器件本征的物理电气行为（例如基尔霍夫定律与欧姆定律）来实现多值MAC运算。每个存储单元可以看作一个可变电导/电阻,用来存储网络权重，当在每一行施加电流/电压（激励）时，每一列即可得到MAC运算的电压/电流值。

（4） RRAM/PCM/MRAM二值存算一体

基于RRAM/PCM/MRAM的二值存算一体主要有两种方案。第一种方案是利用辅助外围电路，跟上述SRAM存算一体类似，第二种方案是直接利用存储单元实现布尔逻辑计算。

‘叁’ 存储器芯片属于哪种集成电路

存储器芯片属于通用集成电路。
存储芯片是嵌入式系统芯片的概念在存储行业的具体应用。因此，无论是系统芯片还是存储芯片，都是通过在单一芯片中嵌入软件，实现多功能和高性能，以及对多种协议、多种硬件和不同应用的支持。
对存储行业而言，存储芯片主要以两种方式实现产品化：
1、ASIC技术实现存储芯片
ASIC(专用集成电路)在存储和网络行业已经得到了广泛应用。除了可以大幅度地提高系统处理能力，加快产品研发速度以外，ASIC更适于大批量生产的产品，根椐固定需求完成标准化设计。在存储行业，ASIC通常用来实现存储产品技术的某些功能，被用做加速器，或缓解各种优化技术的大量运算对CPU造成的过量负载所导致的系统整体性能的下降。
2、FPGA 技术实现存储芯片
FPGA（现场可编程门阵列）是专用集成电路（ASIC）中级别最高的一种。与ASIC相比，FPGA能进一步缩短设计周期，降低设计成本，具有更高的设计灵活性。当需要改变已完成的设计时，ASIC的再设计时间通常以月计算，而FPGA的再设计则以小时计算。这使FPGA具有其他技术平台无可比拟的市场响应速度。
新一代FPGA具有卓越的低耗能、快速迅捷（多数工具以微微秒-百亿分之一秒计算）的特性。同时，厂商可对FPGA功能模块和I/O模块进行重新配置，也可以在线对其编程实现系统在线重构。这使FPGA可以构建一个根据计算任务而实时定制软核处理器。并且，FPGA功能没有限定，可以是存储控制器，也可以是处理器。新一代FPGA支持多种硬件，具有可编程I/O，IP（知识产权）和多处理器芯核兼备。这些综合优点，使得FPGA被一些存储厂商应用在开发存储芯片架构的全功能产品。

‘肆’ 芯片存储数据的原理

一种是
sram
里面的单位是若干个开关组成一个触发器,
形成可以稳定存储
0,
1
信号,
同时可以通过时序和输入信号改变存储的值
另一种是dram,
主要是根据电容上的电量,
电量大时,
电压高表示1,
反之表示0
芯片就是有大量的这些单元组成的,
所以能存储数据
所谓程序其实就是数据.
电路从存储芯片读数据进来,
根据电路的时序还有电路的逻辑运算,
可以修改其他存储单元的数据

‘伍’ 芯片存储数据的原理是什么

1、 sram 里面的单位是若干个开关组成一个触发器, 形成可以稳定存储 0, 1 信号, 同时可以通过时序和输入信号改变存储的值。

2、dram, 主要是根据电容上的电量, 电量大时, 电压高表示1, 反之表示0
芯片就是有大量的这些单元组成的, 所以能存储数据。

所谓程序其实就是数据. 电路从存储芯片读数据进来, 根据电路的时序还有电路的逻辑运算, 可以修改其他存储单元的数据

‘陆’ 芯片 如何运算的

中央处理器（CPU，Central Processing Unit）是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。

中央处理器主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU，ArithmeTIc Logic Unit）和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus）。它与内部存储器（Memory）和输入/输出（I/O）设备合称为电子计算机三大核心部件。

CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上，用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此，从这个意义上说，CPU正是由晶体管组合而成的。简单而言，晶体管就是微型电子开关，它们是构建CPU的基石，你可以把一个晶体管当作一个电灯开关，它们有个操作位，分别代表两种状态：ON（开）和OFF（关）。这一开一关就相当于晶体管的连通与断开，而这两种状态正好与二进制中的基础状态“0”和“1”对应！这样，计算机就具备了处理信息的能力。

其实，所有电子设备都有自己的电路和开关，电子在电路中流动或断开，完全由开关来控制，如果你将开关设置为OFF，电子将停止流动，如果你再将其设置为ON，电子又会继续流动。晶体管的这种ON与OFF的切换只由电子信号控制，我们可以将晶体管称之为二进制设备。

如果能够将任意数字准确的用算盘上的珠子的状态变化进行表示，并且能正确的读出算盘上珠子状态所表示的数字，那就具备了使用算盘进行计算的入门要求。那么接下类我们详细了解一下cpu晶体管为什么会计算。

cpu晶体管为什么会计算

CPU的计算方式像算盘，算盘是打上多一个，打下来少一个，晶体管的开关用1和0表示，以二进制的方法来计算和读取结果，算盘则是直接数，表达方式不同而已，但无论是算盘或cpu计算，都不能直接乘除，只能加减，乘以几就加几次，除以几就减几次。

感谢数学和数学家，数学让这个世界变得逻辑透明，数学家让我们明白这一切，cpu的逻辑单元依靠改变电平高低显示0和1两个状态，当几十个乃至几亿个逻辑单元并排，就能依靠读取电平状态得到很大的二进制数据1100010101…001010，这是计算的基础，对于简单数学1+1或者2+（-1），按照二进制进位计算就好，复杂计算怎么办12345*54321，化乘法为加法，化除法为减法，ok，那更复杂的函数计算呢，感谢傅立叶变换，任何周期函数都可以看作是正余弦函数的叠加，原理不在这里解释，反正记住因为各种数学工具，平方开方微分积分，数据都能换成加法计算，当然，算法不同也决定了效率不同，这个是后话了，回到问题，cpu就是这么在集成电路里面掰手指，然后自然而然的给了21世纪新的发展动力

理解这个问题，首先你要具备一定的数电知识，CPU是由晶体管组成的，利用晶体管可以很轻易的搭建与门，或门，非门，这一点毋庸置疑吧，然后利用这些逻辑们就可以组成各种触发器，这一点也不用多解释，数电的基础内容，然后利用触发器进一步组成移位寄存器等，到这里，你就可以轻易的组建一个加法器，减法器了，数字用0，1表示，对应到电路中就是高电平和低电平，至于乘法和除法，最基本的运算单元也是加减法，到了这里，具备了基本的四则运算，也就具备了信息处理能力，无非就是用一定的规则组成成不同的0和1，当你动手焊接出一个加法器的时候，你就彻底明白了。

计算是对人来说的，晶体管才不会知道什么叫计算，他们只有两种状态，高电平和低电平，也就是通常所说的0和1，晶体管通过不同的组合形成大的输入输出元件，这些元件再通过组合形成逻辑电路，这就说我们说的运算基础，逻辑电路再组合就形成运算电路，运算电路集成到一起形成CPU，再配合时钟，就是我们所说的计算！所以计算是对整个CPU来说的，不是单一的晶体管！

‘柒’ 芯片是分为储存、充电等类型吗

芯片就是一种集成电路，它由大量的晶体管构成，芯片的也分为多种类型，芯片可以分为以下几类：

1.计算机芯片：如GPU、CPU、MCU、AI等用做计算分析的芯片；

2.存储芯片：如DRAM、SDRAM，ROM和NAND等用作数据存储的芯片；

3.通信芯片：如蓝牙、WiFi、USB接口、以太网接口、HDMI等用于数据传输的芯片；

4.感知芯片：如MEMS、麦克风、摄像头等用来感知外部世界的芯片。

5.能源供给：如电源芯片、DC—AC等用于能源供给的芯片。

‘捌’ 存储芯片是什么材料做的

对存储行业而言，存储芯片主要以两种方式实现产品化：
1、ASIC技术实现存储芯片
ASIC(专用集成电路)在存储和网络行业已经得到了广泛应用。除了可以大幅度地提高系统处理能力，加快产品研发速度以外，ASIC更适于大批量生产的产品，根椐固定需求完成标准化设计。在存储行业，ASIC通常用来实现存储产品技术的某些功能，被用做加速器，或缓解各种优化技术的大量运算对CPU造成的过量负载所导致的系统整体性能的下降。
2、FPGA 技术实现存储芯片
FPGA（现场可编程门阵列）是专用集成电路（ASIC）中级别最高的一种。与ASIC相比，FPGA能进一步缩短设计周期，降低设计成本，具有更高的设计灵活性。当需要改变已完成的设计时，ASIC的再设计时间通常以月计算，而FPGA的再设计则以小时计算。这使FPGA具有其他技术平台无可比拟的市场响应速度。
新一代FPGA具有卓越的低耗能、快速迅捷（多数工具以微微秒-百亿分之一秒计算）的特性。同时，厂商可对FPGA功能模块和I/O模块进行重新配置，也可以在线对其编程实现系统在线重构。这使FPGA可以构建一个根据计算任务而实时定制软核处理器。并且，FPGA功能没有限定，可以是存储控制器，也可以是处理器。新一代FPGA支持多种硬件，具有可编程I/O，IP（知识产权）和多处理器芯核兼备。这些综合优点，使得FPGA被一些存储厂商应用在开发存储芯片架构的全功能产品。

‘玖’ 存储芯片是主动件吗

是。
主动器件或称为有源器件，是指电路中含有放大控制元（如半导体三极管、MOS管等）的电路器件。常用器件有：CPU、运算放大器、存储器、FPGA、CPLD等。被动器件或称为无源器件，是指电路中不含有放大控制元（如半导体三极管、MOS管等）的电路器件。常用器件有：声表面波滤波器、集成EMC电路、集成电阻阵列、无源传感器等。

‘拾’ 芯片就是某种存储介质，存储了各种指令,对吗

硅板上集合多种电子元器件实现某种特定功能的电路模块。不能叫某种存储介质，凡是在很少体积内集合了强大的电路功能，不管他是存储用的，运算用的，就算是一块稳压用的，都可以叫做芯片。