数字电路存储器原理
一、存储器概述
数字电路中的存储器是用于存储数字信息（数据和程序）的电路或设备。它在现代电子设备中起着至关重要的作用，从我们日常使用的手机、电脑到工业控制系统等都离不开存储器。
二、基本存储单元
1.锁存器（Latch）
原理：锁存器是一种能够存储一位信息的基本电路。以最基本的RS锁存器为例，它由两个交叉耦合的或非门（或者与非门）组成。当输入信号S（置位端）为高电平，R（复位端）为低电平时，输出Q被置为高电平；当S为低电平，R为高电平时，Q被复位为低电平。当S和R同时为低电平时，锁存器保持之前的状态。
举例：在简单的电子抢答器电路中可以用到锁存器。假设抢答器有多个按钮，当一个选手按下按钮时，这个信号需要被锁存，以防止其他选手随后的抢答信号干扰。这里的锁存器就起到了锁定第一个有效抢答信号的作用。
2.触发器（FlipFlop）
原理：触发器是在锁存器的基础上发展而来的，它是一种能够在时钟信号（CLK）的控制下存储一位信息的电路。例如D触发器，在时钟信号的上升沿（或者下降沿），输入D的值被传送到输出Q。它克服了锁存器电平触发可能存在的不稳定问题。
举例：在数字计数器电路中，每来一个时钟脉冲，计数器需要准确地更新计数值。D触发器可以用来存储计数器的每一位数值，在时钟信号的控制下稳定地进行计数操作。
三、存储器的分类
1.按存储介质分类
半导体存储器
原理：半导体存储器利用半导体器件（如晶体管）的特性来存储数据。例如，静态随机存取存储器（SRAM）基于双稳态电路来存储数据，只要电源不断电，数据就可以一直保存。而动态随机存取存储器（DRAM）则是利用电容来存储电荷，以表示数据0和1。由于电容存在漏电现象，所以需要定期刷新（重新写入数据）来保持数据的正确性。
举例：电脑的内存（RAM）大多采用DRAM，因为它可以实现较高的存储密度，能够在有限的空间内提供较大的存储容量。而在一些高速缓存（Cache）中则常用SRAM，因为它的读写速度非常快，能够满足CPU快速访问数据的需求。
磁存储器
原理：磁存储器是利用磁性材料的磁化方向来存储数据的。例如硬盘，它通过磁头在盘片的磁性涂层上写入和读取数据。当磁头将磁性涂层的某个区域磁化到一个方向时表示1，磁化到相反方向时表示0。
举例：在个人电脑中，硬盘是主要的磁存储器设备。用户存储的文件、操作系统等数据都保存在硬盘上。由于硬盘可以提供大容量的存储，所以适合长期保存大量的数据。
光存储器
原理：光存储器利用激光在光盘的记录层上写入和读取数据。例如CDROM（只读光盘），在制造过程中，通过激光将数据以坑洼的形式记录在光盘的反射层上。读取时，激光照射到光盘上，根据反射光的强度来识别数据0和1。
举例：在早期的计算机软件发行中，CDROM被广泛使用。用户购买软件光盘，将光盘插入光驱中就可以安装软件。
2.按功能分类
随机存取存储器（RandomAccessMemory，RAM）
原理：RAM允许在任何时候以几乎相同的速度对存储单元进行读写操作。它的地址线用于选择要访问的存储单元，数据线用于传输数据。
举例：在计算机运行程序时，程序和数据都被加载到RAM中。因为CPU需要快速地随机访问这些数据来执行程序指令。如果RAM容量不足，计算机的运行速度就会受到影响。
只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）
原理：ROM中的数据在制造过程中或者一次性写入后就不能被修改。它主要用于存储固定不变的程序或数据，如计算机的BIOS（基本输入输出系统）。BIOS是一组固化在ROM中的程序，计算机开机时首先运行BIOS程序来进行硬件自检等操作。
举例：在一些嵌入式系统中，如智能家电的控制器，ROM用于存储控制程序。这些程序是固定的，不需要用户修改，所以采用ROM可以保证程序的稳定性和安全性。
四、存储器的读写操作
1.读操作
原理：对于半导体存储器，在读操作时，首先将存储单元的地址通过地址线输入到存储器芯片中。然后，存储器内部的译码电路会根据地址选中相应的存储单元。被选中存储单元中的数据通过数据线输出到外部电路。
举例：在电脑读取内存中的数据时，CPU通过地址总线发送要读取数据的内存地址，内存芯片根据这个地址找到对应的存储单元，然后将数据通过数据总线传送给CPU。
2.写操作
原理：在写操作时，地址线输入要写入数据的存储单元地址，同时数据线将需要写入的数据传输到存储器芯片中。然后，存储器内部的写入电路将数据写入到被选中的存储单元中。对于DRAM来说