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  • 随机存取存储器

    2020-11-14 16:29:27
    RAM是智能卡存储器的一部分,在会话期间,可以对其中的数据进行存储与修改。存取的次数是不限的。BAM需要加电运行,那怕只是瞬间关闭电源,BAM中的内容就不再存在了。  一个RAM单元包含着数个晶体管,其相互连接...
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  • 什么是DRAM?...动态随机存取存储器(DRAM)是一种特定类型的随机存取存储器,它允许以较低的成本获得更高的密度。笔记本电脑和台式机中的内存模块使用DRAM。DRAM与SRAM其他类型的存储器,如SRAM、...

    什么是DRAM?

    内存是计算机运行的基础。当与CPU结合使用时,可以运行指令集(程序)和存储工作数据。随机存取存储器(RAM)是众所周知的存储器类型,因为它能够以大致相同的时间延迟访问存储器中的任何位置。动态随机存取存储器(DRAM)是一种特定类型的随机存取存储器,它允许以较低的成本获得更高的密度。笔记本电脑和台式机中的内存模块使用DRAM。

    DRAM与SRAM

    其他类型的存储器,如SRAM、MRAM和Flash。简而言之,DRAM代表动态随机存取存储器,SRAM代表静态随机存取存储器。最大的区别是DRAM使用电容器,而SRAM不使用电容器,尽管还有一些考虑因素,如不同的处理、不同的速度和开发人员的不同成本。

    DRAM工作原理

    DRAM由RobertDennard于1966年在IBM发明,其工作原理与其他类型的内存大不相同。DRAM中的基本存储单元由两个元件组成:晶体管和电容器。当需要将一个位放入存储器时,晶体管用于对电容器充电或放电。充电电容表示逻辑高或“1”,而放电电容表示逻辑低或“0”。充电/放电通过字线和位线完成,如图1所示。

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    图1.在DRAM中,位存储为电容器上是否存在电荷

    在读或写期间,字线变高,晶体管将电容器连接到位线。位线上的任何值(“1”或“0”)都会从电容器中存储或检索。存储在每个电容器上的电荷太小而无法直接读取,而是由称为感测放大器的电路测量。传感器放大器检测电荷的微小差异并输出相应的逻辑电平。从位线读取的动作迫使电荷流出电容器。因此,在DRAM中,读取是破坏性的。为了解决这个问题,需要进行一种称为预充电的操作,将从位线读取的值放回电容器中。

    同样有问题的是,随着时间的推移,电容器会泄漏电荷。因此,为了保持存储在内存中的数据,必须定期刷新电容器。刷新就像读取一样,确保数据永不丢失。这就是DRAM从DRAM单元上的电荷获得“动态”名称的地方,每隔一段时间就会动态刷新一次。与SRAM(静态RAM)形成对比,后者不需要刷新就可以保持其状态。

    DRAM组织方式

    根据应用,DRAM可以有不同的形式。图2显示了包含多个板载DRAM芯片的DIMM(双列直插式内存模块)。

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    图2.包含许多DRAM芯片的1GB DIMM

    此DIMM包含1 GB内存,但请注意贴纸上印有“2Rx8”。2R表示该模块的rank为2,而x8(读作“8”)表示来自每个DRAM芯片的数据的输出宽度。rank是可单独寻址的一组DRAM。在这种情况下,一个rank是一组四个DRAM芯片。由于共有8个(前/后),所以有2个rank。DRAM模块的rank是DIMM中组织的最高级别。在此之下,每个芯片被组织成许多存储体和包含行和列的内存阵列。图3显示了具有四个存储体的DRAM芯片。

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    图3.具有四个存储体的DRAM芯片

    每个bank独立运行。这意味着读取,写入和预充电都可以在一个bank完成,而不会影响另一个bank。

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  • 电阻式随机存取存储器中的材料问题概述
  • 随机存取存储器(RAM)

    千次阅读 2020-04-17 20:09:49
    随机存取存储器(RAM)

    随机存取存储器

    随机存取存储器(英语:Random Access Memory,缩写:RAM),也叫主存,是与CPU直接交换数据的内部存储器。它可以随时读写(刷新时除外),而且速度很快,通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储介质。RAM工作时可以随时从任何一个指定的地址写入(存入)或读出(取出)信息。它与ROM的最大区别是数据的易失性,即一旦断电所存储的数据将随之丢失。RAM在计算机和数字系统中用来暂时存储程序、数据和中间结果。

    1 简介

    存储器是数字系统中用以存储大量信息的设备或部件,是计算机和数字设备中的重要组成部分。存储器可分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两大类。
    随机存取存储器(RAM)既可向指定单元存入信息又可从指定单元读出信息。任何RAM中存储的信息在断电后均会丢失,所以RAM是易失性存储器。
    ROM为只读存储器,除了固定存储数据、表格、固化程序外,在组合逻辑电路中也有着广泛用途。

    2 特点
    1. 随机存取
      所谓“随机存取”,指的是当存储器中的数据被读取或写入时,所需要的时间与这段信息所在的位置或所写入的位置无关。相对的,读取或写入顺序访问(Sequential Access)存储设备中的信息时,其所需要的时间与位置就会有关系。它主要用来存放操作系统、各种应用程序、数据等。
      当RAM处于正常工作时,可以从RAM中读出数据,也可以往RAM中写入数据。与ROM相比较,RAM的优点是读/写方便、使用灵活,特别适用于经常快速更换数据的场合。
    2. 易失性
      当电源关闭时,RAM不能保留数据。如果需要保存数据,就必须把它们写入一个长期的存储设备中(例如硬盘)。
      RAM的工作特点是通电后,随时可在任意位置单元存取数据信息,断电后内部信息也随之消失。
    3. 对静电敏感
      正如其他精细的集成电路,随机存取存储器对环境的静电荷非常敏感。静电会干扰存储器内电容器的电荷,引致数据流失,甚至烧坏电路。故此触碰随机存取存储器前,应先用手触摸金属接地。
    4. 访问速度
      现代的随机存取存储器几乎是所有访问设备中写入和读取速度最快的,存取延迟和其他涉及机械运作的存储设备相比,也显得微不足道。
    5. 需要刷新(再生)
      现代的随机存取存储器依赖电容器存储数据。电容器充满电后代表1(二进制),未充电的代表0。由于电容器或多或少有漏电的情形,若不作特别处理,数据会渐渐随时间流失。刷新是指定期读取电容器的状态,然后按照原来的状态重新为电容器充电,弥补流失了的电荷。需要刷新正好解释了随机存取存储器的易失性。
    3 组成

    RAM由存储矩阵、地址译码器、读/写控制器、输入/输出、片选控制等几部分组成。

    1. 存储矩阵。如图所示,RAM的核心部分是一个寄存器矩阵,用来存储信息,称为存储矩阵。
    2. 地址译码器。地址译码器的作用是将寄存器地址所对应的二进制数译成有效的行选信号和列选信号,从而选中该存储单元。
    3. 读/写控制器。访问RAM时,对被选中的寄存器进行读操作还是进行写操作,是通过读写信号来进行控制的。读操作时,被选中单元的数据经数据线、输入/输出线传送给CPU(中央处理单元);写操作时,CPU将数据经输入/输岀线、数据线存入被选中单元。
    4. 输入/输出。RAM通过输入/输岀端与计算机的CPU交换数据,读出时它是输岀端,写入时它是输入端,一线两用。由读/写控制线控制。输入/输出端数据线的条数,与一个地址中所对应的寄存器位数相同,也有的RAM芯片的输入/输出端是分开的。通常RAM的输出端都具有集电极开路或三态输出结构。
    5. 片选控制。由于受RAM的集成度限制。一台计算机的存储器系统往往由许多RAM组合而成。CPU访问存储器时,一次只能访问RAM中的某一片(或几片),即存储器中只有一片(或几片)RAM中的一个地址接受CPU访问,与其交换信息,而其他片RAM与CPU不发生联系,片选就是用来实现这种控制的。通常一片RAM有一根或几根片选线,当某一片的片选线接入有效电平时,该片被选中,地址译码器的输出信号控制该片某个地址的寄存器与CPU接通;当片选线接入无效电平时,则该片与CPU之间处于断开状态。
    3 类别

    根据存储单元的工作原理不同, RAM分为静态RAM和动态RAM。

    1. 静态随机存储器(SRAM)
      静态存储单元是在静态触发器的基础上附加门控管而构成的。因此,它是靠触发器的自保功能存储数据的。SRAM存放的信息在不停电的情况下能长时间保留,状态稳定,不需外加刷新电路,从而简化了外部电路设计。但由于SRAM的基本存储电路中所含晶体管较多,故集成度较低,且功耗较大。
    2. 动态随机存储器(DRAM)
      DRAM利用电容存储电荷的原理保存信息,电路简单,集成度高。由于任何电容都存在漏电,因此,当电容存储有电荷时,过一段时间由于电容放电会导致电荷流失,使保存信息丢失。解决的办法是每隔一定时间(一般为2ms)须对DRAM进行读出和再写入,使原处于逻辑电平“l”的电容上所泄放的电荷又得到补充,原处于电平“0”的电容仍保持“0”,这个过程叫DRAM的刷新.
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  • 什么是DRAM?...动态随机存取存储器(DRAM)是一种特定类型的随机存取存储器,它允许以较低的成本获得更高的密度。笔记本电脑和台式机中的内存模块使用DRAM。DRAM与SRAM其他类型的存储器,如SRAM、MRAM和...

    什么是DRAM?

    内存是计算机运行的基础。当与CPU结合使用时,可以运行指令集(程序)和存储工作数据。随机存取存储器(RAM)是众所周知的存储器类型,因为它能够以大致相同的时间延迟访问存储器中的任何位置。动态随机存取存储器(DRAM)是一种特定类型的随机存取存储器,它允许以较低的成本获得更高的密度。笔记本电脑和台式机中的内存模块使用DRAM。

    DRAM与SRAM

    其他类型的存储器,如SRAM、MRAM和Flash。简而言之,DRAM代表动态随机存取存储器,SRAM代表静态随机存取存储器。最大的区别是DRAM使用电容器,而SRAM不使用电容器,尽管还有一些考虑因素,如不同的处理、不同的速度和开发人员的不同成本。

    DRAM工作原理

    DRAM由RobertDennard于1966年在IBM发明,其工作原理与其他类型的内存大不相同。DRAM中的基本存储单元由两个元件组成:晶体管和电容器。当需要将一个位放入存储器时,晶体管用于对电容器充电或放电。充电电容表示逻辑高或“1”,而放电电容表示逻辑低或“0”。充电/放电通过字线和位线完成,如图1所示。

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    图1.在DRAM中,位存储为电容器上是否存在电荷

    在读或写期间,字线变高,晶体管将电容器连接到位线。位线上的任何值(“1”或“0”)都会从电容器中存储或检索。存储在每个电容器上的电荷太小而无法直接读取,而是由称为感测放大器的电路测量。传感器放大器检测电荷的微小差异并输出相应的逻辑电平。从位线读取的动作迫使电荷流出电容器。因此,在DRAM中,读取是破坏性的。为了解决这个问题,需要进行一种称为预充电的操作,将从位线读取的值放回电容器中。

    同样有问题的是,随着时间的推移,电容器会泄漏电荷。因此,为了保持存储在内存中的数据,必须定期刷新电容器。刷新就像读取一样,确保数据永不丢失。这就是DRAM从DRAM单元上的电荷获得“动态”名称的地方,每隔一段时间就会动态刷新一次。与SRAM(静态RAM)形成对比,后者不需要刷新就可以保持其状态。

    DRAM组织方式

    根据应用,DRAM可以有不同的形式。图2显示了包含多个板载DRAM芯片的DIMM(双列直插式内存模块)。

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    图2.包含许多DRAM芯片的1GB DIMM

    此DIMM包含1 GB内存,但请注意贴纸上印有“2Rx8”。2R表示该模块的rank为2,而x8(读作“8”)表示来自每个DRAM芯片的数据的输出宽度。rank是可单独寻址的一组DRAM。在这种情况下,一个rank是一组四个DRAM芯片。由于共有8个(前/后),所以有2个rank。DRAM模块的rank是DIMM中组织的最高级别。在此之下,每个芯片被组织成许多存储体和包含行和列的内存阵列。图3显示了具有四个存储体的DRAM芯片。

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    图3.具有四个存储体的DRAM芯片

    每个bank独立运行。这意味着读取,写入和预充电都可以在一个bank完成,而不会影响另一个bank。

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    https://www.eetoday.com/application/consume/95474.html

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  • 随机存取存储器 静态随机存取存储器SRAM 基本单元电路结构 存储0和1信号的方式:T1~T4双稳态触发器,不移丢失或者是损耗,双稳态触发器的左端保持输入信号的非,右端保存原输入信号 移码驱动方式:重合法——分别...

    随机存取存储器

    静态随机存取存储器SRAM
    • 基本单元电路结构
      在这里插入图片描述
    • 存储0和1信号的方式:T1~T4双稳态触发器,不移丢失或者是损耗,双稳态触发器的左端保持输入信号的非,右端保存原输入信号
    • 移码驱动方式:重合法——分别通过行地址和列地址的联合选中才能输出,每一份存储单元都对应一个行列地址坐标(行地址X,列地址Y)
    • T5和T6是行地址选择开关
      • 当接通的时候,对应的信号可以通过两端分别经过行选择开关输出到列选择开关终止
    • T7和T8是列地址选择开关
      • 当开关接通时,允许数据从双稳态触发器两端输出,经过行地址选择器,再通过列地址选择器,实现最终的输出
    • 读写开关,通过输入对应的读写控制信号选择是否打开,通过数据。
    • 总结:
      • 一个SRAM的基本单元需要由8个电路基本元件构成
    静态芯片举例——Intel2114外特性

    在这里插入图片描述

    • WE\overline{WE}读写控制线
    • CS\overline{CS}片选线,芯片之间会相互组合,形成更大容量的存储芯片
    • A0~A9:地址线,总共十根,对应210种组合,说明有210个存储单元
    • I/O1~I/O4:数据线,每一个存储单元有四位数据
    内部存储单元排列方式

    在这里插入图片描述

    • 一个芯片有212位数据,将之分成64X64的矩阵排列,总共有10根地址线
      • 行地址,64中四种情况,对应6根地址线,
      • 列地址,由剩下的四根地址线决定,共16情况,分别是0到15。将64个列地址平均分为4组,0~15第一组,16 ~ 31第二组,32 ~ 47第三组,48 ~ 63第四组。
      • 读取方式
        在这里插入图片描述
        * 输入000000 作为行地址,决定的是第0行进行输出,输入0000作为列地址,决定输出每一组的第0列,对应就是第0列,第16列,第32列,第48列,对外进行输出,造成了每一次地址输出四位数据。
    动态随机存取存数器DRAM
    • 基本单元电路结构:

      • 三管DRAM
        在这里插入图片描述
    • 电容Cg:最为存储单元,存储0和1信息,有电是1,没电是0

    • T3:由写选择线进行控制,控制写数据,

    • T2:由读选择线进行控制,控制读数据

    • T1:由Cg存储的信号决定
      * 有电时,T1打开,在T2读开关打开的情况下,读数据线读的是低电位0
      * 没电时,T1关闭,在T2读开关打开的情况下,都数据线读的是Vdd高电位,输出是1
      * 总结:读数据线,读出的数据总归是与真实的数据相反,电容内存的是0,读出是1;电容内存的是1,读出就是0

    • 总结:一个动态的随机存取存储器DRAM是由三个基本电路元件构成(不算电容),耗电量极小

    三管DRAM芯片举例——Intel 1103

    在这里插入图片描述

    • 1Kx1的存储芯片,采用重用法的译码方式,行地址和列地址分别占用5根地址线。
    • 每一个列存储单元有一根都数据线和一根写数据线,当被选中时进行读写输出
    • 刷新放大器:由于电容随着时间推移会出现漏电的状况,本身电量值减少,通过放大器恢复原来的信号。

    DRAM和SRAM的对比

    分类 存储0和1信号量的原理 芯片引脚数量 集成度 功耗 速度 价格 作用
    SRAM(静态随机存储器) 双稳态触发器 数量多 低,体积较大 由于内部结构复杂,输入输出都要长时间运转大量的部件,功耗大 速度快(几位地址,就相应的有几根地址线) 结构复杂,要求部件多,价格高 作为高速缓存(由于速度快)
    DRAM(动态随机存储器) 电容的充放电 数量少 高,体积较小` 内部结构较为简单,输入输出运转部件较少,功耗较小 速度慢(内部寻址线少于地址线,需要寄存器进行转换) 结构简单,要求部件少,价格低 作为主存(速度慢,结构简单,容量大)
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    2010-09-25 20:37:00
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