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  • 铁电随机存储器(FRAM) FRAM的核心技术是铁电晶体材料。这一特殊材料使得铁电存储产品同时拥有随机存取存储器(RAM)和非易失性存储产品的特性。 当一个电场被加到铁电晶体时,中心原子顺着电场的方向在晶体里移动。当...

    新型的存储器既具有RAM的优点,又有非失易失性特征,同时克服了非易失性写入速度慢且写入次数有限等缺点。

    铁电随机存储器(FRAM)
    FRAM的核心技术是铁电晶体材料。这一特殊材料使得铁电存储产品同时拥有随机存取存储器(RAM)和非易失性存储产品的特性。

    当一个电场被加到铁电晶体时,中心原子顺着电场的方向在晶体里移动。当原子移动时,它通过一个能量壁垒,从而引起电荷击穿。内部电路感应到电荷击穿并设置存储器。移去电场后,中心原子保持不动,存储器的状态也得以保存FRAM存储器不需要定时刷新,掉电后数据立即保存,它速度很快,且不容易写坏。

    FRAM存储器技术和标准的CMOS制造工艺相兼容。铁电薄膜被放宇CMOS衬层之上,并置于两电极之间,使用金属互连并钝化后完成铁电制造过程。

    FM1808外部引脚FRAM产品有两种基本形式,一种是并行结构,一种是申行结构。并行结构的FRAM与容量相同的sram芯片引脚兼容,串行结构的FRAM与同容量的串行EEPROM引脚兼容。

    1.非易失性:掉电后数据能保存10年,所有产品都是工业级
    2.擦写次数多5V供电的FRAM的擦写次数100亿次低电压的FRAM的擦写次数为1亿亿次
    3.速度快串口总线的FRAM的CLK的频率高达20M并且没有10MS的写的等待周期并口的访问速度70NS
    4.功耗低静态电流小于10UA读写电流小于150UA.

    磁性随机存储器(MRAM)
    MRAM工作的基本原理与硬盘驱动器类似,与在硬盘上存储数据一样,数据以磁性的方商为依据,存储为0或1。它存储的数据具有永久性,直到被外界的磁场影响,才会改变这个磁性数据。因为运用磁性荐储数据,所以MRAM在容童成本上有了很大的降低。

    但是MRAM的磁介质与硬盘有着很大的不同。它的磁密度要大得多,也相当薄,因此产生的自感和阻尼要少得多,这也是MRAM速度天天快于硬盘的重要原因。当进行读写操作时,MRAM中的磁极方问控制单元会使用相反的磁力方向,以使数据流水线能同时进行读写操作,不延误时间。

    与面前流行的DDR或是RDRAM相比,MRAM的优势依然明显。除了非易失性外,仅在速度、功耗和体积上,MRAM也有较大的优势。

    256KB MRAM的通用存储器芯片,其结构是16KB×16,读写周期小于50ns,在3伏特电压下读功耗为24mW。随着技术的不断革新,芯片存储能力将进一步提升,而读写周期将控制在10ns以内,功耗将小于8mW。

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  • 只读存储器和随机存储器的主要区别是Rom中的信息是固化的写入之后不会改变,而RAM可读可写但掉电后信息丢失。随机存储器RAM:这类存储器可以读出数据,也可以写入数据,用于存放正在机算机中运行的程序和数据,缺点...

    大家好,我是时间财富网智能客服时间君,上述问题将由我为大家进行解答。

    只读存储器和随机存储器的主要区别是Rom中的信息是固化的写入之后不会改变,而RAM可读可写但掉电后信息丢失。

    随机存储器RAM:这类存储器可以读出数据,也可以写入数据,用于存放正在机算机中运行的程序和数据,缺点是当计算机断电后数据和程序将被丢失。

    只读存储器ROM:存储器中的程序和数据一旦写入后就不能改变,所以其内容是固定的,只能读出而不能写入,用于存放固定不变的程序和数据表格,如监控程序,操作系统固化程序。

    内存(Memory)也被称为内存储器,其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据,以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中,CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算,当运算完成后CPU再将结果传送出来,内存的运行也决定了计算机的稳定运行。 内存是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。

    在计算机的组成结构中,有一个很重要的部分,就是存储器。存储器是用来存储程序和数据的部件,对于计算机来说,有了存储器,才有记忆功能,才能保证正常工作。存储器的种类很多,按其用途可分为主存储器和辅助存储器,主存储器又称内存储器(简称内存,港台称之为记忆体)。

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  • 随机存储器ram的特点

    2020-07-20 16:52:46
    本文主要介绍了一下关于随机存储器ram的特点。
  • 本文主要讲了随机存储器和只读存储器的区别。
  • 随机存储器.OLB

    2019-06-30 13:28:44
    随机存储器 cadence capture OrCAD 原理图符号 DRAM_BGA/VFBGA/TFBGA54_IS42 DRAM_TSOP54_MT48LC SRAM_BGA/VFBGA/TFBGA48 SRAM_TSOP44_IS61WV25616 IS42/45SM/RM/VM16200D MT48LC16M16A2 IS61/64WV25616/BGA48 IS61...
  • 该移动快速循环随机存储器是一种伪静态随机存储器(PSRAM),在富士通快速循环随机存储器的核心技术的基础上带有一个静态存储器接口,可以实现高速运算和低电耗,非常适用于手机等各种移动应用。 该新款移动快速循环...
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  • 富士通铁电随机存储器FRAM技术资料
  • 10半导体随机存储器

    2021-04-14 18:30:33
    半导体随机存储器 Cache 由SRAM实现,主存储器由DRAM实现; 它们都属于易失性存储器,只要电源被切断,原来保存的信息便会丢失. 一. SRAM 和DRAM (一). SRAM的工作原理 存储元–>存储单元---->存储体 静态随机...

    半导体随机存储器

    Cache 由SRAM实现,主存储器由DRAM实现; 它们都属于易失性存储器,只要电源被切断,原来保存的信息便会丢失.

    一. SRAM 和DRAM

    (一). SRAM的工作原理

    存储元–>存储单元---->存储体

    静态随机存储器的存储元是用==双稳态触发器(六晶体管MOS)==来记忆信息的,因此即使信息被读出后,它仍保持其原状态而不需要再生(非破坏性读出)

    SRAM的存取速度快,但集成度低,功耗较大,所以一般用来组成高速缓冲存储器

    (二). DRAM的工作原理

    动态随机存储器是利用存储元电路中栅极电容上的电荷来存储信息的,DRAM的基本存储元通常只使用一个晶体管,所以它比SRAM的密度要高很多.DRAM采用地址复用技术,地址线是原来的1/2,地址信号分行,列两次传送.

    DRAM具有容易集成,价位低,容量大和功耗低等优点, 但DRAM的存取速度比SRAM的慢, 一般用来组成大容量的主存系统.

    DRAM电容上的电容一般只能维持1~2ms,因此即使电源不断电,信息也会自动消失,为此,每隔一定时间必须刷新,通常取2ms,称为刷新周期.常用的刷新方式有3种:

    1. 集中刷新:指在一个刷新周期内,利用一段固定的时间,依次对存储器的所有行进行逐一再生,再此期间停止对存储器的读写操作,称为"死时间", 又称访存"死区", 优点是读写操作时不受刷新工作的影响,缺点是在集中刷新期间(死区)不能访问存储器

    2. 分散刷新:把对每行的刷新分散到各个工作周期中,这样,一个存储器的系统工作周期分为两部分:前半部分用于正常读,写或保持,后半部分用于刷新.这种刷新方式增加了系统的存取周期,如存储芯片的存取周期是0.5μs,则系统的存取周期是1μs.优点是没有死区,缺点是加长了系统的存取周期,降低了整机的速度

    3. 异步刷新:异步刷新是前两种方法的结合,它既可以缩短"死时间", 又能充分利用最大刷新间隔为2ms的特点,具体做法是将刷新周期除以行数,得到两次刷新操作之间的时间间隔t,利用逻辑电路每隔时间t产生一次刷新请求,这样可以避免使CPU连续等待过长的时间,而且减少了刷新次数,从根本上提高了整机的工作效率

    DRAM的刷新需要注意以下问题:

    1. 刷新对CPU是透明的,即刷新不依赖于外部的访问
    2. 动态RAM的刷新单位是行,由芯片内部自动生成行地址
    3. 刷新操作类似于读操作,但又有所不同
    4. 刷新时不需要选片,即整个存储器中的所有芯片同时被刷新

    (三). 存储器芯片的内部结构

    存储器芯片存储体,I/O读写电路,地址译码和控制电路等部分组成

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    1. 存储体(存储矩阵): 存储体是存储单元的集合,它由行选择线(X)和列选择线(Y)来选择所访问单元,存储体的相同行,列上的位同时被读出或写入
    2. 地址译码器:用来将地址转换为译码输出线上的高电平,以便驱动相应的读写电路
    3. I/O控制电路,用以控制被选中的单元的读出或写入,具有放大信息的作用
    4. 片选控制信号,单个芯片容量太小,往往满足不了计算机对存储器容量的要求,因此需要用一定数量的芯片进行存储器的扩展.在访问某个字时,必须"选中"该存储字所在的芯片,而其他芯片不被"选中", 因此需要有片选控制信号
    5. 读/写控制信号.根据CPU给出的是读命令还是写命令,控制被选中单元进行读或写

    (四). 存储器的读,写周期

    1. RAM的读周期

      从给出有效地址开始,到读出所选中单元的内容并在外部数据总线上稳定地出现所需的时间,称为读出时间(tA).地址片选信号 C S ‾ \overline{\mathrm{CS}} CS必须保持到数据稳定输出, t C O t_{\mathrm{CO}} tCO为片选的保持时间,在读周期中 W E ‾ \overline{\mathrm{WE}} WE为高电平.RAM芯片的读周期的时序图如下图

      读周期和读出时间是两个不同的概念,读周期时间( t R C t_{\mathrm{RC}} tRC)表示存储芯片进行两次连续读操作时所必须间隔的时间,它总是大于等于读出时间

      [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-74BR0baR-1618396212467)(C:\Users\93623\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210412142427482.png)]

    2. RAM的写周期

      要实现写操作,要求片选信号 C S ‾ \overline{\mathrm{CS}} CS和写命令信号 W E ‾ \overline{\mathrm{WE}} WE必须都为低电平.为使数据总线上的信息能够可靠地写入存储器,要求 C S ‾ 信 号 和 \overline{\mathrm{CS}}信号和 CS W E ‾ \overline{\mathrm{WE}} WE信号相"与"的宽度至少为tW

      为了保证在地址变化期间不会发生错误写入而破坏存储器的内容, W E ‾ \overline{\mathrm{WE}} WE信号在地址变化期间必须为高电平.为了保证有效数据的可靠写入,地址有效的时间至少应为 t W C = t A W + t W + t WR  t_{\mathrm{WC}}=t_{\mathrm{AW}}+t_{\mathrm{W}}+t_{\text {WR }} tWC=tAW+tW+tWR . 为了保证在 W E ‾ \overline{\mathrm{WE}} WE C S ‾ \overline{\mathrm{CS}} CS变为无效前能把数据可靠地写入,要求写入的数据必须在 t D W t_{\mathrm{DW}} tDW以前在数据总线上已经稳定,RAM芯片的写周期时序图如下:

      [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-10Vh7LwP-1618396212472)(C:\Users\93623\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210412144127824.png)]

    3. SRAM和DRAM的比较

      [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QlNtqzvQ-1618396212473)(C:\Users\93623\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210412144723554.png)]

    二. 只读存储器

    1. 只读存储器(ROM)的特点

      ROM和RAM都是支持随机存取的存储器,其中SRAM和DRAM均为易失性半导体存储器.而ROM中一旦有了信息,就不能轻易改变,即使断电也不会丢失

      • 结构简单,位密度比可读写存储器的高
      • 具有非易失性,所以可靠性高
    2. ROM的类型

      根据制造工艺的不同分类

      1. 掩模式只读存储器

        MROM的内容由半导体制造厂按用户提出的要求在芯片的生产过程中直接写入,写入以后任何人都无法改变其内容,优点是可靠性高,集成度高,价格便宜,缺点是灵活性差

      2. 一次可编程只读存储器

        PROM是可以实现一次性编程的只读存储器.允许用户利用专门的设备(编程器)写入自己的程序,一旦写入,内容就无法改变

      3. 可擦除可编程只读存储器

        EPROM不仅可以由用户利用编程器写入信息,而且可以对其内容进行多次改写,需要修改EPROM的内容时,先将其全部内容擦除,然后编程,EPROM又可分为两种,即紫外线擦除(UVEPROM)和电擦除( E 2 P R O M E^{2} P R O M E2PROM).EPROM虽然既可读又可写,但它不能取代RAM,因为EPROM的编程次数有限,且写入时间过长

      4. 闪速存储器

        Flash Memory是在EPROM与 E 2 P R O M E^{2} P R O M E2PROM的基础上发展起来的,其主要特点是既可在不加电的情况下长期保存信息,又能在线进行快速擦除与重写.闪速存储器既有EPROM的价格便宜,集成度高的优点,又有 E 2 P R O M E^{2} P R O M E2PROM电可擦除重写的特点,且擦除重写的速度快

      5. 固态硬盘(Solid State Drives, SSD)

        基于闪存的固态硬盘是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘,由==控制单元和存储单元(FLASH芯片)==组成.保留了Flash Memory长期保存信息,快速擦除和重写的特性;对比传统硬盘也具有读写速度快,低功耗的特性,特点是价格较高

    3. 主存储器的基本组成

      [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-9edNUMls-1618396212475)(C:\Users\93623\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20210412152627585.png)]

      上图是主存储器的基本组成框架,其中由一个个存储0或1的记忆单元(也称存储元件)构成的存储矩阵(也称存储体)是存储器的核心部分.记忆单元是具有两种稳态的能表示二进制0和1的物理器件.为了存取存储体中的信息,必须对存储单元编号(也称编址).编址单位是指具有相同地址的那些存储元件构成的一个单位,可以按字节编址,也可以按字编址,现代计算机通常采用字节编址方式,此时存储体内的一个地址中有1字节.

      指令执行过程中需要访问主存时,CPU首先把访问单元的地址送到MAR中,然后通过地址线将主存地址送到MAR中,然后通过地址线将主存地址送到主存中的地址寄存器,以便地址译码器进行译码选中相应单元,同时CPU将读写信号通过控制线送到主存的读写控制电路.如果是写操作,那么CPU同时将要写的信息送到MDR中,在读写控制电路的控制下,经数据线将信号写入选中的单元;如果是读操作,那么主存读出选中单元的内容送到数据线,然后送到MDR中. 数据线的宽度与MDR的宽度相同,地址线的宽度与MAR的宽度相同.上图中采用64位数据线,所以在按字节编址方式下,每次最多可以存取8个单元的内容,地址线的位数决定了主存地址空间的最大可寻址范围.例如,36位地址的最大寻址范围是0~236-1, 即地址从0开始编号.

      数据线和地址线数共同反映存储体容量的大小,上图中芯片的容量= 2 36 × 64 2^{36} \times 64 236×64

    芯片的容量= 2 36 × 64 2^{36} \times 64 236×64

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    学生实验报告

    实验课名称:计算机组成原理
    实验项目名称:静态随机存储器实验

    一、实验名称:

    静态随机存储器实验

    二、实验目的:

    (1)掌握静态随机存储器RAM工作特性
    (2)掌握静态随机存储器的数据读写方法

    三、实验要求:

    通过一个静态存储器随机实验,了解静态存储器的组成原理、工作原理,了解静态存储器的基本结构,设计一个利用静态随机存储器读写数据的实验。

    四、实验内容:

    实验所用的静态存储器由-片6116 (2KX 8bit)构成(位于MEM单元),如下图所示。6116有三个控制线: CS (片选线)、OE (读线)、WE (写线),其功能如表2-1-1所示,当片选有效(CS=0)时,OE=0时进行读操作,WE=0时进行写操作,本实验将CS常接地。
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    由于存储器(MEM)最终是要挂接到CPU上,所以其还需要一个读写控制逻辑,使得CPU能控制MEM的读写,实验中的读写控制逻辑如图2-1-2所示,由于T3的参与,可以保证MEM的写脉宽与T3-致, T3由时序单元的TS3给出(时序单元的介绍见附录2)。IOM用来选择是.对I/O还是对MEM进行读写操作,RD=1时为读,WR=1时为写。
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    实验原理图如图2-1-3所示,存储器数据线接至数据总线,数据总线上接有8个LED灯显示D7…D0的内容。地址线接至地址总线,地址总线上接有8个LED灯显示A.7…A0的内容,地址由地址锁存器(74LS273, 位于PC&AR单元)给出。数据开关(位于IN单元)经一个三态门(74LS245) 连至数据总线,分时给出地址和数据。地址寄存器为8位,接入6116的地址A7…A0, 6116 的高三位地址A10…A8接地,所以其实际容量为256字节。
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    实验箱中所有单元的时序都连接至时序与操作台单元,CLR都连接至CON单元的CLR按.钮。实验时T3由时序单元给出,其余信号由CON单元的二进制开关模拟给出,其中IOM应为低(即MEM操作),RD、WR高有效,MR和MW低有效,LDAR高有效。

    五、实验设备及工具:

    PC机一台,TD-CMA实验系统一套

    六、实验过程详述:

    (1)关闭实验系统电源,按图2-1-4连接实验电路,并检查无误,图中将用户需要连接的信号用圆圈标明。
    (2)将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为运行档、开关KK2置为‘单步’档。
    (3)将CON单元的IOR开关置为1 (使IN单元无输出),打开电源开关,如果听到有‘嘀’报警声,说明有总线竞争现象,应立即关闭电源,重新检查接线,直到错误排除。
    在这里插入图片描述

    (4)给存储器的00H、01H、02H、03H、 04H 地址单元中分别写入数据11H、12H、 13H、14H、15H。 由前面的存储器实验原理图(图2-1-3)可以看出,于数据和地址由同-一个数据开关给出,因此数据和地址要分时写入,先写地址,具体操作步骤为:先关掉存储器的读写(WR=0,RD=0), 数据开关输出地址(IOR=0), 然后打开地址寄存器门控信号(LDAR=1),按动ST产生T3脉冲,即将地址打入到AR中。再写数据,具体操作步骤为:先关掉存储器的读写(WR=0,RD=0) 和地址寄存器门控信号(LDAR=0), 数据开关输出要写入的数据,打开输入三态门(IOR=0), 然后使存储器处于写状态(WR=1, RD=0, IOM=0),按动ST产生T3脉冲,即将数据打入到存储器中。写存储器的流程如图2-1-5所示(以向00地址单元写入11H为例)
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    (5)依次读出第00、01、02、03、04号单元中的内容,观察上述各单元中的内容是否与前面写入的一致。同写操作类似,也要先给出地址,然后进行读,地址的给出和前面一样,而在进行读操作时,应先关闭IN单元的输出(IOR=1), 然后使存储器处于读状态(WR=0,RD=1,IOM=0),此时数据总线上的数即为从存储器当前地址中读出的数据内容。读存储器的流程如图2-1-6所示(以从00地址单元读出11H为例)
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    如果实验箱和PC联机操作,则可通过软件中的数据通路图来观测实验结果(软件使用说明请看附录1),方法是:打开软件,选择联机软件的“[实验] - [存储器实验]”,打开存储器实验的数据通路图,如图2-1-7所示。进行上面的手动操作,每按动一次ST按钮,数据通路图会有数据的流动,反映当前存储器所做的操作(即使是对存储器进行读,也应按动一次ST按钮,数据通路图才会有数据流动),或在软件中选择“[调试]一[ 单周期]”,其作用相当于将时序单元的状态开关置为‘单步’ 档后按动了一次ST按钮,数据通路图也会反映当前存储器所做的操作,借助于数据通路图,仔细分析SRAM的读写过程。
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    七、实验结果与分析:

    结果
             预先向内存中写入数据后,再逐一读取内存的内容,通过观察指示灯可以得出内存中的内容与写入的数据一致。

    分析
            预先在规定的内存中写入数据,通过控制WR、RD等控制信息,在IN单元拨动数据,向内存中写入数据。然后同样利用WR、RD等控制信息,将内存单元中的数据输出到OUT单元,通过指示灯可以判定数据的正确与否。

    八、心得体会:

            在本次实验中,自己对存储器的了解更近深了一点。实验以前,只是认为存储器只是用来存储数据、指令的一个空间,CPU对它的操作无非就是简单的读、写操作,在系统内部的实现过程应该都是很简单。但是当自己动手做完这个实验后,发现在自己看来很简单的读、写操作,在处理的时候具有会这么有条不紊,而且其严谨程度令人学习。通过本次实验,自己了解了通过IN单元输入数据,然后将其送入内存空间、将内存空间中的数据取出,送入OUT单元。在数据流动的过程中,每个CPU周期所执行的操作是不一样的。但是有相同点的就是第一步都是先提取指令、放入指令寄存器…在进行上述操作时,数据流的控制由微指令控制。最后通过读取内存单元的数据,对比输入数据,发现一致的时候,觉得计算机的工作方式设计真的厉害,将我们平时常规的操作划分成一套有序的逻辑控制,从而完成我们需要进行的操作。

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空空如也

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随机存储器