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  • 东南大学硬件实验 总线、半导体静态存储器实验报告
  • 半导体存储器基本介绍

    千次阅读 2020-06-09 00:28:43
    主存是半导体存储器,根据信息存储的机理不同 SRAM:静态读写存储器(存取速度快) DRAM:动态读写存储器(存储容量大) SRAM SRAM的存储元 如何存储:https://www.bilibili.com/video/BV1G7411F7fj?p=13

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    主存是半导体存储器,根据信息存储的机理不同
    SRAM:静态读写存储器(存取速度快)
    DRAM:动态读写存储器(存储容量大)

    SRAM

    SRAM的存储元

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    如何存储:https://www.bilibili.com/video/BV1G7411F7fj?p=13
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    注:图有误,64应修改为64
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    行线所选中的所有存储元构成一个内存单元。此图按4位编址 两根竖线:读写控制线。
    存储容量=64 × \times × 4b
    64个存储单元,每个单元4位。地址码多长? 64= 2 6 2^6 26,地址码6位长。地址线6根,数据4位长,4根数据线

    存储器的读写周期在这里插入图片描述

    DRAM
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    电容中电荷的有无表示0,1信息。由于电容存在漏电现象,需要刷新,
    读出为破坏性读出,需要重写
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    RAM采用电容上的电荷来存储信息,而电容上的电荷不可能不丢失,一般情况下,DRAM电容上的电荷只能维持1至2ms,过了这个时间,电荷就丢了,信息也就没了,所以我们要每隔一定时间对其进行刷新,这个时间通常分为刷新周期。
    刷新:
    刷新周期:两次刷新之间的间隔时间
    刷新方法:各芯片同时,片内按行
    刷新三种方式:

    假设2ms时间内必须完成对所有行的刷新,否则数据会丢失

    (1)集中刷新

    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逐一再生,在此期间停止对存储器的读写操作,这段时间成为“死时间”,又叫访存的“死区”。显然这种方法可以让读写操作不受刷新工作的影响,但是在死区不能访问存储器,CPU只能干等着。
    在这里插入图片描述
    前1ms读写操作,后1ms刷新
    好处;控制简单,缺点:没办法读写
    注:读写和刷新所作的工作相同,花的时间一样

    (2)分散刷新:把对每一行的刷新分散到各个工作周期中去。比较生动地解释就是,原来我的工作只有存取,现在我的工作多了一个,就是在存取完之后顺便再“打扫”一行。这样,一个存储器的系统工作周期分为两部分,前半部分有用正常读、写或保持,后半部分用于刷新某一行。这种方法不存在死区,但是增加了系统的存取周期,如果原来存取周期只有0.5us,现在变成了1us,增加的0.5us要刷新一行。
    在这里插入图片描述
    一次读写一次刷新,导致存取周期变长

    (3)异步刷新:前两种方法的结合,它可以缩短死时间,又充分利用最大刷新间隔为2ms的特点。做法是将刷新周期除以行数,得到每两次刷新之间的时间间隔t,逻辑电路每过t就产生一次刷新请求。这样就避免了使CPU等待过长时间,还减少了刷新次数,提高了工作效率。

    在这里插入图片描述
    时间算出来的
    多一个环节:刷新请求
    参考文章:https://blog.csdn.net/qq_39378221/article/details/80769404

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  • 半导体存储器

    2020-12-09 08:42:59
    半导体存储器属于大规模集成电路,它用来存放指令或数据,通常在微型计算机中作内部存储器使用。半导体存储器有只读存储器ROM(Read Only Menory,ROM)和随机存储器RAM(Random Access Merrory,RAM)。ROM按工艺可...
  • 1、掌握静态存储器的工作特性及使用方法。 2、掌握半导体随机存储器怎样存储和读出数据 大学生计算机组成原理实验6116
  • 半导体存储器的分类按功能可以分为只读和随机存取存储器两大类.所谓只读,从字面上理解就是只可以从里面读,不能写进去,它类似于我们的书本,发到我们手回之后,我们只能读里面的内容,不可以随意更改书本上的内容.只读...

    半导体存储器的分类

    按功能可以分为只读和随机存取存储器两大类.所谓只读,从字面上理解就是只可以从里面读,不能写进去,它类似于我们的书本,发到我们手回之后,我们只能读里面的内容,不可以随意更改书本上的内容.只读存储器的英文缩写为ROM(READ ONLY MEMORY)--如计算机里的南北桥芯片

    所谓随机存取存储器,即随时可以改写,也可以读出里面的数据,它类似于我们的黑板,我可以随时写东西上去,也可以用黑板擦擦掉重写.随机存储器的英文缩写为RAM(READ RANDOM MEMORY)这两种存储器的英文缩写一定要记牢.--如计算机里的内存条,显卡的显存

    注意:所谓的只读和随机存取都是指在正常工作情况下而言,也就是在使用这块存储器的时候,而不是指制造这块芯片的时候.否则,只读存储器中的数据是怎么来的呢?其实这个道理也很好理解,书本拿到我们手里是不能改了,可以当它还是原材料——白纸的时候,当然可以由印刷厂印上去了.

    顺便解释一下其它几个常见的概念.

    PROM,称之为可编程存储器.这就象我们的练习本,买来的时候是空白的,可以写东西上去,可一旦写上去,就擦不掉了,所以它只能用写一次,要是写错了,就报销了.

    EPROM,称之为紫外线擦除的可编程只读存储器.它里面的内容写上去之后,如果觉得不满意,可以用一种特殊的方法去掉后重写,这就是用紫外线照射,紫外线就象“消字灵”,可以把字去掉,然后再重写.当然消的次数多了,也就不灵光了,所以这种芯片可以擦除的次数也是有限的——几百次吧.

    FLASH,称之为闪速存储器,它和EPROM类似,写上去的东西也可以擦掉重写,但它要方便一些,不需要光照了,只要用电学方法就可以擦除,所以就方便许多,而且寿面也很长(几万到几十万次不等).

    再次强调,这里的所有的写都不是指在正常工作条件下.不管是PROM、EPROM还是FLASH ROM,它们的写都要有特殊的条件,一般我们用一种称之为“编程器”的设备来做这项工作,一旦把它装到它的工作位置,就不能随便改写了.

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  • 实验二半导体存储器原理实验,对广工广大学子很有帮组
  • 半导体集成存储器

    2021-07-26 09:06:25
    本词条缺少概述图,补充相关内容...中文名半导体集成存储器外文名semiconductormemory主要优点存储容量大、体积小分类随机只读和串行存储器简称半导体存储器半导体集成存储器简介编辑语音半导体集成存储器semicondu...

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    用半导体集成电路工艺制成的存储数据信息的固态电子器件。简称半导体存储器。它由大量相同的存储单元和输入、输出电路等构成。

    中文名

    半导体集成存储器

    外文名

    semiconductormemory主要优点

    存储容量大、体积小

    分    类

    随机只读和串行存储器

    简    称

    半导体存储器

    半导体集成存储器简介

    编辑

    语音

    半导体集成存储器

    semiconductormemory

    每个存储单元有两个不同的表征态“ 0 ”和“1”,用以存储不同的信息 。半导体存储器是构成计算机的重要部件。同磁性存储器相比,半导体存储器具有存取速度快、存储容量大、体积小等优点,并且存储单元阵列和主要外围逻辑电路兼容,可制作在同一芯片上,使输入输出接口大为简化。因此,在计算机高速存储方面,半导体存储器已全部替代过去的磁性存储器。

    半导体集成存储器主要优点

    编辑

    语音

    这种存储器的主要优点是:

    ①存储单元阵列和主要外围逻辑电路制作在同一个硅芯片上,输出和输入电平可以做到同片外的电路兼容和匹配。这可使计算机的运算和控制与存储两大部分之间的接口大为简化;

    ②数据的存入和读取速度比磁性存储器约快三个数量级,可大大提高计算机运算速度;

    ③利用大容量半导体存储器使存储体的体积和成本大大缩小和下降。因此,在计算机高速存储方面,半导体存储器已全部替代了过去的磁性存储器。用作大规模集成电路的半导体存储器,是1970年前后开始生产的1千位动态随机存储器。随着工艺技术的改进,到1984年这类产品已达到每片1兆位的存储容量。

    半导体集成存储器分类

    编辑

    语音

    按功能的不同,半导体存储器可分为随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和串行存储器三大类。随着半导体集成电路工艺技术的发展,半导体存储器容量增长非常快,单片存储容量已进入兆位级水平,如16兆动态随机存储器(DRAM)已商品化,64兆、256兆DRAM在研制中。

    半导体集成存储器随机存储器

    对于任意一个地址,以相同速度高速地、随机地读出和写入数据的存储器(写入速度和读出速度可以不同)。存储单元的内部结构一般是组成二维方矩阵形式,即一位一个地址的形式(如64k×1位)。但有时也有编排成便于多位输出的形式(如8k×8位)。随机存储器主要用于组成计算机主存储器等要求快速存储的系统。

    按工作方式不同,随机存储器又可分为静态和动态两类。静态随机存储器的单元电路是触发器。可规定A或B两个晶体管中的一个导通时,代表“1”或代表“0”。触发器只要电源足够高,导通状态便不会改变。因此,存入每一单元的信息,如不“强迫”改写,只要有足够高的电源电压存在便不会改变,不需要任何刷新(见金属-氧化物-半导体静态随机存储器)。这种存储器的速度快,使用方便。动态随机存储器的单元由一个MOS电容和一个 MOS晶体管构成,数据以电荷形式存放在电容之中,一般以无电荷代表“0”,有电荷代表“1”,反之亦可。单元中的MOS晶体管是一个开关,它控制存储电容器中电荷的存入和取出。通常,MOS电容及与其相联接的PN结有微弱的漏电,电荷随时间而变少,直至漏完,存入的数据便会丢失。因此动态随机存储器需要每隔2~4毫秒对单元电路存储的信息重写一次,这称为刷新。这种存储器的特点是单元器件数量少,集成度高,应用最为广泛(见金属-氧化物-半导体动态随机存储器)。

    半导体集成存储器只读存储器

    用来存储长期固定的数据或信息,如各种函数表、字符和固定程序等。其单元只有一个二极管或三极管。一般规定,当器件接通时为“1”,断开时为“0”,反之亦可。若在设计只读存储器掩模版时,就将数据编写在掩模版图形中,光刻时便转移到硅芯片上。这样制备成的称为掩模只读存储器。这种存储器装成整机后,用户只能读取已存入的数据,而不能再编写数据。其优点是适合于大量生产。但是,整机在调试阶段,往往需要修改只读存储器的内容,比较费时、费事,很不灵活(见半导体只读存储器)。

    半导体集成存储器串行存储器

    它的单元排列成一维结构,犹如磁带。首尾部分的读取时间相隔很长,因为要按顺序通过整条磁带。半导体串行存储器中单元也是一维排列,数据按每列顺序读取,如移位寄存器和电荷耦合存储器等。

    按制造工艺技术的不同,半导体存储器可分成MOS型存储器和双极型存储器两类。70年代以来,NMOS电路(见N沟道金属-氧化物-半导体集成电路)和 CMOS电路 (见互补金属-氧化物-半导体集成电路)发展最快,用这两者都可做成极高集成度的各种半导体集成存储器。砷化镓半导体存储器如1024位静态随机存储器的读取时间已达2毫秒,预计在超高速领域将有所发展。

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  • 静态ram和动态ram的区别什么

    千次阅读 2020-12-22 06:58:32
    随机存取存储器(random access memory,RAM)又称作“随机存储器”,是CPU直接交换数据的内部存储器,也叫主存(内存)。它可以随时读写,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媒介。...

    随机存取存储器(random access memory,RAM)又称作“随机存储器”,是与CPU直接交换数据的内部存储器,也叫主存(内存)。它可以随时读写,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媒介。

    存储单元的内容可按需随意取出或存入,且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容,故主要用于存储短时间使用的程序。 按照存储单元的工作原理,随机存储器又分为静态随机存储器(英文:Static RAM,SRAM)和动态随机存储器(英文Dynamic RAM,DRAM)。

    什么是静态RAM

    存储器是计算机的记忆部件。CPU 要执行的程序、要处理的数据、处理的中间结果等都存放在存储器中。

    目前微机的存储器几乎全部采用半导体存储器。存储容量和存取时间是存储器的两项重要指标,它们反映了存储记忆信息的多少与工作速度的快慢。半导体存储器根据应用可分为读写存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两大类。

    读写存储器(RAM)

    读写存储器又称随机存取存储器(Random Access Memory)简称RAM,它能够在存储器中任意指定的地方随时写入或读出信息;当电源掉电时,RAM 里的内容即消失。根据存储单元的工作原理,RAM 又分为静态RAM 和动态RAM。静态RAM 用触发器作为存储单元存放1 和0,存取速度快,只要不掉电即可持续保持内容不变。一般静态RAM 的集成度较低,成本较高。

    动态RAM 的基本存储电路为带驱动晶体管的电容。电容上有无电荷状态被视为逻辑1 和0。随着时间的推移,电容上的电荷会逐渐减少,为保持其内容必须周期性地对其进行刷新(对电容充电)以维持其中所存的数据,所以在硬件系统中也得设置相应的刷新电路来完成动态RAM 的刷新,这样一来无疑增加了硬件系统的复杂程度,因此在单片机应用系统中一般不使用动态RAM。

    静态RAM 的基本存储电路为触发器,每个触发器存放一位二进制信息,由若干个触发器组成一个存储单元,再由若干存储单元组成存储器矩阵,加上地址译码器和读/写控制电路就组成静态RAM。与动态RAM 相比,静态RAM 无须考虑保持数据而设置的

    刷新电路,故扩展电路较简单。但由于静态RAM 是通过有源电路来保持存储器中的数据,因此,要消耗较多功率,价格也较高。

    RAM 内容的存取是以字节为单位的,为了区别各个不同的字节,将每个字节的存储单元赋予一4个编号,该编号就称为这个存储单元的地址,存储单元是存储的最基本单位,不同的单元有不同的地址。在进行读写操作时,可以按照地址访问某个单—元。

    由于集成度的限制,目前单片RAM 容量很有限,对于一个大容量的存储系统,往往需要若干RAM 组成,而读/写操作时,通常仅操作其中一片(或几片),这就存在一个片选问题。RAM 芯片上特设了一条片选信号线,在片选信号线上加入有效电平,芯片即被选中,可进行读/写操作,末被选中的芯片不工作。片选信号仅解决芯片是否工作的问题,而芯片执行读还是写则还需有一根读写信号线,所以芯片上必须设读/写控制线。

    下面是几种常用静态RAM:

    在8031 单片机应用系统中,最常用的静态数据存储器RAM 芯片有6116(2Kx8)和6264(8Kx8)两种。

    什么是动态RAM

    在动态RAM芯片内部,每个内存单元保存一位信息。单元由下面两部分组成:一个晶体管和一个电容器。当然这些部件都非常地小,因此一个内存芯片内可以包含数百万个。电容器保存信息位——0或1(有关位的信息,请参见位和字节)。

    晶体管起到了开关的作用,能让内存芯片上的控制线路读取电容上的数据,或改变其状态。电容器就像一个储存电子的小桶。在存储单元中写入1,小桶内就充满电子;写入0,小桶就被清空。这只“桶”的问题在于:它会泄漏。只需大约几毫秒的时间,一个充满电子的小桶就会漏得一干二净。因此,为了确保动态存储器能正常工作,必须由CPU或是由内存控制器对所有电容不断地进行充电,使它们在电子流失殆尽之前保持“1”值。

    为此,内存控制器会先行读取存储器中的数据,再把数据写回去。这种刷新操作每秒钟会自动进行数千次。动态RAM正是得名于这种刷新操作。它需要不间断地进行刷新,否则就会丢失所保存的数据。这一刷新动作的缺点就是费时,并且会降低内存速度。静态RAM使用了截然相反的技术。静态RAM用某种形式的触发器来保存内存的每个位(有关触发器的详细信息,请参阅布尔逻辑的应用)。

    内存单元的触发器由4个或6个晶体管以及一些线路组成,但从来不需要刷新。这使得静态RAM比动态RAM要快得多。但是,由于它所含的部件较多,静态内存单元在芯片上占用的空间会远远超过动态内存单元,使得每个芯片上的内存较小。

    静态ram和动态ram的区别

    静态RAM(SRAM)速度非常快,只要电源存在内容就不会自动消失。其基本存储电路为6个MOS管组成1位,因此集成度相对较低,功耗也较大。一般高速缓冲存储器用它组成。

    动态RAM(DRAM)的内容在10-3或l0-6秒之后自动消失,因此必须周期性的在内容消失之前进行刷新。由于它的基本存储电路由一个晶体管及一个电容组成,因此它的集成度高,成本较低,另外耗电也少,但它需要一个额外的刷新电路。DRAM运行速度较慢,SRAM比DRAM要快2~5倍,一般,PC机的标准存储器都采用DRAM组成。

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静态半导体存储器与动态半导体存储器的主要区别是什么

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