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内存器件介绍之RAM篇.docx

发布:2017-12-15约1.43万字共24页下载文档
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提到内存,相信大家都不陌生,几乎所有的计算机系统中都有它的身影,按照内存的工作原理划分,可将内存分为RAM和ROM两大类。? RAM(Random Access Memory)存储器又称随机存取存储器,存储的内容可通过指令随机读写访问,RAM中的数据在掉电时会丢失; ROM(Read Only Memory)存储器又称只读存储器,只能从中读取信息而不能任意写信息。ROM具有掉电后数据可保持不变的优点。 RAM和ROM两大类下面又可分很多小类,如下图所示: ?SRAM简介 SRAM即Static RAM,也就是静态随机存取存储器,按照制造工艺可分为NMOS SRAM、CMOS SRAM和双极型SRAM(用的是TFT)。 SRAM的基本存储单元是数字锁存器,只要系统不掉电,它就会无限期地保持记忆状态。掉电时,存储数据会丢失。并且SRAM的行列地址线是分开的(DRAM的行列地址线是复用的)。 SRAM地特点是读写速度极快,在快速读取和刷新时能够保持数据地完整性,并且非常省电。所以在一些高速和高可靠性要求电路中,基本上是SRAM地天下,如CPU的Cache。但是SRAM的存储单元电路结构非常复杂,它内部采用的是双稳态电路的形式来存储数据,制作一个bit存储位通常需要6个MOS管(4个MOS管组成两个交叉耦合反相器,用来锁存数据,另外2个用于对读写操作过程的控制)。由于SRAM的复杂电路结构,使得成本要比DRAM高很多,而且其集成度低,很难做成大容量,一般只有几十KByte到几百KByte的容量,最大也就几MByte。 下图为6个NMOS构成的基本SRAM存储单元,Xi和Yj为字线;I/O为数据输入/输出端;R/W为读/写控制端。当R/W=0时,进行写操作;当R/W=1时,进行读操作。图中红色虚线框中的T1、T2、T3、T4、T5、T6六个NMOS管构成一个基本的存储单元。T1、T3和T2、T4两个反相器交叉耦合构成触发器。电路采用二元寻址,当字线Xi和Yj均为高电平时,T5-T8均导通,则该单元被选中,若此时R/W为1的读操作,三态门G1、G2关闭,G3打开,存储的数据从数据线D,经过G3,然后从I/O输出。若R/W为0的写操作,则G1、G2打开,G3关闭,I/O上的数据经G1、G2写入存储单元。 下图为32KByte容量的SRAM结构示意图,该SRAM有8位行地址,译码后生成256根行地址线;列地址线为7位,译码后生成128根列地址线。对SRAM进行读操作时,OE#和CS#为低电平,WE#为高电平,G1输出低电平将输入控缓冲器关闭,G2输出高电平将输出缓冲器打开,通过行列地址线选中的存储单元数据经I/O和输出缓冲器,最后从I/O[0:7]输出;写操作时,WE#和CS#为低电平,OE#为高电平,G1输出高电平将输入缓冲器打开,G2输出低电平将输出缓冲器关闭,I/O[0:7]上的输出经输出缓冲器和内部I/O总线,最后写入行列地址选中的存储空间中。 ?DRAM介绍 DRAM即Dynamic RAM,动态随机存取存储器的意思,DRAM的种类有很多,常用的有: 1).SDRAM:Synchronous Dynamic Random Access Memory,即同步动态随机存取存储器。“同步”是指其时钟频率与CPU前端总线的系统时钟频率相同,并且内部命令的发送与数据的传输都以此频率为基准;“动态”是指存储阵列需要不断的刷新来保证所存储数据不丢失;“随机”是指数据不是线性一次存储,而是自由指定地址进行数据的读写。 2).DDR SDRAM:Double Data Rate SDRAM,即双倍速率SDRAM,普通SDRAM只在时钟信号的上升沿采样数据,而DDR SDRAM在时钟信号的上升沿和下降沿都采样数据,这样,在时钟频率不变的情况下,DDR SDRAM的数据存取速度提高了一倍,所以叫双倍速率SDRAM。?DDR SDRAM最早由三星公司于1996年提出,之后与日本电气、三菱、富士通、东芝、日立、TI、现代等8家公司协议制定规格,并得到AMD、VIA、SIS等公司的支持,并最终于2005年形成JEDEC标准ESD79E。(JEDEC即Joint Electron Device Engineering Council,电子器件工程联合理事会) DDR SDRAM在其短暂的发展史中,先后经历了DDR SDRAM(也叫DDR1 SDRAM)、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM三个阶段,技术越来越先进。下面是DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM三种内存芯片的参数对比表: 3).RDRAM:Rambus DRAM,是美国的RAMBUS公司开发的一种内存。与DDR和SDRAM不同,它采用了串行的数据传输模式。RD
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