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標題: ram中的存儲單元詳解 [打印本頁]

作者: 英尚微電子 時間: 2020-12-1 15:45
標題: ram中的存儲單元詳解
按照數據存取的方式不同，ram中的存儲單元分為兩種:靜態存儲單元一靜態RAM(SRAM);動態存儲單元—動態RAM(DRAM)。

1.靜態存儲單元(SRAM):它由電源來維持信息，如觸發器，寄存器等。

靜態存儲單元(SRAM)的典型結構:

T5、T6、T7、T8都是門控管，只要柵極高電平，這些管子就工作在可變電阻區當作開關。

其中存儲單元通過T5、T6和數據線(位線)相連;數據線又通過T7、T8和再經輸入/輸出緩沖電路和輸入/輸出線相連接，以實現信息的傳遞和交換。寫入信息的操作過程，在第一次寫入信息之前，存儲單元中的信息是隨機信息。

假定要寫入信息“1”:
1)地址碼加入，地址有效后，相對應的行選線X和列選線Ⅰ都為高電平，T5、T6、T7、T8導電;
2)片選信號有效(低電平);
3)寫入信號有效，這時三態門G2、G3為工作態，G1輸出高阻態，信息“1”經G2、T7、T5達到Q端;經G3反相后信息“O”經T8、T6達到。T4導電，T3截止，顯然信息“1”已寫入了存儲單元。

假定要讀出信息“1”:
1)訪問該地址單元的地址碼有效;
2)片選有效=O;
3)讀操作有效R/=1;此時:三態門G1工作態，G2、G3高阻態，存儲單元中的信息“1”經T5、T7、G1三態門讀出。

除上述NMOS結構的靜態SRAM以外，還有以下幾種類型的SRAM。

CMOS結構的SRAM:功耗更加低，存儲容量更加大。

雙極型結構SRAM:功耗較大，存取速度更加快。

2.動態存儲單元(DRAM)
靜態存儲單元存在靜態功耗，集成度做不高，所以存儲容量也做不大。動態存儲單元，利用了柵源間的MOS電容存儲信息。其靜態功耗很小，因而存儲容量可以做得很大。靜態RAM功耗大和密度低，動態RAM功耗小和密度高。動態RAM需要定時刷新，使用較復雜。

動態存儲單元(DRAM)的典型結構:

門控管T3、T4、T5、T6、T7、T8 , C1、C2為MOS電容。

DRAM的讀/寫操作過程:
1) 訪問該存儲單元的地址有效;2)片選信號有(未畫);3)發出讀出信息或寫入新信息的控制信號。

讀出操作時，令原信息Q=1，C2充有電荷，地址有效后，行、列選取線高電平;加片選信號后，送讀出信號R=1，W=O;T4、T6、T8導電，經T4、T6、T8讀出。寫入操作時，假定原信息為“0”，要寫入信息“1”，該存儲單元的地址有效后，X、Y為高電平;在片選信號到達后，加寫入命令W=1，R=0，即“1。信息經T7、T5、T3對C2充電。充至一定電壓后，T2導電，C1放電，T1截止，所以，Q變為高電平，“1”信息寫入到了該存儲單元中。如果寫入的信息是“o”則原電容上的電荷不變。

動態RAM 的刷新:由于DRAM靠MOS電容存儲信息。當該信息長時間不處理時，電容上的電荷將會因漏電等原因而逐漸的損失，從而造成存儲數據的丟失。及時補充電荷是動態RAM中一個十分重要的問題。補充充電的過程稱為“刷新”一Refresh,也稱“再生”。

補充充電的過程:加預充電脈沖∅、預充電管T9、T10導電，CO1，C02很快充電至VDD，∅撤銷后，CO1，CO2上的電荷保持。然而進行讀出操作:地址有效，行、列選線X、Y高電平;R=1，W=0進行讀出操作，如果原信息為Q=“1”，說明MOS電容C2有電荷，C1沒有電荷(即T2導電，T1截止);這時CO1上的電荷將對C2補充充電，而CO2上的電荷經T2導電管放掉，結果對C2實現了補充充電。讀出的數據仍為，，則 DO=1。

實際在每進行一次讀出操作之前,必須對DRAM安排一次刷新,即先加一個預充電脈沖,然后進行讀出操作。同時在不進行任何操作時,CPU也應該每隔一定時間對動態RAM進行一次補充充電(一般是2mS時間)，以彌補電荷損失。

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