標(biāo)題: ram中的存儲(chǔ)單元詳解 [打印本頁]
作者: 英尚微電子    時(shí)間: 2020-12-1 15:45
標(biāo)題: ram中的存儲(chǔ)單元詳解
按照數(shù)據(jù)存取的方式不同，ram中的存儲(chǔ)單元分為兩種:靜態(tài)存儲(chǔ)單元一靜態(tài)RAM(SRAM);動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元—?jiǎng)討B(tài)RAM(DRAM)。

1.靜態(tài)存儲(chǔ)單元(SRAM):它由電源來維持信息，如觸發(fā)器，寄存器等。

靜態(tài)存儲(chǔ)單元(SRAM)的典型結(jié)構(gòu):


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(qū)當(dāng)作開關(guān)。

其中存儲(chǔ)單元通過T5、T6和數(shù)據(jù)線(位線)相連;數(shù)據(jù)線又通過T7、T8和再經(jīng)輸入/輸出緩沖電路和輸入/輸出線相連接，以實(shí)現(xiàn)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(chǔ)單元中的信息是隨機(jī)信息。

假定要寫入信息“1”:
1)地址碼加入，地址有效后，相對(duì)應(yīng)的行選線X和列選線Ⅰ都為高電平，T5、T6、T7、T8導(dǎo)電;
2)片選信號(hào)有效(低電平);
3)寫入信號(hào)有效，這時(shí)三態(tài)門G2、G3為工作態(tài)，G1輸出高阻態(tài)，信息“1”經(jīng)G2、T7、T5達(dá)到Q端;經(jīng)G3反相后信息“O”經(jīng)T8、T6達(dá)到。T4導(dǎo)電，T3截止，顯然信息“1”已寫入了存儲(chǔ)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(shí):三態(tài)門G1工作態(tài)，G2、G3高阻態(tài)，存儲(chǔ)單元中的信息“1”經(jīng)T5、T7、G1三態(tài)門讀出。

除上述NMOS結(jié)構(gòu)的靜態(tài)SRAM以外，還有以下幾種類型的SRAM。

CMOS結(jié)構(gòu)的SRAM:功耗更加低，存儲(chǔ)容量更加大。

雙極型結(jié)構(gòu)SRAM:功耗較大，存取速度更加快。

2.動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元(DRAM)
靜態(tài)存儲(chǔ)單元存在靜態(tài)功耗，集成度做不高，所以存儲(chǔ)容量也做不大。動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元，利用了柵源間的MOS電容存儲(chǔ)信息。其靜態(tài)功耗很小，因而存儲(chǔ)容量可以做得很大。靜態(tài)RAM功耗大和密度低，動(dòng)態(tài)RAM功耗小和密度高。動(dòng)態(tài)RAM需要定時(shí)刷新，使用較復(fù)雜。

動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)單元(DRAM)的典型結(jié)構(gòu):


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(chǔ)單元的地址有效;2)片選信號(hào)有(未畫);3)發(fā)出讀出信息或?qū)懭胄滦畔⒌目刂菩盘?hào)。

讀出操作時(shí)，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(hào)后，送讀出信號(hào)R=1，W=O;T4、T6、T8導(dǎo)電，經(jīng)T4、T6、T8讀出。寫入操作時(shí)，假定原信息為“0”，要寫入信息“1”，該存儲(chǔ)單元的地址有效后，X、Y為高電平;在片選信號(hào)到達(dá)后，加寫入命令W=1，R=0，即“1。信息經(jīng)T7、T5、T3對(duì)C2充電。充至一定電壓后，T2導(dǎo)電，C1放電，T1截止，所以，Q變?yōu)楦唠娖剑?”信息寫入到了該存儲(chǔ)單元中。如果寫入的信息是“o”則原電容上的電荷不變。

動(dòng)態(tài)RAM 的刷新:由于DRAM靠MOS電容存儲(chǔ)信息。當(dāng)該信息長(zhǎng)時(shí)間不處理時(shí)，電容上的電荷將會(huì)因漏電等原因而逐漸的損失，從而造成存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的丟失。及時(shí)補(bǔ)充電荷是動(dòng)態(tài)RAM中一個(gè)十分重要的問題。補(bǔ)充充電的過程稱為“刷新”一Refresh,也稱“再生”。

補(bǔ)充充電的過程:加預(yù)充電脈沖∅、預(yù)充電管T9、T10導(dǎo)電，CO1，C02很快充電至VDD，∅撤銷后，CO1，CO2上的電荷保持。然而進(jìn)行讀出操作:地址有效，行、列選線X、Y高電平;R=1，W=0進(jìn)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(dǎo)電，T1截止);這時(shí)CO1上的電荷將對(duì)C2補(bǔ)充充電，而CO2上的電荷經(jīng)T2導(dǎo)電管放掉，結(jié)果對(duì)C2實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)充充電。讀出的數(shù)據(jù)仍為，，則 DO=1。

實(shí)際在每進(jìn)行一次讀出操作之前,必須對(duì)DRAM安排一次刷新,即先加一個(gè)預(yù)充電脈沖,然后進(jìn)行讀出操作。同時(shí)在不進(jìn)行任何操作時(shí),CPU也應(yīng)該每隔一定時(shí)間對(duì)動(dòng)態(tài)RAM進(jìn)行一次補(bǔ)充充電(一般是2mS時(shí)間)，以彌補(bǔ)電荷損失。

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