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文檔簡介
5.2隨機(jī)存儲器RAM5.2.1RAM的分類
隨機(jī)存儲器RAM按制造工藝不同可分為雙極型和MOS型兩大類。
RAM用晶體管觸發(fā)器作為基本存儲電路,故存取速度高,但功耗大,集成度較低。雙極型RAM主要用于高速微型計(jì)算機(jī),也用作高速緩沖存儲器Cache。
MOS型RAM是用MOSRAM,與雙極型RAM相比,其集成度較高而速度較低。1.靜態(tài)RAM(SRAM——StaticRAM)
SRAM是用MOS管構(gòu)成的R-S觸發(fā)器作為基本存儲電路,觸發(fā)器的兩個穩(wěn)態(tài)分別表示存儲內(nèi)容為0和1。SRAM只有在寫入新的數(shù)據(jù)時觸發(fā)器的狀態(tài)(信息)才變化,讀操作不會改變其狀態(tài)(信息)。但一旦SRAM芯片失電,其上所存儲的所有信息將全部丟失,所以稱SRAM上的信息是易失性、揮發(fā)性的。SRAM的特點(diǎn):速度快,外圍電路簡單,但集成度低(存儲容量小),功耗大。
2.動態(tài)RAM(DRAM——DynamicRAM)
DRAM是用MOS管柵極—襯底間的分布電容來存儲信息的.由于存在泄漏電流,電容上儲存的電荷(信息)不能長期保存,需要定期進(jìn)行刷新,因而外圍電路比較復(fù)雜。顯然,DRAM上的信息也是易失性的。DRAM的特點(diǎn)是集成度高(存儲容量大),功耗低,但速度慢,外圍電路復(fù)雜。對外有四條引線:①X地址譯碼線,也稱X(行)選擇線,T5、T6為行選門控管②Y地址譯碼線,也稱Y(列)選擇線,T7、T8為列選門控管,只有當(dāng)外部的地址選通信號(X線和Y線)有效時,才選中此存儲電路③數(shù)據(jù)輸入輸出線I/O④數(shù)據(jù)輸入輸出線I/O按教材P179簡要說明工作原理2.DRAM單管動態(tài)基本存儲電路數(shù)據(jù)信息存儲在MOS管柵極與襯底之間的分布電容C1上。若C1上存有電荷,表示信息為1,否則為0。由于漏電流存在,C1上的電荷經(jīng)一段時間后就會泄放掉(一般為2mS),故不能長期保存信息。為了維持動態(tài)存儲電路所存儲的信息,必須使信息再生(即進(jìn)行刷新)。按教材P179簡要說明工作原理5.2.3
RAM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)RAM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般可分為存儲體、地址譯碼器、輸入輸出(I/O)和控制電路4部分
1.存儲體
存儲體是存儲器儲存信息的主體,它由大量的基本存儲電路按一定的規(guī)則組合而成。例如,容量為2K×8位的存儲器芯片,一共有2K個存儲單元,每個單元由8個基本存儲電路組成,可以儲存8位二進(jìn)制信息,故該芯片的存儲體共包含有
2×1024×8個基本存儲電路。這些基本存儲電路一般成矩陣排列,排列方法與地址譯碼方式有關(guān)。
2.地址譯碼存儲器中的每一個存儲單元都有一個對應(yīng)的地址,CPU訪問存儲器的某一單元時,首先必須將該單元的地址經(jīng)地址總線送到該存儲器,經(jīng)過譯碼后,才能找到該單元。存儲器內(nèi)的地址譯碼有兩種方式:
(1)單譯碼方式地址譯碼只使用一個譯碼器,譯碼器的一個輸出端選擇一個存儲單元(即一個字),故此輸出線又稱字線,一根字線選擇某個字的所有位。采用單譯碼結(jié)構(gòu),n根地址輸入線經(jīng)全譯碼有2n個輸出,用以選擇2n個字(本例中有4根地址線A3~A0,可選擇16個單元,即24=16)。隨著存儲字的增加,譯碼輸出線及相應(yīng)的驅(qū)動電路會急劇增加,存儲器的體積和成本也將迅速增加,故單譯碼結(jié)構(gòu)只用于小容量的存儲器中。(2)雙譯碼方式
在字?jǐn)?shù)較多的存儲器中,為了減少輸出選擇線的數(shù)目,一般采用雙譯碼方式。在雙譯碼方式中,將存儲單元排列成矩陣形式,地址譯碼器分為兩個(X譯碼和Y譯碼),即要在存儲矩陣中選擇某一存儲單元是靠X、Y兩個譯碼器的選擇線的交點(diǎn)來確定的。例如,有一片1024×1位的存儲器芯片,需10位地址(210=1024)。若用單譯碼方式,則需1024根選擇線;若用雙譯碼方式,X、Y方面各用5位地址碼,則譯碼后各有32根選擇線(25=32),它們的交點(diǎn)為1024個(32×32=1024),而選擇線總共只有64根(如圖5.6所示),因而選擇線大大減少。3.I/O和控制電路I/O電路處于數(shù)據(jù)總線和存儲體單元之間。由于數(shù)據(jù)總線可掛多種器件,并且數(shù)據(jù)可能寫入RAM,也可能從RAM中讀出,因此,I/O電路通常采用雙向的三態(tài)門電路片選信號,低電平有效,用途:寫允許信號5.2.4典型RAM芯片舉例
1.Intel51256SRAM
Intel51256芯片是32K×8位SRAM,有32768個存儲單元,每個單元存儲8位二進(jìn)制信息,用單一的5V電源。
Intel51256有8根數(shù)據(jù)輸入/輸出線D7~D0;有15根(215=32768)地址線A14~A0,其中9根用于行地址譯碼輸入,6根用于列地址譯碼輸入;有3根控制線:片選控制、輸出允許和讀寫控制R/W。片選信號Intel21010芯片內(nèi)部有1M個存儲單元,每個單元存儲1位二進(jìn)制信息,因而要對它尋址,必須要有20根地址線(220=1M)。為了減少芯片的引腳數(shù)目,采用了行地址和列地址分時復(fù)用,對外只引出10根地址線A9~A0。利用多路轉(zhuǎn)換開關(guān),由行選通信號將先送入的10位地址存入片內(nèi)行地址鎖存器,由列選通信號將后送入的10位地址存入片內(nèi)列地址鎖存器,20根地址線選中一個存儲單元。數(shù)據(jù)線Din和Dout分別用于對被選中單元的數(shù)據(jù)位進(jìn)行輸入和輸出傳送。讀寫操作由控
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