隨機存儲器RAM課件

5.2隨機存儲器RAM5.2.1RAM的分類

隨機存儲器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算機，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：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，需要定期進行刷新，因而外圍電路比較復雜。顯然，DRAM上的信息也是易失性的。DRAM的特點是集成度高（存儲容量大），功耗低，但速度慢，外圍電路復雜。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

在字數(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)位進行輸入和輸出傳送。讀寫操作由控