• 2017.0703.《计算机组成原理》-动态RAM


    动态RAM

    1.动静态的区别是存储原理的不同,但是它们的命名是由过程中的动作的差别,如动态的过程中有刷新的动作。

    2.动态RAM比静态的RAM的集成度要高,功耗要小(集成度代表着完成一个相同的功能所需的器件数,动态RAM所需的MOS管数比静态所需的要少)。

    单管动态基本单元电路的集成度比三管动态基本单元电路要高。

    动态RAM中的电容存储着电荷,电荷的多少代表着存储的信息。动态RAM中的电容相当于静态RAM中的双稳态触发器,具有记忆功能。

    动态RAM比静态RAM有优势,这才会导致动态RAM的诞生。动态RAM中,单管比多管有优势,这又导致了单管RAM的诞生。

    3.三管动态基本单元电路

     三管动态基本单元电路中,电容的周边有三根MOS管充当的控制管,最右侧还有一个预充电信号的MOS管。

    作为基本单元电路,肯定要有两条行列选择线,本质上是地址线(这里是错误的,在动态RAM中,没有看到行列选择线)。但是三管动态RAM的线路和静态RAM的基本单元电路不同的是,读写控制线和数据线是同一条线。→这里的理解是错误的,还有些混乱。如果单纯地从动态三管基本单元电路来看的话,只有四条线,呈井字型。这四条线分别是读写数据线和读写控制线,从中我们看不到任何的行列选择线。芯片都是由基本单元电路的矩阵构成,芯片中肯定要有基本单元电路的行列选择线,这里没有看到,只能说明一点,行列选择线采用了一种复用的形式。

    芯片中每一行的矩阵拥有两条行选择线,一条充当读控制线,一条充当写控制线。这两条线每次用一条。复用原理

    同样的,芯片的同一列拥有两条列选择线,一条是读数据线,另一条是写数据线。这两条线每次用一条。复用原理

    其实静态中的读写数据线和读写控制线是间接链接在一起的。

    在基本单元电路的内部的三个控制管,有两个是属于读写控制线。

    4.三管动态基本单元电路的读过程

    整个基本单元电路中,右侧读的结构比写要复杂一些。有三个控制管,一个是预充电信号,一个是读选择线的控制管,最后一个是电容的控制管。三管RAM的读是一个反馈的过程,这和静态RAM的读不太一样。我们先充电,给了读数据线一个“1”信号,但这并不是最终的读输出信号,还要依据电容中的存储信息产生变动。如果不在读数据线的输出端添加一个反向器,那么电容中的存储信息和输出信息是相反的。电容的下方接的是地,当电容有足够多的电荷时,读数据上的高电平会被导通到地,放电。

    从整个大的芯片结构来看的话,动态RAM要比静态RAM多出好几样部件,行选择线多一条,预充电信号,刷新放大器,这都是多出来的。

    5.三管动态RAM基本单元电路的写过程

    无论是读过程还是写过程,读写选择线一定是有高电平的。一旦写操作被执行,那么写数据线和电容之间都被导通了。如果写数据线上是高电平,那么无论电容中是怎样的情况,都会给它冲足够多的电荷,使它为1,如果写数据线为0,那么电容就通过控制管放电至0.

    6.单管动态基本单元电路结构

    整体结构过于简单,只有两条线,一条充当控制线,另一条充当数据线,一个MOS控制管,一个电容。

    7.单管动态基本单元电路的功能

    通过电容的充放电来读或者写。

    简单分析下动态单管基本单元电路的读写过程,水平的是数据线,垂直的位线是控制线。两种控制线复用,两种数据线复用。这就是集成度提高的原因。具体系统分辨出位线何时充当读控制线,何时充当写控制线,我们还不清楚,但是不影响我们理解这个读写的机制。位线显示为读控制时,电容和数据线导通,电容中有电荷时,数据线有电流通过,读出信号1。电容中无电荷时,数据线中没有电流通过,读出数据为0。写的过程更为简单,无论是三管还是单管,写过程普遍比较简单。位线显示为写控制时,数据线上有电荷,那么电容就不停地充电,电容存储的信息就为1。数据线上没有电荷,那么电容中也就不会存在电荷,写入的信息则为0.

    举例来说明三管动态芯片和单管动态芯片

    三管动态芯片和静态RAM芯片有很大的不同。

    我们回想一下之前静态芯片的整个工作流程,除了存储矩阵,行列选择线,读取控制器和读写控制线,片选线。在这个体系中,每一行存储矩阵只有一条行选择线联通,而动态RAM三管芯片则是两个行选择线,这两条线还充当读或者写选择线的作用(既充当行选择的作用,也充当控制线的作用),静态芯片列选择线在每一列中是两条位线,这两条位线也担当着读或写数据线的间接通路,不是读写数据线,数据线在读写控制器上接着。但是动态三管芯片的两条列选择线或者说位线,则就是读或写数据线。还有一点不同是,在动态芯片中,每一列的下面都有一个刷新方法器,这是由于动态存储的原理决定的。

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