隨機存取存儲器 RAM || SRAM || DRAM || 數電

隨機存取存儲器，英文名Random Access Memory，簡稱RAM。

特點

隨機存取(Random Access)：存儲器中的內容被寫入和讀取時，需要花費的時間與這段信息所在的位置無關。可以用磁帶的例子形象理解，磁帶里存了8首曲子，要聽第7首，前面6首要快進過去，這就是讀取信息需要的時間與信息存儲的位置有關。

易失性：斷電數據丟失。

分類

1.靜態的RAM（Static RAM），即SRAM。

2.動態的RAM（Dynamic RAM），即DRAM。

SRAM

首先介紹SRAM。

SRAM的第一個字母S，是static的縮寫，翻譯過來是靜態。為啥叫靜態呢，因為只要不斷電，SRAM里的數據就可以一直保持。

SRAM的基本存儲單元由鎖存器構成。

下圖展示了6個晶體管組成的SRAM基本單元。

M1M2構成一個反相器，M3M4構成另外一個反相器，兩個反相器交叉連接形成一個RS鎖存器，WL是輸入輸出的使能，使能之后就可以將兩條位線BL上的數據寫入。

下圖展示了基本的SRAM陣列。

圖中有若干前面所說的存儲單元排列成矩陣，一行一行的存儲單元可以被同時選中，進行數據的輸入和輸出。

下圖展示了RAM的基本結構，A0到An-1是地址輸入，經過地址譯碼器，不同的地址輸入可以控制不同的字線，選擇不同的存儲單元。

每行存儲單元的輸入輸出，即m根位線，經過一些讀寫控制電路，可以進行數據的輸入和輸出。

這要注意區分地址線、字線、位線這三個概念。

一個存儲器有n根地址線，m根位線，那么它的容量定義為2^n * m（n根地址經過二進制譯碼控制2^n根字線，每根字線控制一行m個存儲單元，所以得到前面的式子）

最后放一個SRAM的邏輯圖，供看官漲漲見識，圖中未畫出電源引腳。

DRAM

接下來介紹動態的RAM，即DRAM。

DRAM的存儲單元就是一個小電容，小電容充電表示1，小電容放電表示0，小電容通過一個晶體管連接到用于數據的輸入輸出的位線，晶體管打開時，小電容的數據就可以進行輸入或輸出。

DRAM的D是哪來的呢？它為啥叫動態的RAM呢？它哪兒在動呢？答案就在電容。

我們知道，電容是會漏電的，所以我們需要周期性的對它進行再充電，以保持其中的數據。動態一詞，說的就是這個定時刷新，不斷的再充電，來保持電容中數據的行為。

下圖展示了DRAM中電容和晶體管排成的二維矩陣，因為這種存儲結構十分簡單，SRAM的一個存儲單元需要6個晶體管，而這里的DRAM中，每個存儲單元只需要1個晶體管和1個電容，成本低。但是其讀寫速度較慢（慢于SRAM），且耗電量大。

所以DRAM常用于低速高密度大容量的應用，典型的例子就是我們電腦里面的內存條。

而SRAM價格較貴，占用面積較大，而讀寫速度快，功耗低，在電腦里面常用作CPU或GPU的高速緩存。

下圖展示了DRAM存儲單元的刷新操作，可供讀者觸類旁通。

Refresh引腳給高電平，打開刷新緩沖器（就是把這個緩沖器的輸入信號放大并輸出）；

ROW線給高電平，打開晶體管，連接位線（bitline）與電容；

讀寫控制端R/W（圖中W上面有非號，表示低電平為寫）給高電平，關閉輸入緩沖器，打開輸出緩沖器；

這樣電容中原有的信號就可以經過晶體管，位線，輸出緩沖器，刷新緩沖器，位線，晶體管，返回電容，對其自身進行刷新。

參考視頻:數字邏輯電路(中國大學MOOC)

總結

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