存储单元结构原理
动态存储器工作原理
动态存储器工作原理
动态存储器(DRAM)是计算机系统中常用的一种主存储器类型,其工作原理如下:
存储单元结构:
DRAM由许多存储单元组成,每个存储单元由一个电容器和一个晶体管组成。
电容器用于存储数据位,晶体管用于控制读取和写入操作。
电荷存储:
当电容器充电时,表示存储的是数据位1;电容器放电时,表示存储的是数据位0。
因此,电容器的充电状态表示了存储的数据。
数据读取:
当需要读取数据时,晶体管被打开,电荷从电容器流入读取线,通过放大和解码的过程,将电荷转换为电压信号,以供其他部件使用。
数据刷新:
由于电容器会逐渐失去电荷,需要定期刷新以保持数据的稳定性。
这是动态RAM(DRAM)与静态RAM(SRAM)的主要区别之一。
在刷新周期中,内存控制器会周期性地读取和重新写入所有存储单元,以更新其中的数据。
行选通和列选通:
DRAM中的存储单元被组织成行和列的结构。
在读取或写入特定单元时,首先需要选通相应的行和列。
行选通时,将特定行的数据放大并传递到输出线路上;列选通时,将输出线路上的数据发送给请求的设备。
预充电:
由于电容器的读取会导致电荷损失,需要在读取之前对其进行预充电操作,以确保准确读取数据。
总体而言,DRAM的工作原理是基于电容器的充放电来存储数据,通过晶体管控制数据的读取和写入操作,并通过周期性的刷新来维持数据的稳定性。
DRAM基本结构与原理(一)
DRAM基本结构与原理(⼀)DRAM基本结构与原理(⼀)东南⼤学ASIC⼯程中⼼ matlinsas@DRAM(Dynamic Random Access Memory),即动态随机存储器,也就是我们常说的计算机内存,在现代计算机系统和SOC系统中有很重要的作⽤。
本⽂主要对DRAM中的⼀些基本原理进⾏总结,⽬的是为了更好理解DDRC(Double Data Rata DRAM controller)中的时序关系与时序参数。
⼀.DRAM基本电路结构2.1基本存储单元cell2.1.1 3T1C与1T1CDRAM基本电路结构如图所⽰:图中的基本结构单元是1T1C(1 Transistor -1 Capacitor)。
其⼯作的⼤致原理是:当Word Line选通时,晶体管导通,从⽽可以从Bit Line上读取存储在电容器上的位信息。
⽽在早期的DRAM中的基本结构却不是这样的,⽽是3T1C(3 Transistor -1 Capacitor)如下图所⽰:使⽤三个晶体管作为开关,这样设计的优点是:当读取存储在电容上的位信息时,不会影响电容上的电荷,从⽽读后不需要对单元进⾏precharge。
关于precharge的原理在下⽂会有详细介绍,这⾥我们只要了解3T1C的结构读存储器不会破坏其存储在DRAM中的信息。
但是由于1T1C的结构⽐3T1C的结构⾯积节省很多,因此现代DRAM中常⽤的还是1T1C结构。
此外由DRAM基本电路结构图,我们可以知道DRAM的信息是存储在在电容当中,⽽电容中的电荷会因为漏电流存在原因⽽逐渐漏掉,因此需要不断refresh(刷新),这也是DRAM称为动态的原因。
例如,90nm⼯艺下,DRAM的cell单元的电容量是30pf,它的漏电流是1fA,漏光的时间是随着温度的变化⽽变化的。
现在的DRAM的刷新时间⼀般是32ms或者64ms。
2.1.2 堆电容(Stacked Capacitor)与沟电容(Trench Capacitor)下⾯我们从更底层来了解DRAM存储电容,关于存储电容在现代业界也没有统⼀,仍然存在两⼤阵营,分别是堆电容(Stacked Capacitor)与沟电容(Trench Capacitor),像三星这样的⼤公司使⽤是前者。
存储器的层次结构及组成原理
存储器的层次结构及组成原理一、引言存储器是计算机中非常重要的组成部分,它用于存储和读取数据。
随着计算机技术的发展,存储器也在不断地升级和改进。
存储器的层次结构是指不同类型的存储器按照速度、容量和成本等方面的差异被组织成一种层次结构。
本文将介绍存储器的层次结构及其组成原理。
二、存储器的层次结构1. 存储器分类根据存取速度不同,可将存储器分为主存(RAM)、高速缓存(Cache)、二级缓存、三级缓存等多级缓存以及辅助存储器(ROM、磁盘等)。
2. 层次结构主要分为三个层次:CPU内部高速缓冲寄存器(L1 Cache)、CPU外部高速缓冲寄存器(L2 Cache)和主内存(RAM)。
3. 层次结构优点层次结构能够充分利用各种类型的硬件设备,使得计算机系统能够更加高效地运行。
在执行指令时,CPU首先从最快的L1 Cache中查找数据,如果没有找到,则会查找L2 Cache,最后才会查找主内存。
这样的层次结构设计可以大大提高CPU访问数据的速度,减少CPU等待的时间。
三、存储器的组成原理1. 静态随机存取存储器(SRAM)SRAM是一种使用静电场来存储数据的存储器。
它由多个存储单元组成,每个单元由一个触发器和两个传输门组成。
SRAM的读写速度非常快,但是它比较昂贵,并且需要更多的电源。
2. 动态随机访问存储器(DRAM)DRAM是一种使用电容来存储数据的存储器。
它由多个存储单元组成,每个单元由一个电容和一个开关组成。
DRAM比SRAM更便宜,但是读写速度相对较慢。
3. 双倍数据率SDRAM(DDR SDRAM)DDR SDRAM是一种高速内存技术,可以在每个时钟周期传输两次数据。
这使得DDR SDRAM比普通SDRAM更快。
4. 图形双倍数据率SDRAM(GDDR SDRAM)GDDR SDRAM是一种专门为图形处理器设计的高速内存技术。
它具有更高的频率和带宽,适用于处理大量图像和视频数据。
5. 闪存闪存是一种非易失性存储器,可以在断电时保存数据。
储存芯片储存原理
储存芯片储存原理
储存芯片的储存原理是通过将电荷存储在存储单元中来表示数据。
储存单元通常由晶体管构成,晶体管可以操作电流流动和阻断。
在动态随机存取存储器(DRAM)中,每个存储单元由一个晶体管和一个电容器组成。
当写入数据时,晶体管被打开,电荷被存储在电容器中。
电容器中的电荷代表着存储的数据,1表示有电荷,0表示无电荷。
然而,由于电容器会逐渐失去电荷,因此数据需要被周期性地刷新。
相比之下,静态随机存取存储器(SRAM)使用了更复杂的储存单元结构。
每个SRAM存储单元由6个晶体管构成,分别是两个交叉的反相器和两个传输门。
这种结构保持了数据的稳定性,只要有电源供应,数据就会一直保持在存储单元中。
除了DRAM和SRAM,还有其他类型的储存芯片,如闪存(Flash Memory)和硬盘驱动器等。
这些储存芯片的工作原理与DRAM和SRAM不完全相同,但通常也是基于电荷储存或磁性储存的原理。
总的来说,储存芯片的储存原理是通过物理机制将数据存储为电荷或磁性状态,来实现数据的长期保存和读取。
这种储存原理是现代计算机中常见的储存方式,它的可靠性和速度对于计算机系统的性能至关重要。
存储单元电路原理图
采用EEPROM工艺设计通用阵列逻辑器件——遇到的问题与解决方案深圳市国微电子股份有限公司裴国旭电可擦除只读存储器(EEPROM)工艺可广泛运用于各种消费产品中,像微控制器、无线电话、数字信号处理器、无线通讯设备以及诸如专用芯片设计等诸多应用设备中。
0.18μmEEPROM智能模块平台可广泛应用于快速增长的IC卡市场,如手机SIM卡、借记卡、信用卡、身份证、智能卡、USB钥匙以及其他需要安全认证或需时常更新和编写资料的应用设备中。
利用EEPROM工艺的可擦除,可重新编程的特点,用EEPROM单元组成阵列,通过对阵列单元的编程可实现芯片的不同逻辑功能。
EEPROM工艺的存储单元由两个NMOS晶体管组成,如图2,N1为耐高压增强型NMOS 晶体管作为存储单元的控制晶体管,.N2为耗尽型NMOS晶体管,有两层硅栅,一层为浮栅用来存放电子.N2就是存储单元的存储晶体管.图1 存储单元物理结构图图2 存储单元电路原理图.存储单元的擦写原理(图1,图2):存储单元控制栅(CG)为16V, 存储单元选择栅(SG)为15V, 存储单元的位线端口(VB)为“0”,存储单元的源端(VS)悬空,电子由隧道窗口进入到浮栅(FLOAT_GATE)上,并保持住。
当进行读操作时,CG接“0”,由于浮栅上存有电子,N2的浮栅为负5V左右,因此关闭了耗尽型N2晶体管,达到了擦除的目的。
当CG=“0”,SG=15V,VB=16V,VS悬空时,浮栅上的电子会从隧道窗口放掉,当进行读操作时,CG 接“0”,由于浮栅上没有电子,N2的浮栅为0V左右,由于N2是耗尽型NMOS晶体管,在栅极电压为0V时也导通,达到写入目的。
在测试芯片的过程中发现可以写数据,无法擦除数据。
芯片的工作电压为5V,擦写时高压引脚(VH)输入15V电压,VH=15V信号是通过控制逻辑提供给EEPROM单元,芯片的擦除过程是把所有的EEPROM单元一次性擦除,而写入可以只写一个EEPROM单元,经过实验,只给一个EEPROM单元写“1”可以成功,将所有的EEPROM单元写“1”也可以成功。
存储器与寄存器的组成与工作原理
存储器与寄存器的组成与工作原理存储器与寄存器是计算机系统中重要的组成部分,它们在数据存储和处理方面发挥着关键的作用。
本文将从存储器与寄存器的组成结构、工作原理两个方面进行介绍。
一、存储器的组成与工作原理存储器,简单来说,是用于存储和读取数据的计算机设备。
它由一系列存储单元组成,每个存储单元能够存储一定数量的数据。
根据存取方式的不同,存储器可以分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
1. 随机存储器(RAM)随机存储器是一种临时存储介质,具有读写功能。
它由一系列存储单元组成,每个存储单元都有一个独立的地址。
数据可以通过地址访问和存取。
随机存储器的存储单元可以分为静态随机存储器(SRAM)和动态随机存储器(DRAM)两种。
静态随机存储器(SRAM)由触发器组成,每个存储单元由6个触发器构成,能够稳定地存储数据。
它的读写速度较快,但芯片密度较低,价格较高。
动态随机存储器(DRAM)利用电容器存储数据,需要定期刷新来保持数据的有效性。
相较于SRAM,DRAM的芯片密度较高,价格也较低,但读写速度较慢。
2. 只读存储器(ROM)只读存储器是一种只能读取数据而不能写入数据的存储设备。
它通常用于存储不会改变的程序代码和固定数据。
只读存储器的存储单元由硅片上的门电路组成,数据在制造过程中被写入,不可修改。
二、寄存器的组成与工作原理寄存器是一种用于暂存和处理数据的高速存储设备。
它位于计算机的中央处理器内部,是一组用于存储指令、地址和数据的二进制单元。
寄存器的组成与存储器相比较小,但速度更快。
它由多个存储单元组成,每个存储单元能够存储一个或多个二进制位。
寄存器的位数决定了其可以存储的数据量大小。
寄存器在计算机中发挥着重要的作用,它可以用于暂存指令和数据,提高计算机的运行效率。
它还可以用于存储地址,使得计算机能够正确地访问存储器中的数据。
寄存器具有多种类型,常见的有通用寄存器、程序计数器、指令寄存器等。
通用寄存器用于存储临时数据,程序计数器用于存储下一条要执行的指令地址,指令寄存器用于存储当前正在执行的指令。
DRAM基本工作原理
DRAM基本工作原理DRAM(Dynamic Random Access Memory)是一种常见的半导体存储器,被广泛应用于计算机系统中。
其工作原理主要包括存储单元结构、数据存取过程和刷新机制。
首先,DRAM的存储单元由一个电容和一个开关构成,电容负责存储数据,开关则决定是否读出或写入数据。
相比于SRAM(Static Random Access Memory)的存储单元结构,DRAM的存储密度更高,但读写速度较慢。
在数据存取过程中,DRAM分为读取和写入两个阶段。
首先,计算机通过地址总线将待读取或写入的数据的内存地址传输给DRAM芯片。
DRAM内部存在一组线路,它们被称为行线路和列线路。
地址总线的低位部分用于选择行线路,而高位部分则用于选择列线路。
DRAM芯片还包含了一组控制线路,用于传输控制信号。
在读取数据时,DRAM首先接收到来自地址总线的读命令。
然后,它根据行地址选择相应的行线路。
每个行线路连接到DRAM芯片上的多个存储单元,其中只有一个存储单元与所需的地址匹配。
DRAM内部会打开该存储单元的开关,从而将存储单元中的电荷传输到一个放大器中。
该放大器负责放大被读取的电荷,并输出给数据总线,供处理器使用。
在写入数据时,DRAM首先接收到来自地址总线的写命令,并将所需的数据传输到数据总线上。
DRAM执行与读取数据相同的地址选择过程,选择要写入的存储单元。
DRAM芯片的控制线路会将写命令传递给该存储单元的开关,从而将数据写入其中。
然而,DRAM还存在一个重要问题,即电容的电荷会逐渐泄漏。
因此,DRAM需要定期刷新以保持存储的数据。
刷新机制通过周期性地读取并重写内存中的数据来实现。
这一过程通常由电脑的内存控制器自动完成,以避免数据丢失。
总而言之,DRAM的基本工作原理包括存储单元结构、数据存取过程和刷新机制。
DRAM通过充电电容来存储数据,并通过开关控制读取和写入。
为了保持存储的数据,DRAM需要定期刷新。
dram 存储元存储信息的原理
dram 存储元存储信息的原理
DRAM(Dynamic Random Access Memory)存储元存储信息的原理是基于电容器的电荷存储。
每个存储单元由一个电容器和一个晶体管组成。
当电容器被充电时,表示存储的是1;当电容器被放电时,表示存储的是0。
DRAM的读取和写入操作都是通过电荷的传输来完成的。
在读取操作中,内存控制器向DRAM发送读取请求,DRAM将存储单元中的电荷传输到内存控制器。
在写入操作中,内存控制器向DRAM发送写入请求,DRAM将内存控制器提供的电荷存储到存储单元中。
DRAM的存储密度比较高,因为每个存储单元只需要一个电容器和一个晶体管。
然而,由于电荷存储是有限的,DRAM内存的读取速度比较慢,因为需要传输电荷。
此外,由于需要定期刷新,DRAM内存的功耗比较高。
为了提高DRAM内存的读取速度,通常会采用缓存技术。
缓存是一种高速存储器,用于存储最常用的数据。
当CPU需要访问内存时,首先会查找缓存中是否存在所需数据,如果存在,则直接从缓存中读取,否则才会从DRAM内存中读取。
以上内容仅供参考,如需更多信息,建议查阅计算机专业书籍或咨询专业人士。
NANDFLASH原理
NANDFLASH原理NAND FLASH 原理闪存保存数据的原理:与DRAM以电容作为存储元件不同,闪存的存储单元为三端器件,与场效应管有相同的名称:源极、漏极和栅极。
栅极与硅衬底之间有⼆氧化硅绝缘层,⽤来保护浮置栅极中的电荷不会泄漏。
采⽤这种结构,使得存储单元具有了电荷保持能⼒,就像是装进瓶⼦⾥的⽔,当你倒⼊⽔后,⽔位就⼀直保持在那⾥,直到你再次倒⼊或倒出,所以闪存具有记忆能⼒。
与场效应管⼀样,闪存也是⼀种电压控制型器件。
NAND型闪存的擦和写均是基于隧道效应,电流穿过浮置栅极与硅基层之间的绝缘层,对浮置栅极进⾏充电(写数据)或放电(擦除数据)。
⽽NOR 型闪存擦除数据仍是基于隧道效应(电流从浮置栅极到硅基层),但在写⼊数据时则是采⽤热电⼦注⼊⽅式(电流从浮置栅极到源极)。
下⾯主要介绍NAND FLASH的⼯作原理。
⼀、NAND flash的物理组成NAND Flash 的数据是以bit的⽅式保存在存储单元(memory cell),⼀般来说,⼀个单元中只能存储⼀个bit。
这些单元以8个或者16个为单位,连成bit line,形成所谓的byte(x8)/word(x16),这就是NAND Device的位宽。
这些Line会再组成页(page),以所⽤的samsumg的256M x 8 Bit K9F2G08R0A芯⽚为例:每页2112Bytes(2kbyte(Main Area)+64byte(Spare Area)),空闲区通常被⽤于ECC、耗损均衡(wear leveling)和其它软件开销功能,尽管它在物理上与其它页并没有区别。
每64个页形成⼀个块(block 128kB)。
具体⼀⽚flash上有多少个块视需要所定。
块为单位擦除数据。
按照这样的组织⽅式可以形成所谓的页为单位读写数据,⽽以块为单位擦除数据NAND flash以页为单位读写数据三类地址:Column Address:Starting Address of the Register. 翻成中⽂为列地址,地址的低8位Page Address :页地址Block Address :块地址对于NAND Flash来讲,地址和命令只能在I/O[7:0]上传递,数据宽度是8位。
存储器的工作原理
存储器的工作原理一、引言存储器是计算机系统中的重要组成部份,用于存储和检索数据。
它的工作原理对于计算机的性能和功能起着至关重要的作用。
本文将详细介绍存储器的工作原理,包括存储器的组成结构、数据的存储和检索过程以及常见的存储器类型。
二、存储器的组成结构存储器主要由存储单元、地址线和数据线组成。
存储单元是存储器的最小单元,用于存储一个二进制位的数据。
地址线用于指定存储单元的地址,数据线用于传输数据。
三、数据的存储和检索过程1. 存储过程当计算机需要将数据存储到存储器中时,首先需要将数据通过数据线传输到存储器中的指定存储单元。
同时,计算机还需要通过地址线将存储单元的地址发送给存储器。
存储器根据接收到的地址,将数据存储到对应的存储单元中。
2. 检索过程当计算机需要从存储器中读取数据时,首先需要通过地址线将存储单元的地址发送给存储器。
存储器根据接收到的地址,将对应存储单元中的数据通过数据线传输给计算机。
四、常见的存储器类型1. 随机存取存储器(RAM)随机存取存储器是一种易失性存储器,它可以随机访问任意存储单元,并且读写速度较快。
RAM通常用于存储计算机运行时所需的数据和指令。
2. 只读存储器(ROM)只读存储器是一种非易失性存储器,它的数据一经写入就无法修改。
ROM中存储了计算机系统的固件和启动程序等重要信息。
3. 快取存储器(Cache)快取存储器是一种高速缓存存储器,用于加速计算机对主存储器的访问。
它通过存储最常用的数据和指令,提高了计算机的运行效率。
4. 磁盘存储器磁盘存储器是一种大容量的非易失性存储器,用于长期存储数据。
它通常用于存储操作系统、应用程序和用户数据等。
5. 光盘存储器光盘存储器是一种使用激光技术读写数据的存储器,具有较大的存储容量。
它通常用于存储音频、视频和软件等大型文件。
五、总结存储器是计算机系统中重要的组成部份,它通过存储和检索数据,为计算机的正常运行提供支持。
本文详细介绍了存储器的工作原理,包括存储器的组成结构、数据的存储和检索过程以及常见的存储器类型。
1t1c的存储器原理
1t1c的存储器原理1t1c的存储器原理概述1t1c(One Transistor One Capacitor)是一种常见的存储器原理,它是一种静态随机存取存储器(SRAM)的设计方案。
在这种存储器中,每个存储单元由一个晶体管和一个电容器组成,通过电荷在电容器中的积累来存储数据。
以下是对1t1c存储器原理的详细解释。
单元结构1t1c存储器中的每个存储单元由一个晶体管和一个电容器组成。
晶体管用于控制电荷在电容器中的存储和释放。
电荷的存在表示存储单元的状态,可以是高电压表示逻辑”1”,低电压表示逻辑”0”。
读操作在1t1c存储器中进行读操作时,首先需要将读取请求发送给所需存储单元的引脚。
晶体管将电容器上的电荷放大并传递到输出引脚。
然后,读取电路将电压转换为所需的逻辑电平,并将其传递给读取接口。
写操作写操作包括两个步骤:写入数据和存储数据。
在写入数据时,外部输入电路将数据转换为逻辑电平,并将其传递给存储器的引脚。
然后,晶体管将电压传递到电容器,以存储所需的数据。
写入操作完成后,电容器中的电荷表示写入的数据。
优点1t1c存储器具有以下优点: - 高集成度:每个存储单元只需要一个晶体管和一个电容器,占用的面积较小。
- 读写速度快:由于存储单元的电容器可以直接访问,读写操作速度较快。
- 低功耗:由于晶体管和电容器的工作电压较低,1t1c存储器具有较低的功耗。
缺点1t1c存储器也存在一些缺点: - 数据保持时间短:由于电容器会自然放电,存储的数据持续时间有限,通常需要进行周期性刷新操作。
- 复杂的控制电路:为了确保正确的读写操作,需要复杂的控制电路来管理存储单元的状态。
应用1t1c存储器广泛应用于各种计算机系统和电子设备中,例如: - 高性能微处理器的高速缓存存储器。
- 嵌入式系统中的存储器单元。
- 通信设备中的数据缓冲器。
结论1t1c存储器原理是一种常见的存储器设计方案,它通过晶体管和电容器组成的存储单元来存储和读取数据。
存储器的基本结构原理
存储器的基本结构原理
存储器是计算机中重要的硬件组成部分,其作用是存储和读取数据。
存储器按照存储介质的不同可分为内存和外存,其中内存又分为RAM和ROM两种类型。
内存是计算机中最快、最容易访问的存储器,但是它只能存储临时数据,一旦计算机关闭,所有数据就会消失。
RAM是一种易失性存储器,它只有在通电的情况下才能保存数据,当电源关闭后内存中的数据就会消失。
而ROM不同,它是只读存储器,数据写入后永久保存,无法被修改或删除。
存储器的基本单位是位(bit),多个位组成一个字节(byte)。
内存的基本结构由存储单元和地址线组成,存储单元是存储数据的基本单元,每个存储单元都有一个唯一的地址,通过地址线可以访问特定的存储单元。
存储器的速度和容量是计算机性能的重要指标,随着技术的不断发展,存储器的速度和容量都在不断提高。
目前,内存的容量已经达到了数十GB,而且速度越来越快。
总之,存储器的基本结构原理是存储单元和地址线,其容量和速度是计算机性能的重要指标。
随着技术的不断发展,存储器的容量和速度都在不断提高,为计算机的发展提供了强有力的支撑。
- 1 -。
计算机原理第三章存储器
解:(1)需要26根地址线。
(2)有24根地址线
(3)共用8片。
(4)连线图如下图所示。
〔例6〕半导体存储器容量为7K×8位,其中固化区为4k×8 位,可选用 EPROM芯片:2K×8/片。随机读/写区为3K×8, 可选SRAM芯片:2K×4/片和1K×4/片。地址总线为A15~A0,
为“0”。
★ 注意:读出 “1” 信息后,电容Cs上无电荷,不能再 维持“1”,这种现象称为“破坏性读出”,须进行“恢复”操 作。
(3) 保持,字选线为“0”,T截止,电容Cs无放电 回路,其电荷可暂存数毫秒,即维持“1”数毫秒;无电荷 则保持“0”状态。
★ 注意:保持“1”信息时,电容Cs也要漏电,导致Cs上 无电荷,须定时“刷新”。
写1:数据线I/O=1、 I / O =0,使位线D=1、 D =0;
推出T1截止,T2导通使Q=1、 Q =0,写入“1”。
(2)读出
行选线xi,列选线yj加高电平,使T5 、T6导通和V1 、V2导通。
如果原存信息Q=0,则T1导通,从位线D将通过T5、T1到地 形成放电回路,有电流经D流入T1,使I/O线上有电流流过,经放 大为“0”信号,表明原存信息为“0”。而此时因T2截止,所以D 上无电流。
〔例〕32位地址线的计算机: 232=220×210×22=4千兆=4G 但现在实际配的主存假设为512兆,
即 512兆=220×29
所以,32 位地址线寻址的是逻辑地址, 29位地址线寻址的是物理地址。
3.1.3 存储器的分类
一、根据存储介质来分
1. 半导体存储器:
静态存储器 动态存储器
2. 磁表面存储器:磁盘、磁带等。(磁性材料)
DRAM内存原理
DRAM内存原理DRAM(Dynamic Random Access Memory)是一种电容器构成的半导体内存,用于存储数据和代码,是计算机中最常见的内存类型之一、DRAM的内部结构和操作原理相对较为复杂,本文将详细介绍DRAM内存的原理。
一、DRAM内部结构1.存储单元:每个存储单元包含一个电容,用来存储一个比特的数据。
存储单元有两个状态,即存储0和存储1、当电容充电时,存储1;当电容放电时,存储0。
2.地址译码器:DRAM由多个存储单元组成,每个存储单元都有一个独特的地址。
地址译码器用于将逻辑地址转换为物理地址,以便识别和访问特定的存储单元。
3.行地址译码器:DRAM内存中的存储单元是按行组织的,每一行包含若干个存储单元。
行地址译码器用于选择要访问的行。
4.列地址译码器:在选择了要访问的行后,列地址译码器用于选择要访问的列。
5.输入/输出线路:DRAM内存需要与其他组件进行数据的读写操作,输入/输出线路用于与外部设备进行通信,包括读取和写入数据。
二、DRAM的读操作DRAM的读操作可以分为两个阶段:行选通(Row Access)和列选择(Column Access)。
1.行选通:首先,需要通过地址译码器将逻辑地址转换为物理地址,然后通过行地址译码器选择要访问的行。
行地址译码器产生的信号将被传递到存储单元阵列,将要读取的行上的存储单元与输入/输出线路连接起来。
2.列选择:在行选通完成后,需要通过列地址译码器选择要访问的列。
列地址译码器产生的信号将被传递到存储单元阵列,将要读取的列上的存储单元与输入/输出线路连接起来。
3.读取数据:在选择了要读取的存储单元后,将从电容中读取数据。
读取数据时,电容会逐渐放电,电荷的大小表示存储的是1还是0。
将读取到的数据经过放大和整形等处理后,输出到输入/输出线路,供CPU或其他设备使用。
三、DRAM的写操作DRAM的写操作与读操作类似,也分为行选通和列选择两个阶段。
存储器结构与原理
存储器结构与原理
存储器结构与原理是计算机中非常重要的组成部分之一。
它负责存储和检索数据,为计算机的运行提供必要的支持。
存储器结构通常由两个主要的组成部分构成,即主存储器和辅助存储器。
主存储器是计算机中最重要的存储器之一,也被称为内存。
它用于存储当前正在被处理的数据和指令。
主存储器是由连续的存储单元组成的,每个存储单元都有一个唯一的地址。
这些存储单元可以以字节为单位进行编址,每个字节都有一个唯一的地址。
主存储器通常由半导体随机存取存储器(RAM)组成,具有快速读取和写入数据的特性。
它可以被计算机的中央处理器(CPU)直接访问。
在主存储器中,数据可以按需读取、写入和修改。
辅助存储器是计算机中的另一个重要存储器,主要用于长期存储数据和程序。
辅助存储器通常使用磁盘、光盘或固态硬盘等物理设备来实现。
它可以存储大量的数据,且具有非易失性,即在断电情况下数据不会丢失。
辅助存储器与主存储器的访问速度相比较慢,但是它可以存储更大量的数据。
在计算机系统中,主存储器通常被用作辅助存储器的缓存,以提高数据的访问速度和效率。
存储器结构与原理的设计考虑了存储器的容量、速度、成本和
可靠性等因素。
它的设计要求必须满足计算机系统的性能需求和用户的使用需求。
总之,存储器结构与原理在计算机系统中起着至关重要的作用。
它们的设计和实现对于计算机的性能和功能都有着重要的影响。
通过合理的存储器结构与原理的设计,可以提高计算机的数据存储和处理能力,增强计算机系统的性能与可靠性。
dram 原理
dram 原理
dram是一种动态随机存储器,它是计算机存储系统中使用最
广泛的存储技术之一。
与静态随机存储器(SRAM)相比,DRAM具有更高的存储密度和更低的成本,但速度相对较慢。
DRAM的工作原理主要包括三个方面:存储单元、存储单元
寻址和刷新。
首先,DRAM由一系列存储单元组成,每个存储单元由一个
电容和一个开关(通常是一个MOSFET晶体管)组成。
电容
保存着存储信息,可以存储一个位(0或1)。
由于电容易失
去电荷,需要不断刷新电容的电荷,以保持存储的有效性。
其次,DRAM通过地址线对存储单元进行寻址。
地址线可以
选择一个存储单元,以读取或写入其中的数据。
DRAM的存
储单元被组织成行和列的矩阵,通过选择行和列地址,可以准确定位要读取或写入的存储单元。
最后,为了保持电容的电荷,DRAM需要进行定期的刷新操作。
在活动时,存储单元的电容会逐渐失去电荷,导致数据丢失。
为了防止数据丢失,DRAM需要在一定的时间间隔内对
所有存储单元进行刷新操作,重新充电以保持存储数据的有效性。
总之,DRAM通过利用电容的充放电来存储数据,并通过地
址线对存储单元进行寻址。
同时,为了保持数据的有效性,
DRAM需要定期刷新所有存储单元。
这种动态存储技术在计算机系统中发挥着至关重要的作用。
dram 芯片 结构
dram 芯片结构DRAM(Dynamic Random Access Memory)是一种常见的内存芯片,被广泛用于计算机和其他电子设备中。
DRAM的结构与工作原理非常重要,下面将详细介绍。
DRAM的基本结构由一个个存储单元组成,每个存储单元由一个电容器和一个访问晶体管组成。
电容器用于存储数据,在存储数据之前需要通过内部电路对电容器进行充电或放电。
访问晶体管则用于将数据写入或读取出来。
DRAM存储单元之间通过网格连接,形成二维的阵列结构。
该结构被分为若干个行和列,每个行都包含一个或多个存储单元,每个列也包含一个或多个存储单元。
行和列的交叉点称为交叉引线,用于控制对存储单元的访问,读取或写入数据。
在DRAM中,数据的读取和写入是通过访问晶体管来实现的。
访问晶体管可以作为一个开关,用于控制单元之间的数据流动。
当需要读取或写入数据时,所选行的对应访问晶体管会被打开,允许数据的读取或写入。
而其他行的访问晶体管则会被关闭,以防止数据的干扰。
另外,为了确保数据的稳定性,DRAM需要周期性地刷新数据。
刷新是通过将所有存储单元的数据重写来实现的,以避免数据的丢失或破坏。
刷新操作通常由内部计时器触发,并在DRAM芯片上执行。
DRAM的工作原理可以归结为以下几个步骤:1.数据写入:当访问晶体管打开时,数据可以通过行选择引脚和列选择引脚写入到DRAM中。
所选行的存储单元将被充电或放电,以存储新的数据。
2.数据读取:当访问晶体管打开时,所选行的存储单元中的数据可以通过列选择引脚读取出来。
读取的数据将通过输出引脚传递给其他电子设备。
3.数据刷新:定期刷新操作将所有存储单元中的数据重新写入,以保持数据的稳定性。
这个过程通过内部计时器触发,并在整个DRAM 芯片上进行。
DRAM的结构和工作原理使其具有以下优点:1.高容量:DRAM的二维阵列结构使其能够存储大量数据,满足计算机和其他电子设备的内存需求。
2.可扩展性:由于行和列的结构,DRAM可以通过扩展行和列的数量来增加存储容量。
nand flash工作原理
nand flash工作原理NAND Flash是一种非易失性存储设备,常用于闪存卡、固态硬盘等产品中。
它的工作原理如下:1. 基本结构:NAND Flash由许多存储单元组成,每个存储单元可以存储一个或多个比特的数据。
存储单元被分为页(page)和块(block),每页通常为2KB或4KB,每块通常为128KB或256KB。
2. 存储原理:NAND Flash使用电荷量来存储数据。
每个存储单元中的栅极上存储了一定数量的电子,表示为1或0。
当需要读取或写入数据时,通过对栅极施加适当的电压来控制电荷量。
3. 读取操作:读取操作通过施加一定的电压来检测栅极上的电荷量。
如果电荷量高于某个阈值,表示存储单元为1;如果低于阈值,表示存储单元为0。
4. 写入操作:写入操作分为擦除和编程两个步骤。
- 擦除:Flash存储单元只能整体擦除,即擦除一个块中的所有页。
擦除操作通过施加高压来清空存储单元中的电荷。
- 编程:编程操作将数据写入存储单元。
首先,通过施加适当的电压来擦除存储单元;然后,根据数据位的值,通过施加不同的电压将电荷送入或排出存储单元。
写入操作将改变存储单元中的电荷量,从而改变存储数据的状态。
5. 坏块管理:由于NAND Flash存储单元的不可靠性,会出现一些坏块。
为了保证数据的可靠性和存储空间的利用率,NAND Flash使用坏块管理算法来跳过坏块,将其标记并不再使用。
总之,NAND Flash通过控制存储单元中的电荷量来存储数据,具有读取速度快、电源断电后数据仍能保存的特点,广泛应用于各种存储设备中。
电脑内存存储单元的工作原理
电脑内存存储单元的工作原理电脑内存是计算机中一个重要的组成部分,它用于临时存储计算机正在运行的程序和数据。
而内存的基本单位是存储单元,下面将详细介绍电脑内存存储单元的工作原理。
一、内存存储单元的基本结构内存存储单元是由一组电子器件组成的,它可以存储二进制数据。
一个内存存储单元通常由一个存储电容和一个选通开关组成。
当选通开关打开时,电荷可以流经存储电容,表示存储单元中的数据为1;当选通开关关闭时,电荷无法流经存储电容,表示存储单元中的数据为0。
二、内存存储单元的读操作当计算机需要从内存中读取数据时,首先需要确定要读取的存储单元的地址。
然后,计算机向内存发出读取指令,读取指令包含了要读取的存储单元的地址。
内存根据读取指令找到对应的存储单元,并将存储单元中的数据读取出来。
读取操作是通过向存储单元的选通开关施加适当的电压来实现的。
当选通开关打开时,电荷会流经存储电容,以表示存储单元中的数据。
内存将读取的数据通过数据总线传输到计算机的其他部件,供其进一步处理和使用。
三、内存存储单元的写操作当计算机需要向内存中写入数据时,首先需要确定要写入的存储单元的地址和要写入的数据。
然后,计算机向内存发出写入指令,写入指令包含了要写入的存储单元的地址和要写入的数据。
内存根据写入指令找到对应的存储单元,并将要写入的数据写入到存储单元中。
写入操作是通过向存储单元的选通开关施加适当的电压来实现的。
当选通开关关闭时,电荷无法流经存储电容,以表示存储单元中的数据为0;当选通开关打开时,电荷会流经存储电容,以表示存储单元中的数据为1。
四、内存存储单元的刷新操作内存中的存储单元是由电荷来表示数据的,因此需要定期进行刷新操作,以防止数据的丢失。
刷新操作是通过向存储单元施加适当的电压来实现的。
当存储单元中的电荷电压衰减到一定程度时,刷新操作会将存储单元中的数据重新写入,以保持数据的有效性。
总结:电脑内存存储单元是由一组电子器件组成的,用于临时存储计算机正在运行的程序和数据。
存储芯片的结构集原理
存储芯片的结构集原理存储芯片是计算机中一种常用的集成电路芯片,用于存储和读取数据。
存储芯片的结构集原理主要包括存储单元、存储单元组织、数据存取方式和读/写控制电路四个方面。
首先是存储单元。
存储芯片的存储单元是按照一定规则划分的,每个存储单元可以存储一个二进制信息,即一个位。
常见的存储单元包括存储电容、存储电阻、存储晶体管和存储磁性等。
其中,存储电容利用电场的储存特性实现信息的存储;存储电阻则是通过改变电阻大小记录二进制信息;存储晶体管和存储磁性则是利用晶体管和磁性材料的性质来存储数据。
其次是存储单元组织。
存储芯片中的存储单元按照一定规则组织在一起,形成存储阵列。
存储阵列可以是一维的也可以是二维的。
一维存储阵列中的存储单元按照行排列,二维存储阵列则是按行和列排列的。
存储单元组织的方式不仅影响到存储芯片的容量,还决定了数据存取的方式。
第三是数据存取方式。
存储芯片可以按照不同的存取方式将数据存储到存储单元中,也可以从存储单元中读取数据。
常见的数据存取方式包括顺序存取、直接存取和随机存取。
顺序存取是按照存储单元的物理位置顺序存取和读取数据;直接存取则是通过设定地址进行数据存取;而随机存取则是根据存储单元地址的随机变化存取存储单元中的数据。
最后是读/写控制电路。
存储芯片的读/写控制电路用于对存储阵列进行读写操作。
读操作时,控制电路将地址信号传递给存储阵列,将数据从存储单元中读取出来;写操作则是将待存储的数据和地址信号传递给控制电路,控制电路将数据写入到指定的存储单元中。
读/写控制电路还可以根据写入/读出状态的不同进行数据的加工和处理,以满足不同的应用需求。
综上所述,存储芯片的结构集原理主要包括存储单元、存储单元组织、数据存取方式和读/写控制电路四个方面。
存储芯片的不同结构和原理对于计算机的存储性能和功能有着重要的影响,不同的应用需要选择合适的存储芯片结构和原理来满足需求。
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只读存储器(ROM)
• 可檫除、可编程ROM(EPROM)
¾ EPROM:用紫外光可以擦除ROM中全部信息。擦 除时间几分钟,然后用专用编程器进行编程写入。
¾ EEPROM:电擦除ROM,直接在编程器上用电压 信号进行擦除。重新写入和擦除同步进行。擦除 时间为20ms。
¾ EAPROM:直接在系统中擦除和改写,可以擦除 全部内容,也可以只擦除部分字节。正常使用只 能读出不能写入。
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内容:
1. 存储器概述 2. 存储器分类 3. 半导体存储器 4. 单元电路结构及存储原理 5. 存储器测试原理和技术
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内容:
1. 存储器概述 2. 存储器分类 3. 半导体存储器 4. 单元电路结构及存储原理 5. 存储器测试原理和技术
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存储器分类
• 按读写功能分:
¾ 读写存储器RAM(Random Access Memory) 又称为随机存取存储器:既能读出又能写入的半 导体存储器
OTP-ROM (One-Time PROM) 快闪ROM(FLASH-ROM: 整片/块) 电可擦除PROM(E2PROM)(字节、页)
双极型 RAM
MOS型 RAM
SRAM ( 双 稳 态 触发 器) DRAM(电容) SDRAM IRAM(EDO,SDRAM,D DR,RAMBUS….)
存储器性能指标
9 高速缓冲存储器 (Cache) 高速存取指令和数据 存取速度 快,但存储容量小;
9 主存储器(内存)存放计算机运行期间的大量程序和数据 存 取速度较快,存储容量不大;
9 外存储器(外存)存放系统程序和大型数据文件及数据库 存 储容量大,位成本低。
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存储器性能指标
• 可靠性:是指存储器对电磁场及温度等变 化的抗干扰性, 半导体存储器由于采用大 规模集成电路结构,可靠性高,平均无故 障时间为几千小时以上。
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存储器分类
• 按存储介质分:
¾ 半导体存储器:用半导体器件组成的存储器; ¾ 磁表面存储器:用磁性材料做成的存储器
• 按存储方式分:
¾ 随机存储器:任何存储单元的内容都能被随机存 取,且存取时间和存储单元的物理位置无关;
¾ 顺序存储器:只能按某种顺序来存取,存取时间 和存储单元的物理位置有关。
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B、地址选择电路 • 地址选择电路包括地址译码器和地址码寄存器。地址
译码器用来对地址译码。设其输入端的地址线有n根, 输出线数为N,则它分别对应2n个不同的地址码,作 为对地址单元的选择线。这些输出的选择线又叫做字 线。地址译码的方式有两种: ⑴ 单译码方式 它的全部地址码只用一个电路译码,译码输出的字选 择线直接选中对应的存储单元,如上面图9.2所示。这 一方式需要的选择线数较多,只适用于容量较小的存 储器。
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半导体存储器的组成
半导体存储器组成的框图如下图所示。它一般由存储体、 地址选择电路、输入输出电路和控制电路组成。
可编程的只读存储器(PROM)
• PROM是指芯片出厂时初始信息为全1或全 0的只读存储器(如图5.13),芯片出厂 时,开关管T1与数据线之间以熔丝相连。 用户可根据自己的需要,用电或光照的方 法写入所需要的信息(熔断或保留熔丝以 区分1和0)。但一经写入后,就只能读 出,不能再更改(熔断后不能再连通)。
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只读存储器-掩膜ROM
基本结构:地址译码器、存储矩阵、输出缓冲器
存储单元:可以存放1位二进制数的单元电路 字单元:存储单元的组合,具有唯一的地址
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⑵ 双译码方式(或称矩阵译码) 双译码方式如图9.3所示。它将地址码分为X与Y两部
分,用两个译码电路分别译码。X向译码称为行译码,其输 出线称为行选择线,它选中存储矩阵中一行的所有存储单元。 Y向译码又称为列译码,其输出线称为列选择线,它选中一 列的所有单元。只有X向和Y向的选择线同时选中的那一位 存储单元,才能进行读写操作。由图可见,具有1024个基 本单元的存储体排列成32×32的矩阵,它的 X向和Y向译 码器各有32根译码输出线,共64根。若采用单译码方式, 则有1024根译码输出线。因此,双译码方式所需要的选择 线数目较少 ,也简化了存储器的结构,故它适用于大容量 的存储器。
半导体存储器的特点
• 速度快,存取时间可到ns级; • 集成度高,不仅存储单元所占的空间小,而且译码电路
和缓冲寄存器、读出写入电路等都制作在同一芯片中。 目前已达到单片1024Mb(相当于128M字节)。 • 非破坏性读出,即信息读出后存储单元中的信息还在, 特别是静态RAM,读出后不需要再生。 • 信息的易失性(对RAM),即断电后信息丢失。 • 信息的挥发性(对DRAM),即存储的信息过一定时间 要丢失,所以要周期地再生(刷新)。 • 功耗低,特别是CMOS存储器。 • 体积小,价格在不断地下降。
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C、读写控制电路 读写控制电路包括读写放大器、数据寄存
器(三态双向缓冲器)等。它是数据信息输 入输出的通道。
外界对存储器的控制信号有读信号RD、 写信号WR和片选信号CS。
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只读存储器-掩膜ROM
1.地址译码器 VCC
W0=A1A0
A1
1
A0
1
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W0 W1 W2 W3
VCC
R
A Y=AB
只读存储器-掩膜ROM
2. 存储矩阵和输出缓冲电路
W0 W1 W2 W3
输出缓冲器
ROM中存放的数据
存储矩阵
EN EN EN EN EN
D3 A1 A0 D3 D2 D1 D0
D2 0 0 0 0 1 1
D1 0 1 0 1 1 1 10 1 0 0 1
D0 1 1 1 1 1 1
交叉点处接有二极管时相当于存1,没接二极管时相 当于存0。
存储单元的结构原理
存储器概述
• 存储器(Memory)是计算机系统中的记忆设 备,用来存放程序和数据。计算机中的全部信 息,包括输入的原始数据、计算机程序、中间运 行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根 据控制器指定的位置存入和取出信息。
• 构成存储器的存储介质,目前主要采用半导体器 件和磁性材料。存储器中最小的存储单位就是一 个双稳态半导体电路或一个CMOS晶体管或磁性 材料的存储元,它可存储一个二进制代码。
• 因此,用户使用PROM只能进行一次编程 写入。
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内容:
1. 存储器概述 2. 存储器分类 3. 半导体存储器 4. 单元电路结构及存储原理 5. 存储器测试原理和技术
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A、存储体:是存储1和0信息的电路实体,它由许多个 存储单元组成,每个存储单元一般由若干位(8位)组成, 每一位需要一个存储元件,每个存储单元有一个编号, 称为地址。存储器的地址用一组二进制数表示,其地址 线的位数n与存储单元的数量N之间的关系为: n 地址线数与存储单元数之间的关系列于下表中。
¾ 只读存储器ROM(Read Only Memory):存 储的内容是固定不变的,只能读出而不能写入的 半导体存储器。
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存储器分类
• 按信息的可保存性分:
¾ 非永久记忆的存储器:断电后信息即消失的存储器; ¾ 永久记忆性存储器:断电后仍能保存信息的存储器。
• 按存储器用途分:
¾ 根据存储器在计算机系统中所起的作用,可分为主存储器、 辅助存储器、高速缓冲存储器、控制存储器等。
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分类: 只读存储器 ROM
(Read- Only Memory)
掩模ROM 可编程ROM(PROM) (Programmable ROM)
可擦除可编程ROM
紫外线擦除
UVEPROM (Ultra-Violet)
按 功
只能读出不能
(EPROM)
能 写入,断电不失 (Erasable PROM)
随机存储器RAM
• 其它指标:体积小、重量轻、价格便宜、 使用灵活是微型计算机的主要特点及优 点,所以存储器的体积大小、功耗、工作 温度范围、 成本高低等也成为人们关心的 指标。
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半导体存储器分类
根据运行时存取(读写)过程的不同分类
半导体 存储器 Memory
只读 存储器
ROM
随机存取 存储器 RAM
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掩膜ROM 可编程ROM(PROM) UV可擦除PROM(EPROM)
• 根据制造工艺及应用功能不同,只读存储 器分为掩膜ROM、PROM、EPROM、 EEPROM等几大类。
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随机存储器(RAM)
• 在RAM中,又可以分为双极型(Bipolar)和MOS RAM两大类。
• 双极型RAM的特点:存取速度高;以晶体管的触发 器作为基本存储电路,故管子较多;集成度较低 (与MOS相比e。
B
A
&
Y
B
只读存储器-掩膜ROM
地址译码器的等效电路
A1 1
A0 1
&
&
&
&
地址译码器真值表
A1 A0 W0 W1 W2 W3 00 1 0 0 0 01 0 1 0 0 10 0 0 1 0 11 0 0 0 1
W0 W1
W2
W3
地址译码器的函数表达式
雷鑑W铭0 = A1 A0,W1 = A1 A0,W2 = A1 A0,W3 = A1 A0
电可擦除
EEPROM (Electrically)
Flash Memory
(Random Access Memory)
静态存储器SRAM (Static RAM)
动态存储器DRAM (Dynamic RAM)
快闪存储器
还可以按制造工艺 分为双极型和MOS
主要指标:存储容量、存取速度。 型两种。