存储器的工作原理[RAM,ROM,EEPROM存储器工作原理]

存储器的工作原理[RAM,ROM,EEPROM存储器工作原理] 一．基本工作原理基本工作原理

1、存储器构造、存储器就是用来存放数据的地方。它是利用电平的高低来存放数据的，也就是说，它存放的实际上是电平的高、低，而不是我们所习惯认为的 1234 这样的数字，这样，我们的一个谜团就解开了，计算机也没什么神秘的吗。

图1

图2 让我们看图 1。这是一个存储器的示意图：一个存储器就像一个个的小抽屉，一个小抽屉里有八个小格子，每个小格子就是用来存放“电荷”的，电荷通过与它相连的电线传进来或释放掉，至于电荷在小格子里是怎样存的，就不用我们操心了，你可以把电线想象成水管，小格子里的电荷就像是水，那就好理解了。存储器中的每个小抽屉就是一个放数据的地方，我们称之为一个“单元”。有了这么一个构造，我们就可以开始存放数据了，想要放进一个数据12，也就是

00001100，我们只要把第二号和第三号小格子里存满电荷，而其它小格子里的电荷给放掉就行了（看图 2）。可是问题出来了，看图 1，一个存储器有好多单元，线是并联的，在放入电荷的时候，

会将电荷放入所有的单元中，而释放电荷的时候，会把每个单元中的电荷都放掉，这样的话，不管存储器有多少个单元，都只能放同一个数，这当然不是我们所希望的，因此，要在结构上稍作变化，看图 1，在每个单元上有个控制线，我想要把数据放进哪个单元，就给一个信号这个单元的控制线，这个控制线就把开关打开，这样电荷就可 __流动了，而其它单元控制线上没有信号，所以开关不打开，不会受到影响，这样，只要控制不同单元的控制线，就可以向各单元写入不同的数据了，同样，如果要某个单元中取数据，也只要打开相应的控制开关就行了。 2、存储器译码、那么，我们怎样来控制各个单元的控制线呢？这个还不简单，把每个单元的控制线都引到集成电路的外面不就行了吗？事情可没那么简单，一片27512 存储器中有 65536 个单元，把每根线都引出来，这个集成电路就得有 6 万多个脚？不行，怎么办？要想法减少线的数量。我们有一种方法称这为译码，简单介绍一下：一根线可以代表 2 种状态，2 根线可以代表 4 种状态，3 根线可以代表几种，256 种状态又需要几根线代表？8 种，8 根线，所以 65536 种状态我们只需要16 根线就可以代表了。 3、存储器的选片及总线的概念、至此，译码的问题解决了，让我们再来关注另外一个问题。送入每个单元的八根线是用从什么地方来的呢？它就是从计算机上接过来的，一般地，这八根线除了接一个存储器之外，还要接其它的器件

。这样问题就出来了，这八根线既然不是存储器和计算机之间专

用的，如果总是将某个单元接在这八根线上，就不好了，比如这个

存储器单元中的数值是 0FFH 另一个存储器的单元是 00H，那么这

根线到底是处于高电平，还是低电平？岂非要打架看谁历害了？所

以我们要让它们分离。办法当然很简单，当外面的线接到集成电路的引脚进来后，不直接接到各单元去，中间再加一组开关就行了。平

时我们让开关打开着，如果确实是要向这个存储器中写入数据，或

要从存储器中读出数据，再让开关接通就行了。这组开关由三根引线选择：读控制端、写控制端和片选端。要将数据写入片中，先选中该片，然后发出写信号，开关就合上了，并将传过来的数据（电荷）写入片中。如果要读，先选中该片，然后发出读信号，开关合上，

数据就被送出去了。读和写信号同时还接入到另一个存储器，但是由于片选端不同，所以虽有读或写信号，但没有片选信号，所以另

一个存储器不会“误会”而开门，造成冲突。那么会不同时选中

两片芯片呢？只要是设计好的系统就不会，因为它是由计算控

制的，而不是我们人来控制的，如果真的出现同时出现选中两片

的情况，那就是电路出了故障了，这不在我们的讨论之列。从上面的介绍中我们已经看到，用来传递数据的八根线并不是专用的，而是很多器件大家共用的，所以我们称之为数据总线，总线英文名为 BUS，总即公交车道，谁者可以走。而十六根地址线也是连在一起的，称

之为地址总线。

二．存储器的种类及原理：存储器的种类及原理：及原理 1.RAM / ROM 存储器 1.

ROM 和 RAM 指的都是半导体存储器，ROM 是 Read Only Memory 的缩写，RAM 是 Random Aess Memory 的缩写。ROM 在系统停止供电的时候仍然可以保持数据，而 RAM 通常都是在掉电之后就丢失数据，典型的 RAM 就是计算机的内存。

2. RAM

随机存取存储器（RAM）是计算机存储器中最为人熟知的一种。之所以 RAM 被称为“随机存储”，是因为您可以直接访问任一个存储单元，只要您知道该单元所在记忆行和记忆列的地址即可。 RAM 有两大类： 1) 静态 RAM（Static RAM / SRAM），SRAM 速度非常快，是目前读写最快的存储设备了，但是它也非常昂贵，所以只在要求

很苛刻的地方使用，譬如 CPU 的一级缓冲，二级缓冲。 2) 动态 RAM （Dynamic RAM / DRAM） DRAM 保留数据的时间很短，，速度也比SRAM 慢，不过它还是比任何的 ROM 都要快，但从价格上来说 DRAM 相比 SRAM 要便宜很多，计算机内存就是 DRAM 的。类似于微处理器，存储器芯片也是一种由数以百万计的晶体管和电容器

构成的集成电路（IC）。计算机存储器中最为常见的一种是动态随机存取存储器（DRAM），在 DRAM 中晶体管和电容器合在一起就构成一个存储单元，代表一个数据位元。电容器保存位——0 或 1（有关位的信息，请参见位和字节）。晶体管起到了开关的作用，它能让内存芯片上的控制线路读取电容上的数据，或改变其状态。电容器就像一个能够储存电子的小桶。要在存储单元中写入 1，小桶内就充满电子。要写入 0，小桶就被清空。电容器桶的问题在于它会泄漏。只需大约几毫秒的时间，一个充满电子的小桶就会漏得一干二净。因此，为了确保动态存储器能正常工作，必须由 CPU 或是由内存控制器对所有电容不断地进行充电，使它们在电子流失殆尽之前能保持 1 值。为此，内

存控制器会先行读取存储器中的数据，然后再把数据写回去。这种刷新操作每秒钟要自动进行数千次如（图 3 所示）

图 3 动态 RAM 存储单元中的电容器就像是一个漏水的小桶。

它需要定时刷新，否则电子泄漏会使它变为 0 值。

动态 RAM 正是得名于这种刷新操作。动态 RAM 需要不间断地进行刷新，否则就会丢失它所保存的数据。这一刷新动作的缺点就是费时，并且会降低内存速度。