内存器件介绍之RAM篇[1]

内存器件介绍之RAM篇(一)

提到内存，相信大家都不陌生，几乎所有的计算机系统中都有它的身影，按照内存的工作原理划分，可将内存分为RAM和ROM两大类。

RAM（Random Access Memory）存储器又称随机存取存储器，存储的内容可通过指令随机读写访问，RAM中的数据在掉电时会丢失；

ROM（Read Only Memory）存储器又称只读存储器，只能从中读取信息而不能任意写信息。ROM具有掉电后数据可保持不变的优点。

RAM和ROM两大类下面又可分很多小类，如下图所示：

♦SRAM简介

SRAM即Static RAM，也就是静态随机存取存储器，按照制造工艺可分为NMOS SRAM、CMOS SRAM和双极型SRAM(用的是TFT)。

SRAM的基本存储单元是数字锁存器，只要系统不掉电，它就会无限期地保持记忆状态。掉电时，存储数据会丢失。并且SRAM的行列地址线是分开的(DRAM的行列地址线是复用的)。

SRAM地特点是读写速度极快，在快速读取和刷新时能够保持数据地完整性，并且非常省电。所以在一些高速和高可靠性要求电路中，基本上是SRAM 地天下，如CPU的Cache。但是SRAM的存储单元电路结构非常复杂，它内部采用的是双稳态电路的形式来存储数据，制作一个bit存储位通常需要6个MOS 管(4个MOS管组成两个交叉耦合反相器，用来锁存数据，另外2个用于对读写操作过程的控制)。由于SRAM的复杂电路结构，使得成本要比DRAM高很多，而且其集成度低，很难做成大容量，一般只有几十KByte到几百KByte的容量，最大也就几MByte。

下图为6个NMOS构成的基本SRAM存储单元，Xi和Yj为字线；I/O为数据输入/输出端；R/W为读/写控制端。当R/W=0时，进行写操作；当R/W=1时，进行读操作。图中红色虚线框中的T1、T2、T3、T4、T5、T6六个NMOS管构成一个基本的存储单元。T1、T3和T2、T4两个反相器交叉耦合构成触发器。电路采用二元寻址，当字线Xi和Yj均为高电平时，T5-T8均导通，则该单元被选中，若此时R/W为1的读操作，三态门G1、G2关闭，G3打开，存储的数据从数据线D，经过G3，然后从I/O输出。若R/W为0的写操作，则G1、G2打开，G3关闭，I/O上的数据经G1、G2写入存储单元。

下图为32KByte容量的SRAM结构示意图，该SRAM有8位行地址，译码后生成256根行地址线；列地址线为7位，译码后生成128根列地址线。对SRAM 进行读操作时，OE#和CS#为低电平，WE#为高电平，G1输出低电平将输入控缓冲器关闭，G2输出高电平将输出缓冲器打开，通过行列地址线选中的存储单元数据经I/O和输出缓冲器，最后从I/O[0:7]输出；写操作时，WE#和CS#为低电平，OE#为高电平，G1输出高电平将输入缓冲器打开，G2输出低电平将输出缓冲器关闭，I/O[0:7]上的输出经输出缓冲器和内部I/O总线，最后写入行列地址选中的存储空间中。

♦DRAM介绍

DRAM即Dynamic RAM，动态随机存取存储器的意思，DRAM的种类有很多，常用的有：

1).SDRAM：Synchronous Dynamic Random Access Memory，即同步动态随机存取存储器。“同步”是指其时钟频率与CPU前端总线的系统时钟频率相同，并且内部命令的发送与数据的传输都以此频率为基准；“动态”是指存储阵列需要不断的刷新来保证所存储数据不丢失；“随机”是指数据不是线性一次存储，而是自由指定地址进行数据的读写。

2).DDR SDRAM：Double Data Rate SDRAM，即双倍速率SDRAM，普通SDRAM只在时钟信号的上升沿采样数据，而DDR SDRAM在时钟信号的上升沿和下降沿都采样数据，这样，在时钟频率不变的情况下，DDR SDRAM的数据存取速度提高了一倍，所以叫双倍速率SDRAM。

DDR SDRAM最早由三星公司于1996年提出，之后与日本电气、三菱、富士通、东芝、日立、TI、现代等8家公司协议制定规格，并得到AMD、VIA、

SIS等公司的支持，并最终于2005年形成JEDEC标准ESD79E。(JEDEC即Joint Electron Device Engineering Council，电子器件工程联合理事会)

DDR SDRAM在其短暂的发展史中，先后经历了DDR SDRAM(也叫DDR1 SDRAM)、DDR2 SDRA

内存器件介绍之RAM篇(二)

在《内存器件介绍之RAM篇(一)》中我们介绍了SRAM的相关知识以及DRAM 的部分知识，下面继续我们的DRAM探索之旅。

♦DRAM的物理BANK与逻辑BANK

我们在进行内存设计选型时会有两种选择：内存颗粒和内存条。

1).内存颗粒其实也就是内存芯片，数据位宽通常是8bit，最高的也就是16bit。

2).内存条就是将多颗内存芯片放在一起组成通用标准模块，并在模块中加入管理信号(一般为I2C总线，用来读取厂家信息)，然后从标准标准接口引出(就是我们常说的金手指)。

常见的内存条有SIMM和DIMM两种。

SIMM是Single In-line Memory Module缩写，即单列内存模组，它与主板插槽的接口只有一列引脚(虽然两侧都有金手指)，72个PIN，数据位宽为32bit。

DIMM是Double In-line Memory Module的缩写，即双列内存模组。所谓双列是指模组电路板与主板插槽的接口有两列引脚，两侧的金手指各对应一列引脚。DIMM内存条一共有168个PIN，数据位宽为64bit。

传统内存系统为了保证CPU的正常工作，必须一次传输完CPU在一个传输周期内所需的数据，而CPU在一个传输周期能接受的数据容量就是CPU总线的位宽。这个位宽就是物理BANK(Physical Bank，简称P-Bank)位宽。