ROM和RAM的工作原理(DRAM和DROM)以及DRAM的刷新方法

news2024/11/15 10:50:28

只读存储器ROM:
ROM和RAM都是支持随机存取的存储器,其中SRAM和DRAM均为易失性半导体存储器。而ROM中一旦有了信息,就不能轻易改变,即使掉电也不会丢失,它在计算机系统中是只供读出的存储器。
ROM器件有两个显著的优点:
1)结构简单,所以位密度比可读写存储器的高。
2)具有非易失性,所以可靠性高。

ROM的类型
根据制造工艺的不同,ROM 可分为

掩模式只读存储器(MROM)
一次可编程只读存储器(PROM)
可擦除可编程只读存储器(EPROM)
闪速存储器(Flash Memory)
和固态硬盘(SolidState Drives)

RAM(DRAM(动态随机存储器),SRAM(静态随机存储器))

主存储器由DRAM实现,靠处理器的那一层(Cache)则由SRAM实现,属于易失性存储器,只要断电,保存的信息便会丢失.
DRAM的每比特成本低于SRAM,速度也慢于SRAM,价格差异主要是因为制造DRAM需要更多的硅

SRAM的工作原理
静态随机存储器(SRAM)的存储元是用双稳态触发器(六晶体管MOS)记忆信息,信息被读出后,保持其原状态而不需要再生(非破坏性读出);SRAM的存取速度快,但集成度低,功耗较大,一般用来组成高速缓冲存储器

DRAM的工作原理
动态随机存储器(DRAM)是利用存储元电路中栅极电容上的电荷来存储信息的,DRAM的基本存储元通常只使用一个晶体管,比SRAM的密度要高很多。
DRAM采用地址复用技术,地址线是原来的1/2,且地址信号分行、列两次传送。
相对于SRAM来说,DRAM具有容易集成、位价低、容量大和功耗低等优点,但DRAM的存取速度较慢,一般用来组成大容量主存系统

DRAM的刷新原理:

DRAM电容上的电荷一般只能位置1~2ms,即使不断电,信息也会自动消失。为此,每隔一定时间必须进行刷新,通常取2ms,这个时间称为刷新周期。

常用的刷新方式有3种:集中刷新、分散刷新和异步刷新。
1)集中刷新:

指在一个刷新周期内,利用一段固定的时间,依次对存储器的所有行进行逐一再生,在此期间停止对存储器的读写操作,称为“死时间”,又称访存“死区”。

优点是读写操作时不受刷新工作的影响,因此系统的存取速度较高;
缺点是在集中刷新期间(死区)不能访问存储器。

2)分散刷新:

把对每行的刷新分散到各个工作周期中。

一个存储器的系统工作周期分为两部分:

前半部分用于正常读、写或保持;

后半部分用于刷新某一行。

会增加系统的存取周期,如存储芯片的存取周期为0.5us,则系统的存取周期为1us.

优点是没有死区;

缺点是加长了系统的存取周期,降低了整机的速度。

3)异步刷新:

异步刷新是前两种方法的结合,既可缩短“死时间”,又能充分利用最大刷新间隔为2ms的特点。
具体做法:将刷新周期除以行数,得到两次刷新操作之间的时间间隔t,利用逻辑电路每隔时间t产生一次刷新请求。

可避免使CPU连续等待过长的时间,且减少了刷新次数,从根本上提高整机的工作效率

DRAM 的刷新需注意以下问题:
①刷新对CPU是透明的,即刷新不依赖于外部的访问;
②动态RAM的刷新单位是行,因此刷新操作时仅需要行地址;
③刷新操作类似于读操作,但又有所不同。刷新操作仅给栅极电容补充电荷,不需要信息输出。刷新时不需要选片,即整个存储器中的所有芯片同时被刷新。

注意易失性存储器刷新的区别:
易失性存储器是指断电后数据丢失,SRAM和DRAM都满足断电内容消失,
但需要刷新的只有DRAM,而SRAM不需要刷新。

SRAM和DRAM的区别:

 

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