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3管动态RAM基本存储电路

简介
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  DRAM(Dynamic Random Access Memory),即动态随机存储器最为常见的系统内存。DRAM 只能将数据保持很短的时间。为了保持数据,DRAM使用电容存储,所以 必须隔一段时间刷新(refresh)一次,如果存储单元没有被刷新,存储的信息就会丢失。 (关机就会丢失数据)

工作原理
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  动态RAM的工作原理 动态RAM也是由许多基本存储元按照行和列来组成的。

  3管动态RAM的工作原理

DRAM数据线

  3管动态RAM的基本存储电路如右图所示。在这个电路中,读选择线和写选择线是分开的,读数据线和写数据线也是分开的。

  写操作时,写选择线为"1",所以Q1导通,要写入的数据通过Q1送到Q2的栅极,并通过栅极电容在一定时间内保持信息。让我们看一下动态效果

  读操作时,先通过公用的预充电管Q4使读数据线上的分布电容CD充电,当读选择线为高电平有效时,Q3处于可导通的状态。若原来存有"1",则Q2导通,读数据线的分布电容CD通过Q3、Q2放电,此时读得的信息为"0",正好和原存信息相反;若原存信息为"0",则Q3尽管具备导通条件,但因为Q2截止,所以,CD上的电压保持不变,因而,读得的信息为"1"。可见,对这样的存储电路,读得的信息和原来存入的信息正好相反,所以要通过读出放大器进行反相在送往 数据总线。

结构
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  在半导体科技极为发达的台湾省,内存和显存被统称为记忆体(Memory),全名是动态随机存取记忆体(Dynamic Random Access Memory,DRAM)。基本原理就是利用电容内存储电荷的多寡来代表0和1,这就是一个二进制位元(bit),内存的最小单位。

  DRAM的结构可谓是简单高效,每一个bit只需要一个晶体管加一个电容。但是电容不可避免的存在漏电现象,如果电荷不足会导致数据出错,因此电容必须被周期性的刷新(预充电),这也是DRAM的一大特点。而且电容的充放电需要一个过程,刷新频率不可能无限提升(频障),这就导致DRAM的频率很容易达到上限,即便有先进工艺的支持也收效甚微。

发展过程
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  “上古”时代的FP/EDO内存,由于半导体工艺的限制,频率只有25MHz/50MHz,自SDR以后频率从66MHz一路飙升至133MHz,终于遇到了难以逾越的障碍。此后所诞生的DDR1/2/3系列,它们存储单元官方频率(JEDEC制定)始终在100MHz-200MHz之间徘徊,非官方(超频)频率也顶多在250MHz左右,很难突破300MHz。事实上高频内存的出错率很高、稳定性也得不到保证,除了超频跑简单测试外并无实际应用价值。

  既然存储单元的频率(简称内核频率,也就是电容的刷新频率)不能无限提升,那么就只有在I/O(输入输出)方面做文章,通过改进I/O单元,这就诞生了DDR1/2/3、GDDR1/2/3/4/5等形形色色的内存种类

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