在当今的数字世界中,计算机内存扮演着至关重要的角色。而在内存技术中,DRAM(动态随机存取存储器)是一种被广泛应用于构建大容量内存系统的关键技术
什么是DRAM?
DRAM是一种利用电容存储电荷来表示数据“1”或“0”的存储技术。它由许多基本的存储单元电路组成,每个单元电路包括一个MOS管和一个电容。与SRAM相比,DRAM具有更高的密度和更低的功耗,但速度较慢。
DRAM的工作原理
DRAM利用电容上的电荷来存储信息。当电容上存有足够多的电荷时,表示存储的数据为“1”;而当电容上无电荷时,表示存储的数据为“0”。在读取数据时,字线上的高电平使MOS管导通,如果电容有电荷,会在数据线上产生电流,表示为“1”;反之,如果没有电荷,数据线上就没有电流,表示为“0”。由于电容会随时间放电,所以必须进行定期刷新以保持数据的正确性。
进行读操作之后,电容上的电荷就释放掉了,所以必须进行 “再生” 处理;这种读取方式为 破坏性读出。
地址复用技术 为了进一步提高集成度,DRAM采用地址复用技术。地址信号分行、列两次传送,这样地址线数量减少一半,从而减小芯片的体积。这种技术使得DRAM具有更高的密度和更低的功耗。
DRAM 的基本存储元可以只使用一个晶体管, 所以它比 SRAM 的密度要高很多。为了进一步提高集成度,DRAM 采用 地址复用技术,地址信号分行、列两次传送,这样地址线是原来的一半,地址引脚数也可以减少一半,就能够进一步减小芯片的体积。
Intel 4116 RAM芯片 Intel 4116是历史上一个著名的DRAM产品。它的存储矩阵为128×128,共有16K个单管MOS基本单元电路,容量为16K×1位。为了减少芯片封装的引脚数,地址线只有7根,采用地址复用技术将完整的地址信息分成行地址、列地址两部分。
刷新周期
刷新周期也称为再生周期,是指对DRAM的所有存储单元进行一次完整刷新所需的时间。这个周期通常是根据电容电荷泄漏的时间常数来确定的,以确保在电荷显著减少之前对所有单元进行刷新。如您所述,一般的刷新周期是2毫秒,这意味着每2毫秒需要对整个DRAM芯片进行一次刷新。
由于DRAM的存储单元是随机访问的,一些单元可能会在较长时间内未被访问,而这些单元上的信息如果长时间不刷新,就有可能丢失。因此,DRAM控制器会按照刷新周期定时执行刷新操作,以保证所有存储单元的数据不会因为电荷泄漏而丢失。
刷新操作是DRAM与SRAM(静态RAM)的一个重要区别。SRAM不需要刷新,因为它是利用电路的状态来存储信息,而不是电容电荷。因此,SRAM通常提供更快的访问速度,但成本更高,密度更低。