(转)：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 SDRAM、DDR3 SDRAM三个阶段，技术越来越先进。下面是DDR SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM三种内存芯片的参数对比表：

       3).RDRAM：Rambus DRAM，是美国的RAMBUS公司开发的一种内存。与DDR和SDRAM不同，它采用了串行的数据传输模式。RDRAM的数据存储位宽是16位，远低于DDR和SDRAM的64位。但在频率方面则远远高于前者，可以达到400MHz乃至更高。同样也是在一个时钟周期内传输两次次数据，能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，内存带宽能达到1.6Gbyte/s。普通的DRAM行缓冲器的信息在写回存储器后便不再保留，而RDRAM则具有继续保持这一信息的特性，于是在进行存储器访问时，如行缓冲器中已经有目标数据，则可利用，因而实现了高速访问。另外其可把数据集中起来以分组的形式传送，所以只要最初用24个时钟，以后便可每1时钟读出1个字节。一次访问所能读出的数据长度可以达到256字节。下图为SDRAM与RDRAM系统结构对比。

         DRAM的存储单元结构与SRAM的锁存器存储结构不同，DRAM是利用电容来存储数据信息的，电容中有电荷代表逻辑“1”，没有电荷代表逻辑“0”，如下图所示。DRAM进行读/写操作时，行选信号与列选信号将使存储电容与外界的传输电路导通，从而可进行放电(读取)或充电(写入)。目前的主流设计中，刷新放大器功能已经被并入读出放大器(Sense Amplifier，简称S-AMP)中。