RAM的一般结构和读写过程

1、精品文档一、 RAM的一般结构和读写过程1.RAM的一般结构它由三部分电路组成：1) 行、列地址译码器：它是一个二进制译码器，将地址码翻译成行列对应的具体地址，然后去选通该地址的存储单元，对该单元中的信息进行读出操作或进行写入新的信息操作。例如：一个 10 位的地址码A4A3A2A1A0=00101，B4B3B2B1B0=00011时，则将对应于第5 行第3 列的存储单元被选中。2) 存储体：它是存放大量二进制信息的“仓库”，该仓库由成千上万个存储单元组成。而每个存储单元存放着一个二进制字信息，二进制字可能是一位的，也可能多位。存储体或RAM的容量：存储单元的个数* 每个存储单元中数据的位数。

2、例如，一个 10 位地址的 RAM，共有 210 个存储单元，若每个存储单元存放一位二进制信息，则该 RAM的容量就是 210( 字 ) 1( 位 )=1024 字位，通常称 1K 字位 ( 容量 ) 。3)I/O及读 / 写控制电路：该部分电路决定着存储器是进行读出信息操作还是写入新信息操作。输入 / 输出缓冲器起数据的锁存作用，通常采用三态输出的电路结构。因此，RAM可以与其它的外面电路相连接， 实现信息的双向传输 ( 即可输入， 也可输出 ) ，使信息的交换和传递十分方便。1欢迎下载精品文档2.RAM的读出信息和写入新信息过程( 读 / 写过程 ) ：时序访问某地址单元的地址码有效，假如

3、你想去访问的具体地址：如 A9 A0=0D3H=0011010011B，片选有效=0，选中该片RAM为工作状态。读/ 写操作有效： 1，读出信息； 0，写入信息；二、 RAM中的存储单元按照数据存取的方式不同， RAM中的存储单元分为两种：静态存储单元 静态 RAM(SRAM)；动态存储单元 动态 RAM(DRAM)。1. 静态存储单元 (SRAM)：它由电源来维持信息，如触发器，寄存器等。静态存储单元 (SRAM)的典型结构：。2欢迎下载精品文档T5、T6、 T7、T8 都是门控管，只要栅极高电平，这些管子就工作在可变电阻区，当作开关。其中，存储单元通过T5、 T6 和数据线 ( 位线 )

4、相连；数据线又通过T7、 T8 和再经输入/ 输出缓冲电路和输入 / 输出线相连接，以实现信息的传递和交换。写入信息的操作过程，在第一次写入信息之前，存储单元中的信息是随机信息。假定要写入信息“1”：1) 地址码加入，地址有效后，相对应的行选线X 和列选线 Y 都为高电平， T5、 T6、 T7、 T8 导电；2) 片选信号有效 ( 低电平 ) ；3) 写入信号有效，这时三态门G2、 G3为工作态， G1输出高阻态，信息“ 1”经 G2、T7、 T5 达到 Q 端；经 G3反相后信息“0”经 T8、 T6 达到。T4 导电， T3 截止，显然，信息“1”已写入了存储单元。假定要读出信息“1”：

5、1) 访问该地址单元的地址码有效；2) 片选有效=0；3) 读操作有效 R/=1；此时：三态门 G1工作态， G2、G3高阻态，存储单元中的信息“1”经T5、 T7、 G1三态门读出。除上述 NMOS结构的静态SRAM以外，还有以下几种类型的SRAM。CMOS结构的 SRAM：功耗更加低，存储容量更加大。双极型结构SRAM：功耗较大，存取速度更加快。2. 动态存储单元 (DRAM)静态存储单元存在静态功耗，集成度做不高，所以，存储容量也做不大。动态存储单元，利用了栅源间的 MOS电容存储信息。 其静态功耗很小， 因而存储容量可以做得很大。 静态 RAM功耗大，密度低，动态 RAM功耗小，密度高

6、。动态 RAM需要定时刷新，使用较复杂。动态存储单元(DRAM)的典型结构：。3欢迎下载精品文档门控管 T3、 T4、 T5、 T6、 T7、 T8 ， C1、 C2 为 MOS电容。DRAM的读 / 写操作过程：1) 访问该存储单元的地址有效； 2) 片选信号有 ( 未画 ) ；3) 发出读出信息或写入新信息的控制信号。读出操作时，令原信息Q=1，C2 充有电荷，地址有效后，行、列选取线高电平；加片选信号后，送读出信号R=1，W=0； T4、 T6、T8 导电，经T4、T6、T8 读出。写入操作时，假定原信息为“ 0”，要写入信息“1”，该存储单元的地址有效后，X、 Y 为高电平；在片选信号

7、到达后，加写入命令W=1， R=0，即“ 1。信息经T7、 T5、 T3 对 C2 充电。充至一定电压后，T2 导电， C1 放电， T1 截止，所以， Q 变为高电平， “ 1”信息写入到了该存储单元中。如果写入的信息是“0”，则原电容上的电荷不变。动态 RAM的刷新：由于DRAM靠 MOS电容存储信息。当该信息长时间不处理时， 电容上的电荷将会因漏电等原因而逐渐的损失，从而造成存储数据的丢失。及时补充电荷是动态 RAM中一个十分重要的问题。 补充充电的过程称为 “刷新” Refresh, 也称“再生”。补充充电的过程：加预充电脉冲、预充电管T9、T10 导电， C01，C02 很快充电至V

8、DD，撤消后， C01，C02 上的电荷保持。然而进行读出操作：地址有效， 行、列选线X、Y 高电平； R=1，W=0进行读出操作，如果原信息为Q=“ 1”，说明MOS电容 C2 有电荷， C1 没有电荷 ( 即 T2 导电，T1 截止 ) ；这时C01 上的电荷将对C2补充充电，而C02 上的电荷经T2 导电管放掉，结果对C2实现了补充充电。读出的数据仍为，则 DO=1。4欢迎下载精品文档实际上， 在每进行一次读出操作之前，必须对 DRAM按排一次刷新，即先加一个预充电脉冲，然后进行读出操作。同时在不进行任何操作时，CPU也应该每隔一定时间对动态RAM进行一次补充充电 ( 一般是2mS时间

9、) ，以弥补电荷损失。三、静态RAM的容量扩展(SRAM)通常微处理器的数据总线为8 位、 16 位或 32 位，而地址总线为16 位或 24 位不等。当静态RAM的地址线和数据线不能与微机相匹配时，可用地址线扩展、数据线扩展或地址和数据线同时进行扩展的方法加以解决。1.RAM容量的扩展- 位数扩展数据线扩展如 SRAM 2114： 10 位地址， 4 位数据线，其容量=210 4=1024 4=4096 字位 (4K) 。例：用 4K 容量的RAM2114，实现一个容量为1024 8 ( 8K 字位 ) 字位容量的RAM。解： 1024 8 字位容量，其地址仍是十位，故只要进行数据位扩展即可，选用RAM2114两片，将两片的地址线，读/ 写线及片选线并联，两片的位线分别作为高4 位数据和低4 位数据，组成8 位的数据线即可。扩展后的电路如图所示：2.SRAM容量的扩展 -字位扩展，地址扩展，数据位扩展。例：用 RAM2114，扩展成容量为4096 8 字位 (32K) 的 RAM。5欢迎下载精品文档解： 4096 需要 12 位地址，而RAM2114只有 10