随机存储器(随机访问存储器)

随机存储器(随机访问存储器)

随机存取存储器

有两种类型的随机存取存储器(RAM):静态和动态。

静态RAM(SRAM)比动态RAM(DRAM)快,但也贵得多。SRAM被用作CPU芯片上或芯片外的高速缓冲存储器。DRAM用作图形系统的主存储器和帧缓冲器。一般电脑的SRAM不会超过几兆,DRAM有几百或者几千兆。

1.静态随机存取存储器

SRAM的每一位都存储在双稳态存储单元中。每个单元由一个六晶体管电路实现。该电路具有这样一种特性,即它可以无限期地保持在两种不同电压配置或状态之一。其他任何状态都是不稳定的。从不稳定状态,电路将迅速转移到两个稳定状态之一。这种存储单元类似于下图中的倒立摆。

当钟摆向最左边或最右边倾斜时,就是稳定。从任何其他位置看,钟摆都会向一边倾斜。原则上,钟摆可以在垂直位置保持平衡,但这种状态是亚稳态的,即使是最轻微的扰动也能使其倒下,而且一旦倒下,就再也不会回到垂直状态。

由于SRAM存储单元的双稳态特性,只要有电,它就会一直保持其值。即使有干扰扰乱电压,当干扰消除后,电路也会回到稳定值。

2.动态RAM

DRAM的每一位都存储为电容器的电荷。这个电容非常小,通常只有30毫微微法拉左右)—— 30 * 10^-15法拉,一法拉是非常大的测量单位。DRAM可以做得非常密集——每个单元由一个电容器和一个晶体管组成。但与SRAM不同,DRAM存储单元对干扰非常敏感。当电容器的电压受到干扰时,它将永远不会恢复。暴露在光线下会导致电容电压发生变化。实际上,数码相机和摄像机中的传感器本质上是DRAM单元阵列。

很多原因都会导致漏电,使DRAM单元在10~100毫秒内失去电荷。好在电脑的时钟周期是以纳秒计量的,所以这个保持时间比较长。系统必须通过“读取然后重写”来定期刷新存储器的每一位。有些系统还使用纠错码,在纠错码中,计算机字由几个额外的位编码(例如,一个64位的字可以由72位编码),这样电路就可以找到并纠正一个字中的任何一个错误位。

以及SRAM和DRAM存储器。

而SRAM和DRAM存储器的特性如上图所示。只要有电源,SRAM就保持不变。与DRAM不同,它不需要刷新。SRAM的存取速度比DRAM快。SRAM对光和电噪声等干扰不敏感。代价是SRAM单元比DRAM单元用的晶体管多,所以密度低,成本更高,功耗更高。

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