隨機訪問儲存器(RAM)

2021-10-05 04:27:13 字數 2303 閱讀 8471

隨機訪問儲存器

隨機訪問儲存器(英語:random access memory,縮寫:ram),也叫主存,是與cpu直接交換資料的內部儲存器。它可以隨時讀寫(重新整理時除外),而且速度很快,通常作為作業系統或其他正在執行中的程式的臨時資料儲存介質。ram工作時可以隨時從任何乙個指定的位址寫入(存入)或讀出(取出)資訊。它與rom的最大區別是資料的易失性,即一旦斷電所儲存的資料將隨之丟失。ram在計算機和數字系統中用來暫時儲存程式、資料和中間結果。

1 簡介

儲存器是數字系統中用以儲存大量資訊的裝置或部件,是計算機和數字裝置中的重要組成部分。儲存器可分為隨機訪問儲存器(ram)和唯讀儲存器(rom)兩大類。

隨機訪問儲存器(ram)既可向指定單元存入資訊又可從指定單元讀出資訊。任何ram中儲存的資訊在斷電後均會丟失,所以ram是易失性儲存器。

rom為唯讀儲存器,除了固定儲存資料、**、固化程式外,在組合邏輯電路中也有著廣泛用途。

2 特點

隨機訪問

所謂「隨機訪問」,指的是當儲存器中的資料被讀取或寫入時,所需要的時間與這段資訊所在的位置或所寫入的位置無關。相對的,讀取或寫入順序訪問(sequential access)儲存裝置中的資訊時,其所需要的時間與位置就會有關係。它主要用來存放作業系統、各種應用程式、資料等。

當ram處於正常工作時,可以從ram中讀出資料,也可以往ram中寫入資料。與rom相比較,ram的優點是讀/寫方便、使用靈活,特別適用於經常快速更換資料的場合。

易失性當電源關閉時,ram不能保留資料。如果需要儲存資料,就必須把它們寫入乙個長期的儲存裝置中(例如硬碟)。

ram的工作特點是通電後,隨時可在任意位置單元訪問資料資訊,斷電後內部資訊也隨之消失。

對靜電敏感

正如其他精細的積體電路,隨機訪問儲存器對環境的靜電荷非常敏感。靜電會干擾儲存器內電容器的電荷,引致資料流失,甚至燒壞電路。故此觸碰隨機訪問儲存器前,應先用手觸控金屬接地。

訪問速度

現代的隨機訪問儲存器幾乎是所有訪問裝置中寫入和讀取速度最快的,訪問延遲和其他涉及機械運作的儲存裝置相比,也顯得微不足道。

需要重新整理(再生)

現代的隨機訪問儲存器依賴電容器儲存資料。電容器充滿電後代表1(二進位制),未充電的代表0。由於電容器或多或少有漏電的情形,若不作特別處理,資料會漸漸隨時間流失。重新整理是指定期讀取電容器的狀態,然後按照原來的狀態重新為電容器充電,彌補流失了的電荷。需要重新整理正好解釋了隨機訪問儲存器的易失性。

3 組成

ram由儲存矩陣、位址解碼器、讀/寫控制器、輸入/輸出、片選控制等幾部分組成。

儲存矩陣。如圖所示,ram的核心部分是乙個暫存器矩陣,用來儲存資訊,稱為儲存矩陣。

位址解碼器。位址解碼器的作用是將暫存器位址所對應的二進位制數譯成有效的行選訊號和列選訊號,從而選中該儲存單元。

讀/寫控制器。訪問ram時,對被選中的暫存器進行讀操作還是進行寫操作,是通過讀寫訊號來進行控制的。讀操作時,被選中單元的資料經資料線、輸入/輸出線傳送給cpu(**處理單元);寫操作時,cpu將資料經輸入/輸岀線、資料線存入被選中單元。

輸入/輸出。ram通過輸入/輸岀端與計算機的cpu交換資料,讀出時它是輸岀端,寫入時它是輸入端,一線兩用。由讀/寫控制線控制。輸入/輸出端資料線的條數,與乙個位址中所對應的暫存器位數相同,也有的ram晶元的輸入/輸出端是分開的。通常ram的輸出端都具有集電極開路或三態輸出結構。

片選控制。由於受ram的整合度限制。一台計算機的儲存器系統往往由許多ram組合而成。cpu訪問儲存器時,一次只能訪問ram中的某一片(或幾片),即儲存器中只有一片(或幾片)ram中的乙個位址接受cpu訪問,與其交換資訊,而其他片ram與cpu不發生聯絡,片選就是用來實現這種控制的。通常一片ram有一根或幾根片選線,當某一片的片選線接入有效電平時,該片被選中,位址解碼器的輸出訊號控制該片某個位址的暫存器與cpu接通;當片選線接入無效電平時,則該片與cpu之間處於斷開狀態。

3 類別

根據儲存單元的工作原理不同, ram分為靜態ram和動態ram。

靜態隨機儲存器(sram)

靜態儲存單元是在靜態觸發器的基礎上附加門控管而構成的。因此,它是靠觸發器的自保功能儲存資料的。sram存放的資訊在不停電的情況下能長時間保留,狀態穩定,不需外加重新整理電路,從而簡化了外部電路設計。但由於sram的基本儲存電路中所含電晶體較多,故整合度較低,且功耗較大。

動態隨機儲存器(dram)

dram利用電容儲存電荷的原理儲存資訊,電路簡單,整合度高。由於任何電容都存在漏電,因此,當電容儲存有電荷時,過一段時間由於電容放電會導致電荷流失,使儲存資訊丟失。解決的辦法是每隔一定時間(一般為2ms)須對dram進行讀出和再寫入,使原處於邏輯電平「l」的電容上所洩放的電荷又得到補充,原處於電平「0」的電容仍保持「0」,這個過程叫dram的重新整理.

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