【知识强化】第三章 存储系统 3.3 半导体随机存储器

我们将要学习半导体存储芯片。

那么我们首先来看一下我们将要学什么。我们这一章呢将要学习这三个部分,而我们这一节就是半导体存储器这一节将要讲存储芯片的一个基本结构,然后呢我们将要讲静态RAM和动态RAM它的一个工作的原理,然后我们将要讲只读存储器ROM的特点和一个基本类型。其实呢这一部分呢还是比较简单的,但是呢用红框框出来的部分就是我们静态RAM和动态RAM它的工作原理呢大家一定要掌握。那么,这一节的内容,就是基本结构,大家做一个了解就可以了。

好的我们来看一下这是一个半导体存储芯片它的一个基本的样子。那么它由什么组成呢?首先最中间的这一部分叫做存储矩阵。存储矩阵呢它是由大量的相同的物理存储单元阵列构成的,啊它就是用来保存我们信息的。除了有一个存储矩阵之外,我们还要有译码驱动电路和读写电路。啊这是它的一个最基本的中间的三个部分。那除了有这一些之外呢,我们还要和外界进行一个信息的交互,所以呢我们就必须有一些接口。我们要跟CPU进行连接,还要跟外部设备进行连接,进行数据交换,那我们就要有地址线,就要有数据线,还要有读写控制线和片选线。那么它们分别是什么作用呢,我们首先来看一下地址线和控制线。地址线顾名思义就是用来决定CPU将要访问我们的存储矩阵的哪一个部分,所以呢它是一个单向输入的。它的位数呢是和芯片的容量有关系的,这个我们在第一章就讲过。而我们的数据线,顾名思义,就是用来输入输出数据的。所以呢它是有双向的,它可以进行读也可以进行写。那么它的位数呢就和我们芯片可以读出或者能可以写入的一个数据的位数有关。那么地址线和数据线它的位数就同时决定了我们芯片的容量。我们来看一下这三个例子。如果我们有10根地址线,有四根数据线,那么我们的芯片容量应该怎么来计算呢?那么10根地址线那么就说明,如果我们要对存储矩阵进行编码的话,我们就要有2^10个。而现在我们有4根数据线,说明就可以传送4位。所以我们整个的芯片的容量就用2^10*4,所以我们就总共有这么多位的一个芯片的容量。那么2^10呢就是1K。同样的如果我们的地址线有14根的话,那么我们如果要对这个地址进行编码的话,就有2^14,这个我们之前已经讲过好多次了。我们有14个0到14个1,所以就是2^14。然后它的数据线是1根,所以我们就是2^14*1位它的这个芯片容量。所以呢2^14我们进行一个简化就是16K再乘1位。同样的如果我们有13位的地址线,就是2^13,数据线有8根,所以就是2^13*8位,它的芯片容量就是这样的。那么这是地址线和数据线,要记住地址线它是只能寻址的,是用来寻址的,所以它是一个单向的。而数据线呢,它如果要进行一个读和写,所以它就是双向的,它们两个同时决定了我们的存储芯片的容量。

 那么还有两个呢,一个是片选线,一个是读写控制线。那么片选线呢我们可以用CS上面加一杠来表示,或者呢用CE上面加一杠来表示。片选线顾名思义听它的名字就知道,它是用来干嘛的呢?它是用来确定我们哪一个存储芯片被选中。那么CS上面加一杠,这个一杠呢在数字电路当中是表示低电平有效,啊低电平有效。所以呢一旦你看到上面有杠的东西呢就说明它是低电平是有效的。就CS它是什么意思呢?CS是芯片选择它的一个缩写,所以CS上面加一杠就说明选择哪一块芯片的。而CE呢,CE是芯片使能信号它的缩写,上面加一杠也是低电平有效。我们可以用这两种来表示我选择了哪一块芯片,片选线就是用来选择我的哪一块存储芯片的。那么读写控制线呢可以有一根也可以有两根。如果是一根的话我们用WE来表示。低电平呢表示是写信号,而高电平表示我这是读信号。啊这是用WE也就是一根线来表示。但如果是两根线呢,我们就用OE和WE来表示。OE上面加一杠还是代表低电平有效,如果OE是低电平的话那么就说明它是允许读的,而WE呢它是允许写的。啊这是两种表示方式。好的我们整个半导体存储芯片的基本结构就是这个样子。

再来回顾一下,存储矩阵,啊存储矩阵是最重要的,中间的那个部分。它是由大量相同的一个物理存储单元阵列构成的,就是用来存储我们的信息的。那么除了有存储矩阵之外呢,我们还要有译码驱动电路,也就是说来自地址总线的一个地址信号我们要翻译成对应的存储单元的选通信号,然后呢这个信号呢就在我们的读写电路的配合之下完成对我们选中了的单元进行一个读写。这就是译码驱动电路,就是把地址信号翻译成我们对哪一块存储单元的一个选择,这就是译码驱动电路。读写电路呢就是用来完成读写操作的。除了有这些呢还有一些接口,所以就是读写控制线决定我们的芯片是用来读还是用来写的。片选线就是确定我们哪一块、哪一个存储芯片被选中了,地址线呢刚才也说过了,然后就是数据线。地址线是单向的数据线是双向的,所以呢地址线和我们的数据线同时反映了我们存储芯片容量的大小。怎么计算我们在第一章就讲过,我们刚才也已经讲过了,啊这就是我们整个的一个半导体存储芯片它的一个基本的结构。

那我们来看一下静态RAM和动态RAM。

那么什么是RAM呢?也就是随机存储存储器。比如说我们之前在讲半导体存储器的这样的一个基本构造的时候,我们就知道这个存储矩阵它是由一个个的相同的这样的物理存储单元阵列构成的。那么它里面的东西呢都是半导体的材料,而半导体的材料呢就构成了不同的电路,那么可以构成复杂的类似触发器这样的东西,也可以构成简单的像电容。那么通过半导体材料构成的电路的不同,那么我们就把它分成了动态RAM和静态RAM。虽然构成的电路不同,但是它们都是给出一个地址,我们的地址的信号一旦准备好了,那么我们的电流就迅速流过我们的这样的电路,然后直接就找到我们相应的存储单元。比如说我们的这个信息的读取和我们信息的存储的物理位置是没有关系的,你只要给出我一个地址的信号,我就能找到我应该读取哪一个存储单元,所以它们都是一个随机存取的这样一个特征。所以呢我们就把它们叫做半导体的随机存储存储器。反正我们在分类的那一讲也讲过了。那么我们刚才也讲过了,它们都是随机存取存储器,所不同的是它们的电路是不一样的。那么分成静态的RAM,静态的随机存取存储器。

我们把它叫做SRAM,S就是Static它的这个首字母。而还有一种呢叫做动态的,也就是Dynamic,也就是DRAM。

为什么叫静态为什么叫动态,我们将在下面一一地讲解。那么它存储信息,存储这个0和1。那么我们可以有不同的电路来存储,我们可以是一个非常复杂的一个电路,叫做双稳态的一个触发器。它呢,用两种状态来表示我们是0还是1。一个叫0态,一个叫1态。它们都是稳定的,来记忆这样的信息的,这是触发器构成的。它还可以用电容来存储我们的信息,也就是我们用电容的充放电来表示我们是0还是1。如果是充电的话它就是1,如果是没有的话,它就是0。

那么它们都是以电信号来存储我们的0和1的,包括我们的触发器包括我们的电容,它都是以电信号的形式来存储的。所以一旦断电,我们的存储的信息立刻丢失,所以它们都是易失性存储器。那么为什么易失,它的原理也给你讲过了,就是说我们触发器和电容它都是以电信号来存储我们的0和1的。所不同的是,触发器它是稳定的,它以两个稳定的状态来表示我是0还是1,而电容需要充放电,所以它才叫静态和动态。

那么静态的随机存取存储器它是稳定的,所以我要读出的时候读出这样一个信息,如果要读的时候我们只要看一下它的状态,看它是哪种状态,所以我们读的时候它是保持其原状态的,所以我们读的时候是非破坏性的读出的。因为它是稳定的,我们只要查看一下它是属于哪一种稳态就可以了。而写的时候呢我们就要改变一下它的状态,把这个状态改变到另一个状态,所以读的时候呢我只要看一下,写的时候我改变一下。这是静态的RAM它读写的特点,所以它读的时候呢我只要看一下就行了,所以它是非破坏性读出的。但是,动态的RAM就不一样了。为什么?因为它是由电容来存储我们的信息的,所以我就要看一下这个电容是充电还是放电了。

所以,我们就要有一个探测的电路,读的时候啊我们要有一个探测的电路,连接上这样一个电容,检测它里面有没有电流。那如果有电流的话,就说明它存储的是1。如果它里面是空的是没有电流的话,这个探测电路探测不到电流的话,就说明它是0。所以一旦我读的话,我就要看一下里面有没有电流,这时候我们在读的时候就会发生信息的丢失,也就是信息的破坏。所以呢,就是因为这个原因,所以我们动态的RAM它是一个破坏性读出的这样一个特点。那么写的时候呢我们就给电容充放电就可以了。这是由它的物理元器件的特性决定的。那么我一旦读出来了,信息就会被破坏掉。所以呢我们读出之后就要重新给它充电来恢复它的信息。所以我们要知道,静态的RAM它是非破坏性读出,而动态的RAM是破坏性读出的。它的原理它的原因我已经给大家讲过了,是由它的电容决定的。

那我们知道啊,触发器它是稳定的一个状态,所以它能够稳定地保持这两种稳定的状态,所以我们是不需要进行刷新的。但是,电容就不一样了。

我们在学高中物理的时候,就已经学过电容它的特例,就是说一旦我们往电容上面写进了一个信号之后,这个电容上的电荷只能维持1到2毫秒,所以哪怕我的电源没有断电,它的信息也是会自动丢失的,这是由它的物理特性决定的。所以为了防止信息的丢失,也就是为了防止我们电荷自动地消失,那么我们就要对它进行刷新。那么什么叫刷新呢?我们要恢复这个信息,自动消失的信息,所以我们就要对它进行一个刷新。刷新的方式呢我们在下一节课给大家讲。

 那么我们这个随机存储的存储器,它的这个地址啊分为行地址和列地址。传输我们的行列地址的时候,我们的静态RAM是不分的,长度是相同的行地址和列地址的。所以,我们就送行列地址的时候,我们的静态RAM是要同时送的。但是我们的动态RAM,它把地址分成了长度相等的两块,一块儿呢是行地址,一块儿呢是列地址。

所以呢我们就可以分成两次进行送,这时候呢我们地址线就可以进行复用,也就是说我们先传送一个行地址,第二次呢我们再传送一个列地址,所以我们的地址线呢就可以用两次。所以我们地址线啊,如果我们比如说我们的地址有20位的话,我们有10位的行地址有10位的列地址,我们可以只用10根地址线。第一次传送行地址,第二次传送列地址。它是分两次送的,所以它的地址线呢是可以复用的。我们的静态的RAM它的运行速度是很快的,而动态的RAM呢它的运行速度呢是比较慢的。

但是我们的触发器啊它是由一个6管的mos管来构成的,也就是由6个逻辑元件构成,所以呢它的集成度是比较低的。因为它的比较复杂嘛,所以它的集成度是比较低的。

而动态的RAM,因为它只有一个电容,所以呢它可以由一个或者三个逻辑元件进行构成,所以它的集成度比较高,简单嘛。所以呢,简单,它的发热量就比较小,它的成本呢就比较低。而静态的RAM,由于它是由触发器构成的,所以它的发热量就比较大,它的成本也比较高。那么这就是两种半导体随机存取存储器它的特点,大家了解一下就行了,自己呢有一个概念就可以了。那么下面就要进入我们比较重要的部分,也就是我们的动态RAM如何进行刷新。

上节课我们说过了,就是动态RAM,因为它是由电容构成的,所以它存储了信息之后,它的信息哪怕不断电,也只能保存1到2毫秒,所以呢为了防止信息的自动丢失,所以我们必须每隔一定的时间之内进行刷新。

好的,我们就来看一下它是如何刷新的。第一点,我们多久需要刷新一次。因为我们之前讲过了,就是说电容上的电荷一般只能维持1到2毫秒,所以呢我们就取刷新周期,一般呢就取两毫秒就行了,就是2毫秒刷新一次。那么每次需要刷新都少个存储单元,这里呢我们就说,我们以行为单位,每次刷新一行的存储单元。那么为什么会这样呢?我们来看一下这样的一个概念。

为什么我们需要用行列地址。我们知道我们在第一章的时候讲计算机系统概论的时候就已经讲过,我们的这个译码器啊,它如果接收一个n位地址,我们需要把这个地址信号转换为这样一个选中一个存储单元的信号。如果我们有n位的地址信号的话,我们就要有2^n个存储单元,因为要有n个0到n个1对吧。我们当时是以3位的也就是000,001,010,011,一直到111这样8个也就2^3来举了一个例子。那么这样显然是非常的庞大的。

那么2的n次方根选通线的话,显然是非常庞大难以忍受的。我们地址信号有3位的话,我们就已经有了8根的选通线。如果我们地址信号有10位的话,那么我们就有2^10也就是1000多根选通线,这显然是难以忍受的,你数都数不过来你还怎么把它制造出来呢。这显然只能作为一个理论上可行但是实际操作是非常麻烦的。

那么我们怎么办呢?我们就采用把我们的地址拆分为行地址和列地址,也就我们把它拆分为一个行列地址。而我们的动态RAM它是很长的,我们在上一讲就已经讲过,我们的DRAM它的行列地址是一样长的。

也就是说,我们如果有n位地址信号的话,我们就列地址我们采用A0到An/2-1这样几位,也就是前n/2位,而我们的行地址呢就取后n/2位。然后我们就把这样的一个从0号存储单元到2^n-1号存储单元就变成了一个二维的一个这样的一个阵列。我们就可以用两个参数来确定我们的存储单元,这样就显然的减少了很多选通线的数量。那么也就是说我们把从0号,到2^n-1号这n次方个存储单元,我们的2^n根选通线就拆分成了一个矩阵,2^(n/2)*2^(n/2)这样的一个矩阵。

我们来举一个小例子,如果我们的地址是00000000,是8位的。那么如果我们采用第一种方式的话我们就要2^8根选通线,它应该有256根,还是很多的,200多根的选通线。

而我们选中的呢是0号存储单元,这在我们第一章就已经讲过了。如果是这样的话呢,我们把它拆分为行列地址,那么前4位,也就是蓝色的标出来的呢,0000就是我们的行地址,这是0。而后面的4位呢,红色标出来的呢,就是列地址,也就是0。

所以我们我们就找到了第0行,第0列。

然后唯一确定了一个0,0这样的一个存储单元。那么我们需要多少根呢?这时候就需要2^(n/2)加上2^(n/2)根。

就比如我们的这个例子,如果我们采用第一种的话,我们就有256根选通线。而如果我们采用第二种的话,就是2^4+2^4只要32根就足够了。很显然,它大大地减少了我们选通线的数量,也就降低了它的制造的复杂度。

而这就是我们为什么要采用行列地址,我们的存储单元呢就排列成了16*16的一个矩阵,啊是这样的。大家应该有一个直观的印象了。为什么采用行列地址呢?也就是减少了我们选通线的数量。好的,这就是我们为什么用行列地址。而我们动态RAM的刷新呢就是以行为单位进行一个刷新,我们每一次呢刷新一行存储单元就足够了。因为我们一旦选中了某一行,我们就可以刷新好多个存储单元了,因为一行它有好多个嘛。

好的,我们来看第三个,它是如何进行刷新的。如何刷新的,这个呢我们不需要做太多的详细的介绍,我们只需要知道它是由硬件自动完成的就可以了。我们每一次读出一行的信息之后再重新写入,啊就是这样刷新的。然后呢我们这样呢就占用一个读写周期,一般来说我们的读写周期它是不一样长的,但是说为了我们分析问题的方便,我们就把读周期和写周期呢看成是同样长度的,所以呢我们就占用一个读写周期。

下面我们就要进入最后的一个最重要的一个环节就是我们在什么时刻进行刷新。我们来看一个这样一个例子。假设我们的动态RAM内部的结构排列成是128行*128列,我们的读写周期呢都是0.5微秒。

或者呢我们有的教材上呢把读/写周期称为存储周期。那么我们知道,它是每2毫秒要刷新一次,所以我们的读写周期是0.5微秒的话,我们就有400个读写周期。我们就要用这400个读写周期当中的一部分来进行我们的刷新。那么我们有几种方法呢?首先我们第一种,就是最简单的,我们就每次读写完我们就刷新一行。也就是说我们的存储周期啊,就变成了1微秒。也就是说,前0.5微秒是正常读写的,而我们一旦读写完了,我们就刷新一行,所以呢我们后0.5微秒就进行一个刷新。

那我们可以把这样的4000个周期也就这2毫秒我们把它分成这样的部分,读写完了就刷新读写完了就刷新。啊,这样的刷新方式呢,我们把它称为分散刷新。比如说我们把对每行的一个刷新我们分散到各个工作周期当中,所以呢我们就把一个存储器的系统的工作周期分成两部分,一部分是正常读写,一部分是刷新。但是,这样的刷新方式,很显然就加长了我们的系统的存储周期,就扩大了两倍。所以呢,就降低了我们整机的一个速度。所以呢,我们就换一种方式。我们把所有的都读写完了,最后留一个集中的时间我们进行一个刷新。

 

我们把它叫做把2毫秒内集中安排一个周期进行一个全部的刷新。因为我们有128行,所以我们就安排128个这样的一个存储周期进行一个刷新。也就是说我们前3872个周期里面我们是正常读写的,最后我们安排128个周期对每一行进行刷新。这呢就叫做集中刷新,我们的存取周期还是0.5微秒没有改变,但是我们把这两毫秒内最后那128个周期我们进行了一个集中的刷新。但是,这128个周期就只用来刷新,这段时间是没有办法访问存储器的。那么这一部分呢我们就把它称为访存的一个死区。在这128个周期里面,我们只是用来刷新,专门用来刷新的,但是没有办法进行对存储器的读写操作的,所以呢就把它称为死时间或者叫死区。它的优点就是说我们的读写操作是不受刷新操作的影响的,所以呢我们的读、存取操作啊是非常快的,速度非常快。但是,我们就有一段时间、一整段时间就没有办法访问我们的存储器的。

那么这样呢,我们就带来了第三种思路,就这样我们结合前两种方法,我们不是每读写完就刷新,也不是把它通通安排在最后那一段时间集中地刷新,我们把它结合起来。也就是说,我们每两毫秒内每行只要刷新一次就可以了,对吧。两毫秒内我们对128行每一行刷新一次就可以了。那么我们就是说,两毫秒内我们产生了128次的刷新请求。所以呢,我们的这样的请求是多少次呢,有两毫秒,我们要128次。所以我们每15.6微秒就进行一次刷新,所以呢我们就结合了前两种方法,既可以缩短我们的死时间,又可以充分地利用我们的最大刷新间隔为两毫秒的特点,所以我们就把刷新周期两毫秒除以我们的行数,除以128,就得到了我们的刷新的间隔。所以呢就是每15.6微秒进行一次刷新,也就是说每两次刷新操作之间的时间间隔是15.6微秒。这样呢我们就每隔这15.6微秒产生一次刷新的请求,这样就避免了我们的CPU连续等待的时间过长,我们就减少了我们的刷新次数,从根本上呢就提高了我们的整机的一个工作效率,就是这个样子。每15.6微秒刷新一次,这样呢虽然它也是有一定的死时间的,就在它刷新的时候我们是没有办法进行访存的。但是相较于集中刷新来说,我们的等待时间缩短了好多,所以呢我们就提高了整机的工作效率。那么我们就可以把这个刷新的时间啊,我们把刷新安排在不需要访问的这样的一个译码阶段,我们就可以在我们不需要访存的时候进行刷新,利用了我们的刷新时间了吗,就不会加长了我们的存储周期,也不会产生一个死时间。于是我们呢在这样刷新的时候我们去干别的事不就可以了吗,DRAM,也就是我们的动态RAM的刷新,是有三种思路的。这三种思路的特点大家一定要掌握,它的计算方式大家也要掌握。好的,这就是我们刷新的一些概念。大家把这一页PPT好好地再看一下,再缕一下就可以了。

好的,我们来看一下存储器的读写周期。那么由于我们的动态的RAM它分为行地址和列地址,比较复杂,那么我们就以静态的RAM为例来讲解一下我们的读写周期。这部分知识只要稍做了解即可。

好的,我们来看一下静态RAM的读周期。

 

首先,我们来看一下它的这个结构,我们之前已经讲过了。这个片选线、地址线和数据线以及读/写控制线是相互配合的。那么我们的读周期呢是这样的,我们的片选线,也就是我们的地址片选信号CS必须要保持到数据的稳定输出,而我们之前已经讲过了,这个片选线我们可以用CS或者用CE来表示,上面加一杠呢就代表是低电平有效。

也就是说我们在这个图当中前面它这个部分啊它是1,它是不起作用的。而后面,一旦它是0的时候,它就开始起作用了,就说明这个地址是有效的。那么这个地址信号呢,我们知道它是一个多个的二进制位。那么我们的数据线呢和我们的地址线,之前也都讲过了它都是多个二进制位的。那比如,我们的地址信号如果是选中1号单元的话它就是00000001,把前面一部分呢如果它是八号单元就是00001000,后面这部分呢就是这个样子。而它是如何来进行读这个操作的?这个信号是如何进行变换的,是如何进行保存的,我们来分析一下。那么我们读的这个信息呢,是00110110,好的,我们先来看一下这个静态的RAM是如何进行读这个操作的,它的这个信号是如何进行变换的。我们之前在讲我们的存储器的性能指标的时候就已经讲过,我们的存取周期它分为存取时间和恢复时间,那么我们这一节的内容呢就来更好地理解一下它的存取时间和恢复时间。

首先我们要给出一个地址,地址信号,我们首先给出了一个地址信号就是我们的1这个信号,所以呢这时候我们地址开始产生一个效果了,就开始有效了。但是我们的地址线,因为它是多根线嘛,它有的信息就传的快有的信息就传的慢,所以呢我们一定要等到我们的信息都已经稳定了,也就是说地址线上的信息都已经稳定了我们才可以进行一个读写。这时候呢我们要等一段时间,然后才能使我们的片选信号有效。

所以呢要经过一段时间,我们的片选线才能是0,这时候我们的地址才能够有效。前一部分呢前面那个红线代表的是我现在给出了我的地址信号,但是由于地址线是多根线,它的传递信息的速度可能是不一样的,所以我们要等一段时间,等到它完全稳定了之后我们的片选线这时候才能是0,这时候我们才能进行找到我们读的是哪一个,哪一个存储元的信息。

然后,再等一段时间,进行我们的数据的读操作。这时候呢数据线上就已经有了我们的数据信息了,这时候呢数据开始稳定了,我们就开始读了。

然后等一段时间之后,它等这个信息呢,完全已经读出来之后,片选信号这时候才失效。也就是说我们的片选信号CS必须要保持到我们的数据稳定输出,啊,这时候它才能撤销。tCO这段时间呢是我们的片选保持时间,啊片选保持时间,这一段时间是片选保持时间,也就是说我们从地址有效,到地址失效这一段时间叫做片选保持时间。

再等一段时间之后,我们的地址信号,才撤回。那么这一段时间也就是tRC这段时间呢,是从地址,从第一个地址再切换到下一个地址,这时候的一个时间。而我们的tA呢,叫做读出时间。也就是说我们的读出时间是从什么时候开始呢,是从它给出我们的有效地址开始,一直到我们读出所选中单元的内容,并且在外部数据总线上面稳定的出现的所需要的时间呢就叫做读出时间tA,啊这段时间大家再理解一下。最后,我们才切换到下一个地址。这时候,我们的地址才失效。那么这儿,就是我们整个的一个读周期, 是这样的。

那么我们之前也讲过了,这时候呢,我们可以用一根读写控制线来保持,也就是WE。这时候呢整个读过程当中是高电平,我们就表示这是一个读的信号。啊,这是我们用一根读写控制线来表示的。

下面我们来看一下写周期。要实现写信号的时候,我们的片选信号CS和写命令信号WE,必须都是低电平。这时候呢,我们才能实现一个写操作。

首先我们给出一个地址,等这个地址稳定了之后我们再写CS和WE,它们都是低电平,这时候就进行一个写操作。再等一段时间,我们进行数据就可以进行写入了。然后呢再等一段时间,也就等数据写进去要花费一段时间。等数据都写的差不了,我们再把这个信号也就是CS和WE撤销。然后再等一段时间之后呢我们的地址才切换到下一个地址。为了保证有效数据的可靠写入,我们的地址有效的时间tWC要等于tAW。tAW就是说从给出我们的地址信号开始,到我们的片选信号和写命令信号切换成低电平的时候这段时间。然后片选信号和写命令信号保持的这段时间tW,再加上最后地址切换到下一个地址时候的这段时间,也就tWR,我们整个的地址有效的时间呢就是tWC等于tAW加tW再加tWR,啊就是这样的。这都是为了保证我们的信息可靠写入而做出的这样的一个选择。这段内容呢,大家只要了解一下,有一个大概的印象就可以了。其实还是非常直观非常简单的。好的,我们整个的SRAM和我们的DRAM都已经讲完了。

我们来小结一下。首先我们第一课时讲了它的一张表,给出了它的一个对比。从那个对比当中我们就已经讲过了它的工作原理和它的特点,然后呢我们上一讲讲了我们的动态RAM的刷新,啊是非常重要的这一部分,大家一定要掌握。最后这一部分读写周期呢只是给你一个大概的直观的印象就可以了,不需要做太多的纠结。所以呢我们整个的动态RAM和静态RAM就已经讲完了。

好的我们来看这一节的最后一部分,也就是我们的只读存储器。我们知道啊,这个ROM和RAM我们在第一讲讲分类的时候就说过了,它们都是支持随机存取的存储器,也就是说我们存取的时候是和这个信息的物理位置没有关系的。但是,我们的静态的RAM和动态的RAM它都是易失性的存储器,也就是说我们只要一断电它保存的信息就丢失了。但是我们有的时候,如果丢失了就会造成很大的问题。

我们之前讲过,这个主存储器里面,保存的呢是数据和指令。那么我们的CPU呢就可以到主存当中去取指令,然后呢根据我们指令的指示进行下一步的工作,这是我们CPU的任务。那就比如说我们CPU到主存里面去取一下指令,我们知道我们下一步要干什么,然后主存当中呢告诉你我要做一个加法,并且我们的数据A、数据B,然后在哪儿然后我们算好之后存到哪儿,然后再取下一条指令这是一个自动运行的一个过程。

但是一旦我们的RAM里面的东西丢失了,那么它就不知道我们要干什么了,整个系统就停滞了,一旦断电之后它的状态就停滞了,那怎么办呢?所以呢我们就需要有一种存储器,它里面的东西即使掉电了也不会丢失。有一种存储器啊,它断电之后,信息是不会丢失的。这样我们CPU才能工作啊,开机之后才能工作。你一旦东西一丢失了,你什么东西都没有了,那我们CPU如何进行工作呢?

我们可以想到,辅存。通过辅存,我们知道辅存是不能直接和CPU进行打交道的,这个问题我们已经提过多次了,那怎们办呢?

 

 

这时候呢就出现了我们的ROM,也就是我们的只读存储器。它里面的东西,是不能轻易改变的。一旦有了信息之后,哪怕它断电之后,也不会丢失。所以,我们就可以把ROM里面存一些开机之后可以操作的一些信息。那么,这时候我们CPU呢就可以从ROM里面去读一些指令,读一些信息,然后指示我们进行怎么样的工作。啊这就是我们的ROM。比如说ROM它说,我要把辅存里面的操作系统调进我们的RAM里面,这时候开机之后就完全地可以进行一个自动的工作了。啊,这就是我们ROM的一个作用。

啊,那么这时候呢我们的主存就由一部分的ROM和RAM进行一个组成。那为什么我们不完全用ROM还要用RAM呢,这显然是有一定的问题的。为什么我们不把RAM直接替换成ROM?它断电之后还能保存信息,这多好啊。因为我们的ROM啊,它一开始制造出来是只能读不能写的。那如果我们要写信息怎么办呢?我们就只能写到RAM里面。虽然现在也出现了一些能够写的ROM,但是呢还是速度上面比不上RAM,所以呢我们一般就把指令和程序全部存到我们的RAM里。啊,所以呢我们才能进行写的,读写操作。好的,这就是我们ROM的一个特点。就是说,它是具有非易失性的,所以它的可靠性呢是比较高的。

那我们来看一下ROM的分类。ROM可以分成这么多类,啊这个我们只要了解一下就可以了。一开始的,制造出来的ROM呢它是只能进行读的,写是怎么写的呢?

写是怎么写的呢?写是根据厂商写进去的。也就是说我们存储的内容呢是根据我们半导体制造厂按照用户所提出的要求,在生产的时候就已经把它写进去了,所以是只能读不能改。

后来呢?由于写信息的一个需要,所以就产生了一次可编程只读存储器。这时候呢我们的存储内容由用户用专门的设备把它一次性地写进去,但是呢只能写一次,所以呢之后就不能进行修改了。

后来由于我们的写信息的需求不断地扩大,我们就产生了可擦除可编程只读存储器,可以用紫外线进行擦除或者呢用电进行擦除,它的修改次数是有限的,而且写入时间是非常长的。所以呢一般还是用来读。

后来我们产生了U盘,就是这种闪存啊。它的写入速度呢是比较快的。

到今天为止呢,又产生了固态硬盘,啊固态硬盘这个东西在现今的社会当中是大家已经广泛地在使用了。它呢是由固态电子存储芯片这样制成的一个硬盘,由控制单元和存储单元也就是一个FLASH芯片构成的。它保留了FLASH Memory也就是我们的闪存长期保存信息,快速擦除和重写的一个特性。但是价格呢是比较高的,啊固态硬盘的价格是比较高的。好的这就是我们的整个的ROM的一些内容,还是比较简单的。这后面的这个分类啊大家只要做一个了解即可。然后主要的就是掌握ROM的一个特点就可以了。

我们我

那么最后,我们对我们的这一节进行一个回顾。我们讲解了半导体随机存储器,我们花了五课时进行了讲解。首先第一节,我们讲了半导体的存储芯片的基本结构,那一张图大家一定要掌握清楚。存储矩阵、译码电路、译码驱动电路、读写电路还有我们的地址线、数据线、片选线、读/写控制线它们分别是用来干什么的,大家一定要清楚。后来最重要的部分呢就是我们的动态RAM和静态RAM,它的工作特点、它的原理我用一张表格给大家详细地讲完了,大家把那张表格要详细地记清楚。然后,就是我们的动态RAM的刷新。这个一定要掌握,这是非常重要的。刷新的三种方式,分散刷新、集中刷新和异步刷新。我们的刷新呢是对CPU是透明的,不是CPU指挥的,它是自己内部进行一个刷新的,啊这个要注意一下。而且它的刷新的方式,是按行,每一行一行地刷新,所以大家也一定要注意。然后读/写周期呢,了解一下就可以了,有一个印象有一个概念就行了。最后呢因为我们的RAM它是易失的,所以我们有一些东西是必须要保存下来的。所以呢我们就产生了只读存储器,它的特点就是非易失而且只读。后来呢也出现了一些可以擦写的一些存储器,这是一些分类,了解一下就行了。重点还是它的特点,然后我们这一节的重点呢就是我们的静态RAM和动态RAM,大家一定要加以重视。

 

posted on 2019-09-04 15:05  绿茵好莱坞  阅读(1040)  评论(0编辑  收藏  举报

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