各種RAM的原理及區(qū)別你都知道嗎

說(shuō)到RAM，相信大家都略知一二，但你知道各種RAM的原理及區(qū)別嗎？

一、引言

在計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)很重要的部分，就是存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的部件，對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，有了存儲(chǔ)器，才有記憶功能，才能保證正常工作。

存儲(chǔ)器的種類很多，按其用途可分為主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器。主存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱內(nèi)存，內(nèi)存在電腦中起著舉足輕重的作用，一般采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)單元。因?yàn)镽AM是內(nèi)存其中最重要的存儲(chǔ)器，所以通常我們直接稱之為內(nèi)存。

內(nèi)存就是存儲(chǔ)程序以及數(shù)據(jù)的地方，比如當(dāng)我們?cè)谑褂肳PS處理文稿時(shí)，當(dāng)你在鍵盤上敲入字符時(shí)，它就被存入內(nèi)存中；當(dāng)你選擇存盤時(shí)，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)才會(huì)被存入硬盤。

二、關(guān)于RAM

RAM：Random Access Memory，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。

RAM也叫內(nèi)存、主存，是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲(chǔ)器，它可以隨時(shí)讀寫(xiě)（刷新時(shí)除外），而且速度很快（相對(duì)Flash）。

RAM特點(diǎn)：

1、隨機(jī)存取

所謂“隨機(jī)存取”，指的是當(dāng)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)被讀取或?qū)懭霑r(shí)，所需要的時(shí)間與這段信息所在的位置或所寫(xiě)入的位置無(wú)關(guān)。相對(duì)的，讀取或?qū)懭腠樞蛟L問(wèn)存儲(chǔ)設(shè)備中的信息時(shí)，其所需要的時(shí)間與位置就會(huì)有關(guān)系。它主要用來(lái)存放操作系統(tǒng)、各種應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)等。

2、易失性

當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)RAM不能保留數(shù)據(jù)。如果需要保存數(shù)據(jù)，就必須把它們寫(xiě)入一個(gè)長(zhǎng)期的存儲(chǔ)設(shè)備中。RAM和ROM相比，兩者的最大區(qū)別是RAM在斷電以后保存在上面的數(shù)據(jù)會(huì)自動(dòng)消失，而ROM不會(huì)自動(dòng)消失，可以長(zhǎng)時(shí)間斷電保存。

3、對(duì)靜電敏感

正如其他精細(xì)的集成電路，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器對(duì)環(huán)境的靜電荷非常敏感。靜電會(huì)干擾存儲(chǔ)器內(nèi)電容器的電荷，引致數(shù)據(jù)流失，甚至燒壞電路。故此觸碰隨機(jī)存取存儲(chǔ)器前，應(yīng)先用手觸摸金屬接地。

4、訪問(wèn)速度

現(xiàn)代的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器幾乎是所有訪問(wèn)設(shè)備中寫(xiě)入和讀取速度最快的，存取延遲和其他涉及機(jī)械運(yùn)作的存儲(chǔ)設(shè)備相比，也顯得微不足道。

5、需要刷新

現(xiàn)代的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器依賴電容器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。電容器充滿電后代表1，未充電的代表0。由于電容器或多或少有漏電的情形，若不作特別處理，數(shù)據(jù)會(huì)漸漸隨時(shí)間流失。

刷新是指定期讀取電容器的狀態(tài)，然后按照原來(lái)的狀態(tài)重新為電容器充電，彌補(bǔ)流失了的電荷。需要刷新正好解釋了隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的易失性。

三、RAM類別

根據(jù)存儲(chǔ)單元的工作原理不同， RAM分為：靜態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM。 　　 1.靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（SRAM） 靜態(tài)存儲(chǔ)單元是在靜態(tài)觸發(fā)器的基礎(chǔ)上附加門控管而構(gòu)成的。因此，它是靠觸發(fā)器的自保功能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的。 ? 我們平時(shí)在一些開(kāi)發(fā)板上都能看見(jiàn)，比如：ISSI的芯片

2.動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DRAM） 動(dòng)態(tài)RAM的存儲(chǔ)矩陣由動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)單元組成。動(dòng)態(tài)MOS存儲(chǔ)單元利用MOS管的柵極電容來(lái)存儲(chǔ)信息，但由于柵極電容的容量很小，而漏電流又不可能絕對(duì)等于0，所以電荷保存的時(shí)間有限。

為了避免存儲(chǔ)信息的丟失，必須定時(shí)地給電容補(bǔ)充漏掉的電荷。通常把這種操作稱為“刷新”或“再生”，因此DRAM內(nèi)部要有刷新控制電路，其操作也比靜態(tài)RAM復(fù)雜。

盡管如此，由于DRAM存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)能做得非常簡(jiǎn)單，所用元件少，功耗低，已成為大容量RAM的主流產(chǎn)品。 ? 四、關(guān)于SDRAM 看到這里，可能有部分讀者認(rèn)為：SDRAM = SRAM + DRAM，這其實(shí)是錯(cuò)誤的。 ? SDRAM：Synchronous Dynamic Random-Access Memory，同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存。 ? SDRAM是有一個(gè)同步接口的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取內(nèi)存（DRAM）。 ? 同步是指Memory工作需要同步時(shí)鐘，內(nèi)部命令的發(fā)送與數(shù)據(jù)的傳輸都以它為基準(zhǔn)；動(dòng)態(tài)是指存儲(chǔ)陣列需要不斷的刷新來(lái)保證數(shù)據(jù)不丟失；隨機(jī)是指數(shù)據(jù)不是線性依次存儲(chǔ)，而是由指定地址進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。

目前的168線64bit帶寬內(nèi)存基本上都采用SDRAM芯片，工作電壓3.3V電壓，存取速度高達(dá)7.5ns，而EDO內(nèi)存最快為15ns。并將RAM與CPU以相同時(shí)鐘頻率控制，使RAM與CPU外頻同步，取消等待時(shí)間，所以其傳輸速率比EDO DRAM更快。

SDRAM從發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷了五代，分別是：第一代SDR SDRAM，第二代DDR SDRAM，第三代DDR2 SDRAM，第四代DDR3 SDRAM，第五代，DDR4 SDRAM。

第一代SDRAM采用單端（Single-Ended）時(shí)鐘信號(hào),第二代、第三代與第四代由于工作頻率比較快，所以采用可降低干擾的差分時(shí)鐘信號(hào)作為同步時(shí)鐘。

工作電壓：

SDR：3.3V

DDR：2.5V

DDR2：1.8V

DDR3：1.5V

DDR4：1.2V

五、區(qū)別

SRAM是靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，主要是依靠觸發(fā)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，無(wú)需刷新。而DRAM是動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，依靠MOSFET中柵電容存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，需不斷刷新以補(bǔ)充釋放的電荷。

由于單管就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，集成度可以做到更高，功耗也更低，更為主流。需要注意的是由于刷新?tīng)可骐娙莸某浞烹娺^(guò)程，DRAM的存取速度不及SRAM。

至于SDRAM，為同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，屬于DRAM的一種，其工作過(guò)程需要同步時(shí)鐘的配合。因此可以不考慮路線延時(shí)不同的影響，避免不定態(tài)。普通的DRAM屬于異步傳輸，存取數(shù)據(jù)時(shí)，必須等待若干個(gè)時(shí)鐘以后才進(jìn)行操作（考慮不定態(tài)），因?yàn)闀?huì)花費(fèi)較多的時(shí)間，影響了數(shù)據(jù)的傳輸速率。隨著時(shí)鐘頻率的不斷增高，這個(gè)瓶頸的限制就會(huì)越來(lái)越明顯，SDRAM的優(yōu)勢(shì)也就更能體現(xiàn)出來(lái)。

編輯：黃飛

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