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【計算機組成原理】存儲系統(二)—— 半導體隨機存儲器
發布時間👳🏻:2024-04-02       編輯:網絡中心       瀏覽次數😁:

一👩🏽‍🔧👉🏽、主存儲器的基本組成

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(一)、基本的半導體元件

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注🧑🏽‍🦳🚶🏻‍♂️‍➡️:MOS管可理解為一種電控開關,輸入電壓達到某個閾值時,MOS管就可以接通。

(二)😌、存儲器芯片的基本原理

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(三)、總結

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二、SRAM 和 DRAM

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1 動態RAM(Dynamic Random Access Memory)DRAM
2 靜態RAM(Static Random Access Memory)SRAM

DRAM用于主存、SRAM用于Cache

(一)、柵極電容 V.S. 雙穩態觸發器

DRAM芯片:使用柵極電容存儲信息
SRAM芯片👳🏿‍♂️:使用雙穩態觸發器存儲信息
核心區別👨🏽‍✈️:存儲元不一樣

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可以看到雙穩態觸發器使用 6個MOS管,柵極電容使用一個 MOS 管,故 SRAM 與 DRAM 的一些特性可以由此得到。

柵極電容:電容內的電荷只能維持2ms🤶🏽💆。即便不斷電,2ms後信息也會消失🦏。2ms之內必須“刷新”一次(給電容充電)。

雙穩態觸發器:只要不斷電,觸發器的狀態就不會改變。

(二)、DRAM 的刷新

  1. 多久需要刷新一次? 刷新周期:一般為2ms

  2. 每次刷新多少存儲單元?以行為單位🦠,每次刷新一行存儲單元
    注:DRAM 使用行列地址,可以減少選通線的數量✴️。

假設DRAM內部結構排列成128×128 的形式,讀/寫周期0.5us ,2ms 共 2ms/0.5us = 4000 個周期

1. 分散刷新

思路一:每次讀寫完都刷新一行🪹。
方式:系統的存取周期變為1us,前0.5us時間用于正常讀寫
後0.5us時間用于刷新某行。

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2. 集中刷新

思路二:2ms 內集中安排時間全部刷新🖲。
方式:系統的存取周期還是0.5us🍖,有一段時間專門用于刷新,無法訪問存儲器,稱為訪存“死區”。

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3. 異步刷新

思路三:2ms內每行刷新1次即可 🤸🏻‍♂️。
方式🔳:2ms內需要產生128次刷新請求每隔 2ms/128 = 15.6us 一次,每15.6us內有0.5us的“死時間”。

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(三)🚸、DRAM 的行列地址劃分

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(四)🛼、DRAM 的地址線複用技術

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行、列地址分兩次送🤸🏻‍♂️,可使地址線更少📐👩‍🦼‍➡️,芯片引腳更少。

(五)✍🏽👨🏻‍💼、DRAM 與 SRAM 比較

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三🐭、只讀存儲器(ROM)

邏輯上🏄‍♂️,主存由 RAM+ROM 組成🔶,且二者常統一編址

RAM芯片 —— 易失性💶,斷電後數據消失。
ROM芯片 —— 非易失性🧛🏿‍♀️,斷電後數據不會丟失。很多ROM也具有“隨機存取”的特性。

(一)、ROM 的種類

  • MROM(Mask Read-Only Memory)——掩模式只讀存儲器:

任何人不可重寫(只能讀出)

  • PROM(Programmable Read-Only Memory)——可編程只讀存儲器

寫一次之後就不可更改

  • EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory)——可擦除可編程只讀存儲器

可進行多次重寫

  • EEPROM(也常記為E 2 P R O M E^2PROME2PROM,第一個 E 是 Electrically)

可用“電擦除”的方式🚴🏽‍♀️,擦除特定的字👩‍✈️。

  • Flash Memory —— 閃速存儲器(注:U盤👰🏻‍♂️、SD卡就是閃存)

在EEPROM 基礎上發展而來,斷電後也能保存信息,且可進行多次快速擦除重寫

  • SSD(Solid State Drives)—— 固態硬盤

控制單元+存儲單元(Flash 芯片)構成,與閃速存儲器的核心區別在于控制單元不一樣⛄️,但存儲介質都類似🫧,可進行多次快速擦除重寫。

(二)🙅🏽、ROM 的總結

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鏈接:https://blog.csdn.net/weixin_43848614/article/details/126820846

作者:何為xl


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