2024年8月21日发(作者：)

一、RAM的一般结构和读写过程

的一般结构它由三部分电路组成：

1行、列地址译码器：它是一个二进制译码器;将地址码翻译成行列对应的具体地址;

然后去选通该地址的存储单元;对该单元中的信息进行读出操作或进行写入新的信息操

作..

例如：一个10位的地址码A4A3A2A1A0=00101;B4B3B2B1B0=00011时;则将对应于第5

行第3列的存储单元被选中..

2存储体：它是存放大量二进制信息的“仓库”;该仓库由成千上万个存储单元组成..

而每个存储单元存放着一个二进制字信息;二进制字可能是一位的;也可能多位..

存储体或RAM的容量：存储单元的个数每个存储单元中数据的位数..

例如;一个10位地址的RAM;共有210个存储单元;若每个存储单元存放一位二进制信息;

则该RAM的容量就是210字×1位=1024字位;通常称1K字位容量..

3I/O及读/写控制电路：该部分电路决定着存储器是进行读出信息操作还是写入新信息

操作..输入/输出缓冲器起数据的锁存作用;通常采用三态输出的电路结构..因此;RAM可以

与其它的外面电路相连接;实现信息的双向传输即可输入;也可输出;使信息的交换和传递

十分方便..

的读出信息和写入新信息过程读/写过程：时序

访问某地址单元的地址码有效;假如你想去访问的具体地址：如A9～;片选有效

选中该片RAM为工作状态..读/写操作有效：＝1;读出信息；＝0;写入信息；

=0;

二、RAM中的存储单元

按照数据存取的方式不同;RAM中的存储单元分为两种：静态存储单元—静态RAMSRAM；

动态存储单元—动态RAMDRAM..

1.静态存储单元SRAM：它由电源来维持信息;如触发器;寄存器等..

静态存储单元SRAM的典型结构：

T5、T6、T7、T8都是门控管;只要栅极高电平;这些管子就工作在可变电阻区;当作开关..

其中;存储单元通过T5、T6和数据线位线相连；数据线又通过T7、T8和再经输入/输

出缓冲电路和输入/输出线相连接;以实现信息的传递和交换..写入信息的操作过程;在第

一次写入信息之前;存储单元中的信息是随机信息..

假定要写入信息“1”：

1地址码加入;地址有效后;相对应的行选线X和列选线Y都为高电平;T5、T6、T7、T8导

电；

2片选信号有效低电平；

3写入信号有效;这时三态门G2、G3为工作态;G1输出高阻态;信息“1”经G2、T7、T5

达到Q端；经G3反相后信息“0”经T8、T6达到..T4导电;T3截止;显然;信息“1”已

写入了存储单元..

假定要读出信息“1”：

1访问该地址单元的地址码有效；

2片选有效=0；

3读操作有效R/=1；此时：三态门G1工作态;G2、G3高阻态;存储单元中的信息“1”

经T5、T7、G1三态门读出..

除上述NMOS结构的静态SRAM以外;还有以下几种类型的SRAM..

CMOS结构的SRAM：功耗更加低;存储容量更加大..

双极型结构SRAM：功耗较大;存取速度更加快..

2.动态存储单元DRAM

静态存储单元存在静态功耗;集成度做不高;所以;存储容量也做不大..动态存储单元;

利用了栅源间的MOS电容存储信息..其静态功耗很小;因而存储容量可以做得很大..静态

RAM功耗大;密度低;动态RAM功耗小;密度高..动态RAM需要定时刷新;使用较复杂..

动态存储单元DRAM的典型结构：

门控管T3、T4、T5、T6、T7、T8;C1、C2为MOS电容..

DRAM的读/写操作过程：

1访问该存储单元的地址有效；2片选信号有未画；3发出读出信息或写入新信息的控制

信号..

读出操作时;令原信息Q=1;C2充有电荷;地址有效后;行、列选取线高电平；加片选信

号后;送读出信号R=1;W=0；T4、T6、T8导电;经T4、T6、T8读出..写入操作时;假定原信

息为“0”;要写入信息“1”;该存储单元的地址有效后;X、Y为高电平；在片选信号到达后;

加写入命令W=1;R=0;即“1..信息经T7、T5、T3对C2充电..充至一定电压后;T2导电;C1

放电;T1截止;所以;Q变为高电平;“1”信息写入到了该存储单元中..如果写入的信息是“0”;

则原电容上的电荷不变..

动态RAM的刷新：由于DRAM靠MOS电容存储信息..当该信息长时间

不处理时;电容上的电荷将会因漏电等原因而逐渐的损失;从而造成存储数据的丢失..及时

补充电荷是动态RAM中一个十分重要的问题..补充充电的过程称为“刷新”—Refresh;也

称“再生”..

补充充电的过程：加预充电脉冲、预充电管T9、T10导电;C01;C02很快充电至VDD;

撤消后;C01;C02上的电荷保持..然而进行读出操作：地址有效;行、列选线X、Y高电平；

R=1;W=0进行读出操作;如果原信息为Q=“1”;说明MOS电容C2有电荷;C1没有电荷即T2

导电;T1截止；这时C01上的电荷将对C2补充充电;而C02上的电荷经T2导电管放掉;结果

对C2实现了补充充电..读出的数据仍为;;则DO=1..

实际上;在每进行一次读出操作之前;必须对DRAM按排一次刷新;即先加一个预充电脉

冲;然后进行读出操作..同时在不进行任何操作时;CPU也应该每隔一定时间对动态RAM进

行一次补充充电一般是2mS时间;以弥补电荷损失..

三、静态RAM的容量扩展SRAM

通常微处理器的数据总线为8位、16位或32位;而地址总线为16位或24位不等..当

静态RAM的地址线和数据线不能与微机相匹配时;可用地址线扩展、数据线扩展或地址和数

据线同时进行扩展的方法加以解决..

容量的扩展---位数扩展数据线扩展

如SRAM2114：10位地址;4位数据线;其容量=210×4=1024×4=4096字位4K..

例：用4K容量的RAM2114;实现一个容量为1024×8≈8K字位字位容量的RAM..

解：1024×8字位容量;其地址仍是十位;故只要进行数据位扩展即可;选用RAM2114两片;

将两片的地址线;读/写线及片选线并联;两片的位线分别作为高4位数据和低4位数据;组

成8位的数据线即可..扩展后的电路如图所示：

容量的扩展---字位扩展;地址扩展;数据位扩展..

例：用RAM2114;扩展成容量为4096×8字位32K的RAM..

解：4096需要12位地址;而RAM2114只有10位地址;所以需要进行地址扩展;同时应该将

一字4位;扩展成一字8位..字的位扩展用前面方法;地址扩展用译码器完成;用8片

RAM2114..扩展后的电路如图所示：