2017.0703.《计算机组成原理》-动态RAM

动态RAM

1.动静态的区别是存储原理的不同，但是它们的命名是由过程中的动作的差别，如动态的过程中有刷新的动作。

2.动态RAM比静态的RAM的集成度要高，功耗要小（集成度代表着完成一个相同的功能所需的器件数，动态RAM所需的MOS管数比静态所需的要少）。

单管动态基本单元电路的集成度比三管动态基本单元电路要高。

动态RAM中的电容存储着电荷，电荷的多少代表着存储的信息。动态RAM中的电容相当于静态RAM中的双稳态触发器，具有记忆功能。

动态RAM比静态RAM有优势，这才会导致动态RAM的诞生。动态RAM中，单管比多管有优势，这又导致了单管RAM的诞生。

3.三管动态基本单元电路

 三管动态基本单元电路中，电容的周边有三根MOS管充当的控制管，最右侧还有一个预充电信号的MOS管。

作为基本单元电路，肯定要有两条行列选择线，本质上是地址线（这里是错误的，在动态RAM中，没有看到行列选择线）。但是三管动态RAM的线路和静态RAM的基本单元电路不同的是，读写控制线和数据线是同一条线。→这里的理解是错误的，还有些混乱。如果单纯地从动态三管基本单元电路来看的话，只有四条线，呈井字型。这四条线分别是读写数据线和读写控制线，从中我们看不到任何的行列选择线。芯片都是由基本单元电路的矩阵构成，芯片中肯定要有基本单元电路的行列选择线，这里没有看到，只能说明一点，行列选择线采用了一种复用的形式。

芯片中每一行的矩阵拥有两条行选择线，一条充当读控制线，一条充当写控制线。这两条线每次用一条。复用原理

同样的，芯片的同一列拥有两条列选择线，一条是读数据线，另一条是写数据线。这两条线每次用一条。复用原理

其实静态中的读写数据线和读写控制线是间接链接在一起的。

在基本单元电路的内部的三个控制管，有两个是属于读写控制线。

4.三管动态基本单元电路的读过程

整个基本单元电路中，右侧读的结构比写要复杂一些。有三个控制管，一个是预充电信号，一个是读选择线的控制管，最后一个是电容的控制管。三管RAM的读是一个反馈的过程，这和静态RAM的读不太一样。我们先充电，给了读数据线一个“1”信号，但这并不是最终的读输出信号，还要依据电容中的存储信息产生变动。如果不在读数据线的输出端添加一个反向器，那么电容中的存储信息和输出信息是相反的。电容的下方接的是地，当电容有足够多的电荷时，读数据上的高电平会被导通到地，放电。

从整个大的芯片结构来看的话，动态RAM要比静态RAM多出好几样部件，行选择线多一条，预充电信号，刷新放大器，这都是多出来的。

5.三管动态RAM基本单元电路的写过程

无论是读过程还是写过程，读写选择线一定是有高电平的。一旦写操作被执行，那么写数据线和电容之间都被导通了。如果写数据线上是高电平，那么无论电容中是怎样的情况，都会给它冲足够多的电荷，使它为1，如果写数据线为0，那么电容就通过控制管放电至0.

6.单管动态基本单元电路结构

整体结构过于简单，只有两条线，一条充当控制线，另一条充当数据线，一个MOS控制管，一个电容。

7.单管动态基本单元电路的功能

通过电容的充放电来读或者写。

简单分析下动态单管基本单元电路的读写过程，水平的是数据线，垂直的位线是控制线。两种控制线复用，两种数据线复用。这就是集成度提高的原因。具体系统分辨出位线何时充当读控制线，何时充当写控制线，我们还不清楚，但是不影响我们理解这个读写的机制。位线显示为读控制时，电容和数据线导通，电容中有电荷时，数据线有电流通过，读出信号1。电容中无电荷时，数据线中没有电流通过，读出数据为0。写的过程更为简单，无论是三管还是单管，写过程普遍比较简单。位线显示为写控制时，数据线上有电荷，那么电容就不停地充电，电容存储的信息就为1。数据线上没有电荷，那么电容中也就不会存在电荷，写入的信息则为0.

 

举例来说明三管动态芯片和单管动态芯片

三管动态芯片和静态RAM芯片有很大的不同。

我们回想一下之前静态芯片的整个工作流程，除了存储矩阵，行列选择线，读取控制器和读写控制线，片选线。在这个体系中，每一行存储矩阵只有一条行选择线联通，而动态RAM三管芯片则是两个行选择线，这两条线还充当读或者写选择线的作用（既充当行选择的作用，也充当控制线的作用），静态芯片列选择线在每一列中是两条位线，这两条位线也担当着读或写数据线的间接通路，不是读写数据线，数据线在读写控制器上接着。但是动态三管芯片的两条列选择线或者说位线，则就是读或写数据线。还有一点不同是，在动态芯片中，每一列的下面都有一个刷新方法器，这是由于动态存储的原理决定的。