SRAM特點及工作原理

2021-03-03 23:09:52 字數 3141 閱讀 4028

sram是英文static ram的縮寫,它是一種具有靜止訪問功能的記憶體,不需要重新整理電路即能儲存它內部儲存的資料. 基本簡介 sram不需要重新整理電路即能儲存它內部儲存的資料。而dram(dynamic random access memory)每隔一段時間,要重新整理充電一次,否則內部的資料即會消失,因此sram具有較高的效能,但是sram也有它的缺點,即它的整合度較低,相同容量的dram記憶體可以設計為較小的體積,但是sram卻需要很大的體積,且功耗較大。

所以在主機板上sram儲存器要占用一部分面積。 主要規格一種是置於cpu與主存間的快取記憶體,它有兩種規格:一種是固定在主機板上的快取記憶體(cache memory);另一種是插在卡槽上的coast(cache on a stick)擴充用的快取記憶體,另外在cmos晶元1468l8的電路裡,它的內部也有較小容量的節sram,儲存我們所設定的配置資料。

還有為了加速cpu內部資料的傳送,自80486cpu起,在cpu的內部也設計有快取記憶體,故在pentium cpu就有所謂的l1 cache(一級快取記憶體)和l2cache(二級快取記憶體)的名詞,一般l1 cache是內建在cpu的內部,l2 cache是設計在cpu的外部,但是pentium pro把l1和l2 cache同時設計在cpu的內部,故pentium pro的體積較大。最新的pentium ii又把l2 cache移至cpu核心之外的黑盒子裡。sram顯然速度快,不需要重新整理的操作,但是也有另外的缺點,就是**高,體積大,所以在主機板上還不能作為用量較大的主存。

基本特點現將它的特點歸納如下優點,速度快,不必配合記憶體重新整理電路,可提高整體的工作效率缺點,整合度低,功耗較大,相同的容量體積較大,而且**較高,少量用於關鍵性系統以提高效率sram使用的系統cpu與主存之間的快取記憶體cpu內部的l1/l2或外部的l2快取記憶體cpu外部擴充用的coast快取記憶體cmos 146818晶元(rt&cmos sram)。 主要用途 sram主要用於二級快取記憶體(level2 c ache)。它利用電晶體來儲存資料。

與dram相比,sram的速度快,但在相同面積中sram的容量要比其他型別的記憶體小。

sramsram的速度快但昂貴,一般用小容量的sram作為更高速cpu和較低速dram 之間的快取(cache).sram也有許多種,如asyncsram (asynchronous sram,非同步sram)、sync sram (synchronous sram,同步sram)、pbsram (pipelined burst sram, 流水式突發sram),還有intel沒有公布細節的csram等。 基本的sram的架構,sram一般可分為五大部分:

儲存單元陣列(core cells array),行/列位址解碼器(decode),靈敏放大器(sense amplifier),控制電路(control circuit),緩衝/驅動電路(ffio)。 sram是靜態儲存方式,以雙穩態電路作為儲存單元,sram不象dram一樣需要不斷重新整理,而且工作速度較快,但由於儲存單元器件較多,整合度不太高,功耗也較大。 工作原理圖2 六管單元電路圖sram的工作原理:

假設準備往圖2的6t儲存單元寫入「1」,先將某一組位址值輸入到行、列解碼器中,選中特定的單元,然後使寫使能訊號we有效,將要寫入的資料「1」通過寫入電路變成「1」和「0」後分別加到選中單元的兩條位線bl,blb上,此時選中單元的wl=1,電晶體n0,n5開啟,把bl,blb上的訊號分別送到q,qb點,從而使q=1,qb=0,這樣資料「1」就被鎖存在電晶體p2,p3,n3,n4構成的鎖存器中。寫入資料「0」的過程類似。 sram的讀過程以讀「1」為例,通過解碼器選中某列位線對bl,blb進行預充電到電源電壓vdd,預充電結束後,再通過行解碼器選中某行,則某一儲存單元被選中,由於其中存放的是「1」,則wl=1、q=1、qb=0。

電晶體n4、n5導通,有電流經n4、n5到地,從而使blb電位下降,bl、blb間電位產生電壓差,當電壓差達到一定值後開啟靈敏度放大器,對電壓進行放大,再送到輸出電路,讀出資料。 結構原理 sram ( static ram),即靜態ram.它也由電晶體組成。

接通代表1,斷開表示0,並且狀態會保持到接收了乙個改變訊號為止。這些電晶體不需要重新整理,但停機或斷電時,它們同dram一樣,會丟掉資訊。sram的速度非常快,通常能以20ns或更快的速度工作。

乙個dram儲存單元僅需乙個電晶體和乙個小電容.而每個sram單元需要四到六個電晶體和其他零件。所以,除了**較貴外,sram晶元在外形上也較大,與dram相比要占用更多的空間。

由於外形和電氣上的差別,sram和dram是不能互換的。 sram的高速和靜態特性使它們通常被用來作為cache儲存器。計算機的主機板上都有cache插座。

sram下圖所示的是乙個sram的結構框圖。 由上圖看出sram一般由五大部分組成,即儲存單元陣列、位址解碼器(包括行解碼器和列解碼器)、靈敏放火器、控制電路和緩衝/驅動電路。在圖中,a0-am-1為位址輸入端,csb.

web和oeb為控制端,控制讀寫操作,為低電平有效,1100-11on-1為資料輸入輸出端。儲存陣列中的每個儲存單元都與其它單元在行和列上共享電學連線,其中水平方向的連線稱為「字線」,而垂直方向的資料流入和流出儲存單元的連線稱為「位線」。通過輸入的位址可選擇特定的字線和位線,字線和位線的交叉處就是被選中的儲存單元,每乙個儲存單元都是按這種方法被唯一選中,然後再對其進行讀寫操作。

有的儲存器設計成多位資料如4位或8位等同時輸入和輸出,這樣的話,就會同時有4個或8個儲存單元按上述方法被選中進行讀寫操作。 在sram 中,排成矩陣形式的儲存單元陣列的周圍是解碼器和與外部訊號的介面電路。儲存單元陣列通常採用正方形或矩陣的形式,以減少整個晶元面積並有利於資料的訪問。

以乙個儲存容量為4k位的sram為例,共需12條位址線來保證每乙個儲存單元都能被選中(212 =-4096)。如果儲存單元陣列被排列成只包含一列的長條形,則需要乙個12/4k位的解碼器,但如果排列成包含64行和64列的正方形,這時則只需乙個6/64位的行解碼器和乙個6/64位的列解碼器,行、列解碼器可分別排列在儲存單元陣列的兩邊,64行和64列共有4096個交叉點,每乙個點就對應乙個儲存位。因此,將儲存單元排列成正方形比排列成一列的長條形要大大地減少整個晶元地面積。

儲存單元排列成長條形除了形狀奇異和面積大以外,還有乙個缺點,那就是排在列的上部的儲存單元與資料輸入/輸出端的連線就會變得很長,特別是對於容量比較大得儲存器來說,情況就更為嚴重,而連線的延遲至少是與它的長度成線性關係,連線越長,線上的延遲就越大,所以就會導致讀寫速度的降低和不同儲存單元連線延遲的不一致性,這些都是在設計中需要避免的。

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