随机存取存储器(random access memory,RAM)又称作“随机存储器”,是与CPU直接交换数据的内部存储器,也叫主存(内存)。它可以随时读写,而且速度很快,通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。
存储单元的内容可按需随意取出或存入,且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容,故主要用于存储短时间使用的程序。 按照存储单元的工作原理,随机存储器又分为静态随机存储器(英文:Static RAM,SRAM)和动态随机存储器(英文Dynamic RAM,DRAM)。
什么是静态RAM
存储器是计算机的记忆部件。CPU 要执行的程序、要处理的数据、处理的中间结果等都存放在存储器中。
目前微机的存储器几乎全部采用半导体存储器。存储容量和存取时间是存储器的两项重要指标,它们反映了存储记忆信息的多少与工作速度的快慢。半导体存储器根据应用可分为读写存储器(RAM)和只读存储器(ROM)两大类。
读写存储器(RAM)
读写存储器又称随机存取存储器(Random Access Memory)简称RAM,它能够在存储器中任意指定的地方随时写入或读出信息;当电源掉电时,RAM 里的内容即消失。根据存储单元的工作原理,RAM 又分为静态RAM 和动态RAM。静态RAM 用触发器作为存储单元存放1 和0,存取速度快,只要不掉电即可持续保持内容不变。一般静态RAM 的集成度较低,成本较高。
动态RAM 的基本存储电路为带驱动晶体管的电容。电容上有无电荷状态被视为逻辑1 和0。随着时间的推移,电容上的电荷会逐渐减少,为保持其内容必须周期性地对其进行刷新(对电容充电)以维持其中所存的数据,所以在硬件系统中也得设置相应的刷新电路来完成动态RAM 的刷新,这样一来无疑增加了硬件系统的复杂程度,因此在单片机应用系统中一般不使用动态RAM。
静态RAM 的基本存储电路为触发器,每个触发器存放一位二进制信息,由若干个触发器组成一个存储单元,再由若干存储单元组成存储器矩阵,加上地址译码器和读/写控制电路就组成静态RAM。与动态RAM 相比,静态RAM 无须考虑保持数据而设置的
刷新电路,故扩展电路较简单。但由于静态RAM 是通过有源电路来保持存储器中的数据,因此,要消耗较多功率,价格也较高。
RAM 内容的存取是以字节为单位的,为了区别各个不同的字节,将每个字节的存储单元赋予一4个编号,该编号就称为这个存储单元的地址,存储单元是存储的最基本单位,不同的单元有不同的地址。在进行读写操作时,可以按照地址访问某个单—元。
由于集成度的限制,目前单片RAM 容量很有限,对于一个大容量的存储系统,往往需要若干RAM 组成,而读/写操作时,通常仅操作其中一片(或几片),这就存在一个片选问题。RAM 芯片上特设了一条片选信号线,在片选信号线上加入有效电平,芯片即被选中,可进行读/写操作,末被选中的芯片不工作。片选信号仅解决芯片是否工作的问题,而芯片执行读还是写则还需有一根读写信号线,所以芯片上必须设读/写控制线。
下面是几种常用静态RAM:
在8031 单片机应用系统中,最常用的静态数据存储器RAM 芯片有6116(2Kx8)和6264(8Kx8)两种。
什么是动态RAM
在动态RAM芯片内部,每个内存单元保存一位信息。单元由下面两部分组成:一个晶体管和一个电容器。当然这些部件都非常地小,因此一个内存芯片内可以包含数百万个。电容器保存信息位——0或1(有关位的信息,请参见位和字节)。
晶体管起到了开关的作用,能让内存芯片上的控制线路读取电容上的数据,或改变其状态。电容器就像一个储存电子的小桶。在存储单元中写入1,小桶内就充满电子;写入0,小桶就被清空。这只“桶”的问题在于:它会泄漏。只需大约几毫秒的时间,一个充满电子的小桶就会漏得一干二净。因此,为了确保动态存储器能正常工作,必须由CPU或是由内存控制器对所有电容不断地进行充电,使它们在电子流失殆尽之前保持“1”值。
为此,内存控制器会先行读取存储器中的数据,再把数据写回去。这种刷新操作每秒钟会自动进行数千次。动态RAM正是得名于这种刷新操作。它需要不间断地进行刷新,否则就会丢失所保存的数据。这一刷新动作的缺点就是费时,并且会降低内存速度。静态RAM使用了截然相反的技术。静态RAM用某种形式的触发器来保存内存的每个位(有关触发器的详细信息,请参阅布尔逻辑的应用)。
内存单元的触发器由4个或6个晶体管以及一些线路组成,但从来不需要刷新。这使得静态RAM比动态RAM要快得多。但是,由于它所含的部件较多,静态内存单元在芯片上占用的空间会远远超过动态内存单元,使得每个芯片上的内存较小。
静态ram和动态ram的区别
静态RAM(SRAM)速度非常快,只要电源存在内容就不会自动消失。其基本存储电路为6个MOS管组成1位,因此集成度相对较低,功耗也较大。一般高速缓冲存储器用它组成。
动态RAM(DRAM)的内容在10-3或l0-6秒之后自动消失,因此必须周期性的在内容消失之前进行刷新。由于它的基本存储电路由一个晶体管及一个电容组成,因此它的集成度高,成本较低,另外耗电也少,但它需要一个额外的刷新电路。DRAM运行速度较慢,SRAM比DRAM要快2~5倍,一般,PC机的标准存储器都采用DRAM组成。
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