隨機存取存儲器(英語:Random Access Memory,縮寫:RAM),也叫主存,是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲器。它可以隨時讀寫(刷新時除外),而且速度很快,通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運行中的程序的臨時數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。RAM工作時可以隨時從任何一個指定的地址寫入(存入)或讀出(取出)信息。它與ROM的最大區(qū)別是數(shù)據(jù)的易失性,即一旦斷電所存儲的數(shù)據(jù)將隨之丟失。RAM在計算機和數(shù)字系統(tǒng)中用來暫時存儲程序、數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。
存儲器是數(shù)字系統(tǒng)中用以存儲大量信息的設(shè)備或部件,是計算機和數(shù)字設(shè)備中的重要組成部分。存儲器可分為隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)兩大類。隨機存取存儲器(RAM)既可向指定單元存入信息又可從指定單元讀出信息。任何RAM中存儲的信息在斷電后均會丟失,所以RAM是易失性存儲器。ROM為只讀存儲器,除了固定存儲數(shù)據(jù)、表格、固化程序外,在組合邏輯電路中也有著廣泛用途。
易失性當(dāng)電源關(guān)閉時,RAM不能保留數(shù)據(jù)。如果需要保存數(shù)據(jù),就必須把它們寫入一個長期的存儲設(shè)備中(例如硬盤)。RAM的工作特點是通電后,隨時可在任意位置單元存取數(shù)據(jù)信息,斷電后內(nèi)部信息也隨之消失。對靜電敏感正如其他精細的集成電路,隨機存取存儲器對環(huán)境的靜電荷非常敏感。靜電會干擾存儲器內(nèi)電容器的電荷,引致數(shù)據(jù)流失,甚至燒壞電路。故此觸碰隨機存取存儲器前,應(yīng)先用手觸摸金屬接地。
訪問速度現(xiàn)代的隨機存取存儲器幾乎是所有訪問設(shè)備中寫入和讀取速度最快的,存取延遲和其他涉及機械運作的存儲設(shè)備相比,也顯得微不足道。
需要刷新(再生)現(xiàn)代的隨機存取存儲器依賴電容器存儲數(shù)據(jù)。電容器充滿電后代表1(二進制),未充電的代表0。由于電容器或多或少有漏電的情形,若不作特別處理,數(shù)據(jù)會漸漸隨時間流失。刷新是指定期讀取電容器的狀態(tài),然后按照原來的狀態(tài)重新為電容器充電,彌補流失了的電荷。需要刷新正好解釋了隨機存取存儲器的易失性。
根據(jù)存儲單元的工作原理不同, RAM分為靜態(tài)RAM和動態(tài)RAM。靜態(tài)隨機存儲器(SRAM)靜態(tài)存儲單元是在靜態(tài)觸發(fā)器的基礎(chǔ)上附加門控管而構(gòu)成的。因此,它是靠觸發(fā)器的自保功能存儲數(shù)據(jù)的。SRAM存放的信息在不停電的情況下能長時間保留,狀態(tài)穩(wěn)定,不需外加刷新電路,從而簡化了外部電路設(shè)計。但由于SRAM的基本存儲電路中所含晶體管較多,故集成度較低,且功耗較大。SRAM特點如下:●存儲原理:由觸發(fā)器存儲數(shù)據(jù)。 [8] ●單元結(jié)構(gòu):六管NMOS或OS構(gòu)成。 [8] ●優(yōu)點:速度快、使用簡單、不需刷新、靜態(tài)功耗極低;常用作Cache。 ●缺點:元件數(shù)多、集成度低、運行功耗大。 [8] ●常用的SRAM集成芯片:6116(2K×8位),6264(8K×8位),62256(32K×8位),2114(1K×4位)。
動態(tài)隨機存儲器(DRAM)DRAM利用電容存儲電荷的原理保存信息,電路簡單,集成度高。由于任何電容都存在漏電,因此,當(dāng)電容存儲有電荷時,過一段時間由于電容放電會導(dǎo)致電荷流失,使保存信息丟失。解決的辦法是每隔一定時間(一般為2ms)須對DRAM進行讀出和再寫入,使原處于邏輯電平“l(fā)”的電容上所泄放的電荷又得到補充,原處于電平“0”的電容仍保持“0”,這個過程叫DRAM的刷新。DRAM的刷新操作不同于存儲器讀/寫操作,主要表現(xiàn)在以下幾點:(1)刷新地址由刷新地址計數(shù)器產(chǎn)生,不是由地址總線提供。(2)DRAM基本存儲電路可按行同時刷新,所以刷新只需要行地址,不需要列地址。 (3)刷新操作時存儲器芯片的數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài),即片內(nèi)數(shù)據(jù)線與外部數(shù)據(jù)線完全隔離。DRAM與SRAM相比具有集成度高、功耗低、價格便宜等優(yōu)點,所以在大容量存儲器中普遍采用。DRAM的缺點是需要刷新邏輯電路,且刷新操作時不能進行正常讀,寫操作。DRAM特點如下:●存儲原理:利用MOS管柵極電容可以存儲電荷的原理,需刷新(早期:三管基本單元;之后:單管基本單元)。 ●刷新(再生):為及時補充漏掉的電荷以避免存儲的信息丟失,必須定時給柵極電容補充電荷的操作。 ●刷新時間:定期進行刷新操作的時間。該時間必須小于柵極電容自然保持信息的時間(小于2ms)。 ●優(yōu)點: 集成度遠高于SRAM、功耗低,價格也低。 [8] ●缺點:因需刷新而使外圍電路復(fù)雜;刷新也使存取速度較SRAM慢,所以在計算機中,DRAM常用于作主存儲器。 盡管如此,由于DRAM存儲單元的結(jié)構(gòu)簡單,所用元件少,集成度高,功耗低,所以已成為大容量RAM的主流產(chǎn)品。