存取存儲(chǔ)器

隨機(jī)存取存儲(chǔ)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(chǔ)器。它可以隨時(shí)讀寫(刷新時(shí)除外)，而且速度很快，通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運(yùn)行中的程序的臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。RAM工作時(shí)可以隨時(shí)從任何一個(gè)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(chǔ)的數(shù)據(jù)將隨之丟失。RAM在計(jì)算機(jī)和數(shù)字系統(tǒng)中用來暫時(shí)存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。

存儲(chǔ)器是數(shù)字系統(tǒng)中用以存儲(chǔ)大量信息的設(shè)備或部件，是計(jì)算機(jī)和數(shù)字設(shè)備中的重要組成部分。存儲(chǔ)器可分為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和只讀存儲(chǔ)器(ROM)兩大類。隨機(jī)存取存儲(chǔ)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(chǔ)的信息在斷電后均會(huì)丟失，所以RAM是易失性存儲(chǔ)器。ROM為只讀存儲(chǔ)器，除了固定存儲(chǔ)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(shí)，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(gè)長(zhǎng)期的存儲(chǔ)設(shè)備中(例如硬盤)。RAM的工作特點(diǎn)是通電后，隨時(shí)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(duì)靜電敏感正如其他精細(xì)的集成電路，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器對(duì)環(huán)境的靜電荷非常敏感。靜電會(huì)干擾存儲(chǔ)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(jī)存取存儲(chǔ)器前，應(yīng)先用手觸摸金屬接地。

訪問速度現(xiàn)代的隨機(jī)存取存儲(chǔ)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(jī)械運(yùn)作的存儲(chǔ)設(shè)備相比，也顯得微不足道。

需要刷新(再生)現(xiàn)代的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器依賴電容器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。電容器充滿電后代表1(二進(jìn)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(huì)漸漸隨時(shí)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(bǔ)流失了的電荷。需要刷新正好解釋了隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的易失性。

根據(jù)存儲(chǔ)單元的工作原理不同， RAM分為靜態(tài)RAM和動(dòng)態(tài)RAM。靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)靜態(tài)存儲(chǔ)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(chǔ)數(shù)據(jù)的。SRAM存放的信息在不停電的情況下能長(zhǎng)時(shí)間保留，狀態(tài)穩(wěn)定，不需外加刷新電路，從而簡(jiǎn)化了外部電路設(shè)計(jì)。但由于SRAM的基本存儲(chǔ)電路中所含晶體管較多，故集成度較低，且功耗較大。SRAM特點(diǎn)如下：●存儲(chǔ)原理：由觸發(fā)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 [8] ●單元結(jié)構(gòu)：六管NMOS或OS構(gòu)成。 [8] ●優(yōu)點(diǎn)：速度快、使用簡(jiǎn)單、不需刷新、靜態(tài)功耗極低;常用作Cache。  ●缺點(diǎn)：元件數(shù)多、集成度低、運(yùn)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(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)DRAM利用電容存儲(chǔ)電荷的原理保存信息，電路簡(jiǎn)單，集成度高。由于任何電容都存在漏電，因此，當(dāng)電容存儲(chǔ)有電荷時(shí)，過一段時(shí)間由于電容放電會(huì)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(shí)間(一般為2ms)須對(duì)DRAM進(jìn)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(bǔ)充，原處于電平“0”的電容仍保持“0”，這個(gè)過程叫DRAM的刷新。DRAM的刷新操作不同于存儲(chǔ)器讀/寫操作，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：(1)刷新地址由刷新地址計(jì)數(shù)器產(chǎn)生，不是由地址總線提供。(2)DRAM基本存儲(chǔ)電路可按行同時(shí)刷新，所以刷新只需要行地址，不需要列地址。 (3)刷新操作時(shí)存儲(chǔ)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(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，所以在大容量存儲(chǔ)器中普遍采用。DRAM的缺點(diǎn)是需要刷新邏輯電路，且刷新操作時(shí)不能進(jìn)行正常讀，寫操作。DRAM特點(diǎn)如下：●存儲(chǔ)原理：利用MOS管柵極電容可以存儲(chǔ)電荷的原理，需刷新(早期：三管基本單元;之后：?jiǎn)喂芑締卧?。  ●刷新(再生)：為及時(shí)補(bǔ)充漏掉的電荷以避免存儲(chǔ)的信息丟失，必須定時(shí)給柵極電容補(bǔ)充電荷的操作。  ●刷新時(shí)間：定期進(jìn)行刷新操作的時(shí)間。該時(shí)間必須小于柵極電容自然保持信息的時(shí)間(小于2ms)。  ●優(yōu)點(diǎn)： 集成度遠(yuǎn)高于SRAM、功耗低，價(jià)格也低。 [8] ●缺點(diǎn)：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(jì)算機(jī)中，DRAM常用于作主存儲(chǔ)器。 盡管如此，由于DRAM存儲(chǔ)單元的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。