RAM(随机存取存储器)是计算机主存储器的一部分,可由 CPU 直接访问。 RAM用于读取和写入由CPU随机访问的数据。 RAM本质上是易失性的,这意味着如果断电,存储的信息就会丢失。 RAM 用于存储 CPU 当前正在处理的数据。 大多数可修改的程序和数据都存储在 RAM 中。

集成 RAM 芯片有两种形式:

  • SRAM(静态 RAM)
  • DRAM(动态内存)

RAM芯片的框图如下所示:
RAM芯片

1. SRAM

SRAM 存储器由电路组成,只要通电,就能够保留存储的信息。这意味着这种类型的内存需要恒定的功率。 SRAM 存储器用于构建高速缓存存储器。
SRAM 存储器单元:静态存储器 (SRAM) 是由电路组成的存储器,只要通电就能够保持其状态。因此这种类型的存储器称为易失性存储器。下图显示了 SRAM 的单元图。锁存器由如图所示连接的两个反相器组成。两个晶体管T1和T2用于连接锁存器和两位线。这些晶体管的目的是充当开关,可以在字线的控制下打开或关闭,字线由地址解码器控制。当字线为0电平时,晶体管关闭,锁存器保持其信息。例如,如果 A 点的逻辑值为 1,而 B 点的逻辑值为 0,则单元处于状态 1。只要字线未激活,该状态就会保持。

对于读操作,字线由地址解码器的地址输入激活。 激活的字线同时关闭晶体管(开关)T1 和 T2。 然后A点和B点的位值可以传输到它们各自的位线。 位线末端的读出/写入电路将输出发送到处理器。
对于写操作,提供给解码器的地址激活字线以关闭两个开关。 然后通过读出/写入电路提供要写入单元的位值,然后将位线中的信号存储在单元中。

2. 内存

DRAM 以施加到电容器的电荷的形式存储二进制信息。电容器上存储的信息往往会在一段时间内丢失,因此电容器必须定期充电以保持其使用。主存储器一般由DRAM芯片组成。

DRAM 存储单元:虽然 SRAM 速度很快,但由于每个单元需要多个晶体管,因此价格昂贵。相对便宜的 RAM 是 DRAM,由于在每个单元中使用了一个晶体管和一个电容器,如下图所示,其中 C 是电容器,T 是晶体管。信息以电容器上的电荷的形式存储在 DRAM 单元中,并且该电荷需要定期充电。
为了在该单元中存储信息,晶体管T被导通并且适当的电压被施加到位线。这导致已知量的电荷存储在电容器中。三极管关闭后,由于电容的特性,它开始放电。因此,只有在电容器上的电荷降至某个阈值以下之前读取存储在单元中的信息,才能正确读取该信息。

3. DRAM类型

DRAM主要有5种类型:

1、异步 DRAM (ADRAM)
上述DRAM是异步型DRAM。存储设备的时序是异步控制的。专门的存储器控​​制器电路产生必要的控制信号来控制时序。 CPU 必须考虑到内存响应的延迟。

2、同步 DRAM (SDRAM)
这些 RAM 芯片的访问速度直接与 CPU 的时钟同步。为此,当 CPU 期望它们准备好时,内存芯片保持准备好运行。这些存储器在 CPU 存储器总线上运行,无需强制等待状态。 SDRAM 可作为包含多个 SDRAM 芯片并形成模块所需容量的模块在市场上销售。

3、双倍数据速率 SDRAM (DDR SDRAM)
这个更快的 SDRAM 版本在时钟信号的两个边沿上执行操作。而标准 SDRAM 在时钟信号的上升沿执行其操作。由于它们在时钟的两个边沿传输数据,因此数据传输速率加倍。为了以高速率访问数据,存储单元被组织成两组。每个组单独访问。

4、Rambus DRAM (RDRAM)
RDRAM 在狭窄的 CPU 内存总线上提供非常高的数据传输率。它使用各种加速机制,如同步内存接口、DRAM 芯片内的缓存和非常快的信号时序。 Rambus 数据总线宽度为 8 位或 9 位。

5、高速缓存 DRAM (CDRAM)
该存储器是一种特殊类型的 DRAM 存储器,带有片上高速缓存存储器 (SRAM),用作主 DRAM 的高速缓冲器。