1.RAM存储器
RAM存储器按电路类型可以分为双极型和单极型(MOS型)两种。双极型存储器由于集成度低、功耗大、价格贵,在微型计算机中基本不被采用。而MOS型存储器由于集成度高,功耗低,价格便宜,在微机中得到普遍使用。MOS型RAM又包括静态RAM(Static RAM)和动态RAM(Dynamic RAM)。
半导体存储器一般由地址译码器、存储矩阵、控制逻辑和3态双向缓冲器等部分组成,
如图4.2所示。
(1)存储矩阵
能够寄存二进制信息的基本存储电路的集合称为存储体。为了便于信息的写入和读出,存储体中的这些基本存储电路应当配置成一定的阵列,即按一定的规律排列,并进行编址,因而存储体又称为存储矩阵。
存储矩阵中基本存储电路的排列方法通常有3种,即NX1结构、N×4结构及N×8结构。NX1结构称为位结构,常用在动态存储器RAM和大容量的静态存储器RAM中;NX4结构和N×8结构称为字结构,常用于容量较小的静态RAM中。
(2)地址译码器
存储器的地址线是有限的,可能是4根,8根,16根…目前单个芯片容量已达512MB以上,对应如此的容量,不可能用一个地址线去控制一个存储单元。实际上,存储器采取译码器译码的方式,将地址线上的地址信号进行译码,产生译码信号,以选中某一个存储单元,再配合逻辑控制电路进行读/写操作。
存储矩阵中基本存储电路的编址方法有两种,一种是单译码编址方式,如图43所示,适用于小容量字结构存储器中:另一种是双译码(也叫复合译码)编址方法,如图4.4所示,适用于大容量的存储器中。
单译码编址方式中,字线选择一个字的所有位。如图4.3所示的是一种单译码编址方式。它有5根地址线,可以译出32个选择状态,所以,该存储器的容量是32×4,也就是32个字,每个字都是4位。存储矩阵排列成32行×4列,每一行就是存储一个字(1个存储单元,由4个基本存储电路组成)。横着的线(译码产生的电平)是字选择线,竖立的线是输出/输入数据线。同一列的基本存储单元有两根数据线,这两根数据线始终是相反的,即一个是“0”,另一个必然是“1”。例如,地址线上是10100时,选中第20号字线,将第20号存储单元中的数据读出或写入。
双译码编址方式中,有两个地址译码器,如图4.4所示。X地址译码器有4根地址线,可产生16个译码信号,Y地址译码器也有4根地址线,同样可以产生16根地址选择线。如果不看Y地址译码器,它与单译码编址方式一样,由X0…X15选择每一个字(本图中一个字只有一位),X,(i=0—15)选中后,所有位的数据从列线(数据线)上输出。但由于列线上有MOS管,需要打开以后,数据才能通过MOS管,进而通过/O控制模块(写入/读出)。MOS管由Y地址译码器的输出线控制,只有一个Y,是有效的,也只有与Y相连的MOS管才能导通,可见,由X,和Y,共同控制数据的写入/读出。本图所示的情况是256个字,每一个字是1位,存储矩阵排列成16行×16列。若采用单译码结构,本图所示情况需要256根信号线。