动态随机存储器的刷新

最新推荐文章于 2023-12-22 15:49:57 发布
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#cpu #动态随机存储器 #性能

以下内容来自于哔哩哔哩视频网站的王道论坛的计算机组成原理视频教程，如有侵权，请联系我删除掉

遇到的问题

前面提到了动态随机存取器DRAM的电荷只能维持2ms，那么该以怎么样的方式使其保持状态稳定呢

需要解决的问题是

要想在2ms内，存储器上面的所有的存储单元都被刷新到，需要思考下面几个问题

  • 多久刷新一次
  • 每次刷新多少个存储单元
  • 如何刷新
  • 在什么时刻刷新

模型图

在这里插入图片描述

为什么要采用行地址和列地址的组合模式

通过前面的分析可以知道，如果输入到译码器的地址线有n根，那么存储体内就有2n根选通线来对应存储单元，采用了行列地址模式之后，需要的是2n/2+2n/2根线。大大减少了布线的复杂性和选通线的数量，以8个地址线为例，如果采用简单模型，则需要256根线，而采用了行列地址模式，则只需要32根选通线。
关于刷新，是有硬件支持为基础的，就是读取一行的信息然后重新写入，这个过程占用的是一个读/写周期。
接下来看如果行列地址的时候，可用的三个刷新策略
以下是一个行列为128*128的地址，读写周期为0.5微秒的存储器的例子，先换算以下时间单位
1ms=1000us1ms=1000us1ms=1000us,2ms=2000us2ms=2000us2ms=2000us

  • 每次读写完，都刷新一行

存在的问题是有的行可能会被刷新多次

此时每次读写完占用了0.5us，然后又利用了0.5us进行刷新，也就是说一个存储周期用了1us，那么2ms内就有2000个周期，也就是是说每行都被刷新了2000次，这显然对性能是一种浪费

  • 2ms内集中安排时间全部刷新

存在的问题是存在一个较长的死区，这段时间无法访问存储器

此时前面的一段时间时间专门用来读写操作，后面一定要留下充足的时间来对所有的行进行集中刷新，因为一共有128行，那么集中刷新的时间就是128*0.5us，也就是64us来刷新，这64us是死区，无法访问存储器，这个死区可能用无法忍受的

  • 2ms每行刷新一次即可

目前存储器采用的就是这种策略

如果在2ms内128行只需要刷新一次，那么就把2ms分割成128个周期，每个周期分别刷新一次就可以了，2ms/128=15.6us，那么在每个15.6us的末端只要留下0.5us进行刷新，前面的时间都用来读写操作即可
特别说明: 不论是哪一种刷新策略，在死区都是无法访问存储器的

在这里插入图片描述

计算机组成原理（动态随机存储器)
qq_57774704的博客
04-10 1906
一.DRAM存储器 动态RAM（DRAM） 因为该存储器必须定时刷新，才能维持其中的信息不变； DRAM的存储元 由MOS晶体管和电容组成的记忆电路； 电容上的电量来表现存储的信息； 充电—1，放电—0。 结构形式 四管存储元，单管存储元 二.记忆原理 读操作 字线选中存储元； 若存储元中保存数据“0”，即Cs上无电荷； 则位线上无电流，读出0； 若存储元中保存数据“1”，即Cs上无电荷； 则位线上有电流，读出1； 写操作，是通过位线上的电流对Cs的充电（写1）、放电（写0）
什么是存储器刷新
qq_56352553的博客
05-04 2556
中断：计算机在执行的过程中，当出现异常情况或特殊请求时，计算机停止现行程序的运行，转向对这些异常情况或特殊请求的处理，处理结束后再返回到现行程序的间断处，继续执行原程序。计算机由运算器，存储器，控制器，输入设备，输出设备组成，指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访，指令和数据均按二进制数表示，指令由操作码和地址码组成，Cache-主存层次在存储系统中主要对CPU访存起加速作用，即从整体运行的效果分析，CPU访存速度加快，接近于Cache的速度，而寻址空间和位价却接近于主存。
2.4.3动态存储器DRAM的刷新
meternal的博客
03-26 1051
DRAM存储器的地址线可复用，10根当作20根用。
动态随机存储器的刷新（集中刷新、分散刷新、异步刷新的区别）
无言月梧桐的博客
04-13 9739
一、前言 我们都知道，动态随机存储器DRAM的基本单元电路是由一个mos管和一个电容器组成。（不知道的，可以看我的上一篇博文看看结构图）,我们又知道电容会随着时间的流逝，而逐渐掉电（这个是电容的物理性质），那如果电容全部掉完电了，存储在存储器的信息是不是就没了呢？对于这个问题，我们是如何解决的呢？于是我们引出了刷新的概念。大家如果对计算机组成原理感兴趣的话，可以去听一听中国大学MOOC的计算机组织...
动态半导体刷新周期
Bing's Blog
12-06 2837
动态半导体刷新周期@(组成原理) 动态半导体存储器利用电容存储电荷记录。电容会放电，因此必须在电荷流失前对电容充电–刷新。 刷新分为两步： 读取并放大信息 存入信息 因此，刷新其实是信息的再生过程。刷新按照行来进行。刷新一行的时间为一个存取周期。刷新放大器集成在RAM上。这里极易引起歧义的是，既然分为两个阶段，一读一写，自然是两个存取周期，实际不然。此处的读不是CPU读取主存，此处的写也不是CP
Dynamic RAM动态随机存储器的入门资料
04-19
总的来说，动态随机存储器（DRAM）是现代计算机内存的核心组成部分，尤其是SDRAM和DDR SDRAM，它们在满足高速数据处理和大容量存储需求方面起着至关重要的作用。理解这些技术的基本原理和设计细节对于进入半导体...
动态随机存取存储器（DRAM存储器）
m0_73679431的博客
02-28 1218
一.DRAM存储元的工作原理 SRAM存储器的存储位元是一个触发器，它具有两个稳定的状态。而DRAM存储器的存储位元是由一个MOS晶体管和电容器组成的记忆电路，如图所示。 二.DRAM芯片的逻辑结构 如图a所示是一幅 1M×4位DRAMS片的管脚图，其中有两个电源脚、两个地线脚，为了对称，还有一个空脚（NC)。 图(b)是该芯片的逻辑结构图。与SRAM不同的是: 1. 增加了行地址锁存器和列地址锁存器。由于DRAM存储器资量很大，地址线宽度相应要增加，这势必增加芯片地
IS42S83200J系列-同步动态随机存储器-中文数据手册.pdf
最新发布
07-16
最后，IS42S83200J系列同步动态随机存取存储器的数据手册为用户提供了详细的产品参数和技术规格，如刷新计数、封装类型和操作温度等，便于用户根据应用的特定需求进行选择和应用。虽然文档内容存在因OCR扫描技术局限...
行业分类-设备装置-一种动态随机存储器的高速写操作方法.zip
08-20
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07-20
- **动态随机存储器（DRAM）**：依靠电容器存储数据，需要定期刷新以保持数据的完整性。DRAM的存储密度更高，成本更低，是目前最常见的RAM类型，广泛应用于个人电脑、服务器等领域。 #### 八、总结 综上所述，RAM...
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什么是DRAM？内存是计算机运行的基础。当与CPU结合使用时，可以运行指令集(程序)和存储工作数据。随机存取存储器(RAM)是众所周知的存储器类型，因为它能够以大致相同的时间延迟访问存储器中的任何位置。动态随机存取存储器(DRAM)是一种特定类型的随机存取存储器，它允许以较低的成本获得更高的密度。笔记本电脑和台式机中的内存模块使用DRAM。DRAM与SRAM其他类型的存储器，如SRAM、MRAM和...
计算机组成原理练习
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11-13 1971
关于主存，以下叙述中正确的是（ ）。 A、 主存比辅存小，但存取速度快 B、 主存比辅存大，且存取速度快 C、 主存比辅存小，且存取速度慢 D、 主存比辅存大，但存取速度快 正确答案： A我的答案：A 2 用1024×1芯片构成8KB存储器，CPU提供地址线A0～A15，其中A0为高位，则加到各芯片地址端的地址线是A0～A9。错 在对破坏性读出的存储器进行读写操作时，为维持原存信息不变，必须辅以的操作是（ ）。 A、 刷新 B、 再生 ...
主存储器(上）——计算机组成原理（三）
qq_42295590的博客
06-07 1830
4.1 存储器分类 按存储介质分类（半导体【易失】：u盘；磁表面；磁芯；光盘【激光】） 按存取方式分类（存取时间与物理位置是否有关：随机访问【磁盘】/串行访问【磁带】） 按在计算机中的作用分类 4.2 主存储器 4.2.1 主存储器概述 4.2.1.1 主存储器的基本组成 4.2.1.2 主存和cpu的联系 主存通过数据总线，控制总线，地址总线和cpu相连。实现cpu对数据的读取操作。 ...
存储器（DRAM、SRAM、引脚）
qq_40824748的博客
03-20 1万+
1、某动态存储器存储单体的容量是64K*8位,采用双译码结构且地址线平均送到两个译码器，刷新周期是2ms 。下列关于动态存储器的描述中正确的是（ ）（多选） A.动态存储器的刷新按行进行 B.该动态存储器的刷新地址计数器的模为2^8 C.该动态存储单体的数据线和地址线之和为16 D.该刷新地址计数器在2ms内必须进行一轮计数循环、 地址计数器刷新的次数就是行数（地址线）、64K=216有16根地址线因为是动态存储器（采用地址复用）、地址线减半后还有8根、加上8根数据线一共有16根答案：ABCD 2、下
FPGA实现SDRAM接口（3）--自动刷新
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09-01 8342
通过本文您会学到：如何进行SDRAM的自动刷新操作。
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动态RAM共有三种刷新方式：集中刷新，分散刷新，异步刷新 刷新的实质：先将原信息读出，再由刷新放大器形成原信息重新写入的再生成的过程 为什么要进行刷新：存储单元被访问是随机的，有些存储单元可能长时间的不被访问，不进行存储器的读写操作，其存储单元内的原信息就可能会丢失。 刷新是一行行进行的，必须在刷新周期内 刷新周期：对DRAM的所有存储单元恢复一次原状态的时间间隔 刷新间隔：两次刷新的起始时间差（...
DDR学习
weixin_44574134的博客
11-06 204
8.几个bank意味着几个不同的array,bank独立充电, 提升ddr工作效率。7.x2 就是从2个array阵列里同时存取, x4就是4个array。rank:由chip组成,凑齐64bit就是一个rank。6.ddr底层由电容构成,易漏电,因此需要refresh。9.问题:ddr和固态硬盘的区别。5. DIMM:内存条。
一文搞懂DDR SDRAM工作原理
flomingo1的专栏
12-22 2482
DDR SDRAM（Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，双数据率同步动态随机存储器）通常被我们称为DDR，其中的“同步”是指内存工作需要同步时钟，内部命令的发送与数据传输都以它为基准。DDR是一种掉电就丢失数据的存储器件，并且需要定时的刷新来保持数据的完整性。DDR是我们嵌入式系统使用比较多的硬件，但是平时我们在做软件开发或者优化的时候，对它的组成及工作原理了解却很少。
刷新的问题
xiaotai1234的博客
07-25 1333
刷新的问题 刷新是一个一个芯片按顺序完成的吗？刷新和再生是一回事吗？ 不是。刷新按行进行，每一行中的记忆单元同时被刷新，仅需要行地址，不需要列地址。刷新行号由DRAM芯片的刷新控制电路中的刷新计数器产生。整个存储器中的所有芯片的相同行同时进行刷新，所以不是一个一个芯片按顺序进行的，而是单个芯片的所有行按顺序定时一行一行进行的。 刷新和再生不是一回事。对某个单元的刷新和再生的操作过程是一样的，即读后恢复，但再生操作是随机的，只对所读单元进行，而刷新操作是按顺序定时一行一行进行的。 ...
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### MOS动态随机存储器 (DRAM) 和 SRAM 的工作原理及区别 #### 工作原理 MOS 动态随机存储器（DRAM）的工作原理基于电容器的充电状态来表示二进制数据。具体来说，当电容器充满电荷时代表逻辑“1”，未充电时表示逻辑“0”。由于电容器存在漏电流现象，因此 DRAM 中的数据需要定期刷新以维持其状态[^3]。 相比之下，SRAM 使用由多个晶体管组成的触发器电路来存储每一位数据。这种设计使得 SRAM 能够在不断电的情况下持续保持数据稳定性，无需像 DRAM 那样进行周期性的刷新操作[^2]。 #### 结构差异 从物理结构上看，DRAM 单元通常仅需一个晶体管和一个电容器即可实现一位数据的存储，这使其能够在相同面积上提供更高的密度，从而降低单位成本。然而，这样的简单结构也带来了较高的访问延迟和功耗需求[^4]。 另一方面，SRAM 的每个存储单元至少需要六个晶体管才能构建完整的触发器功能。尽管如此，这种方法却赋予了 SRAM 更快的速度、更低的操作电压以及更好的抗干扰能力[^1]。 #### 应用场景对比 鉴于上述特性，在实际应用中往往依据具体的性能指标选择合适的 RAM 类型： - **高性能计算环境**：对于那些对速度极为敏感的应用场合，比如 CPU 缓存或者网络交换设备中的快速缓冲区，则倾向于选用 SRAM； - **大容量低成本解决方案**：而在追求更大存储空间且可以接受稍慢响应时间的地方，例如主内存条里填充的就是 DRAM[^5]。 #### 技术发展趋势 随着技术的进步，出现了融合两者优势的新产品形态——带有缓存机制的 CDRAM 就是一个典型例子。通过集成一小部分高速度低延时特性的 SRAM 来提升整体效率的同时保留大部分经济实惠的大规模 DRAM 容量作为基础架构的一部分[^4]。 ```python # 示例代码展示如何模拟简单的读写过程 class MemorySimulator: def __init__(self, type='DRAM'): self.type = type def read(self, address): if self.type == 'SRAM': return f"Fast reading from {address} using SRAM" elif self.type == 'DRAM': return f"Reading after refresh cycle at {address}" def write(self, address, data): if self.type == 'SRAM': return f"Wrote {data} to {address}, no need for refreshing." elif self.type == 'DRAM': return f"After writing {data} to {address}, initiated a refresh." memory_dram = MemorySimulator('DRAM') print(memory_dram.read(0x1A)) # 输出关于DRAM读取的信息 ``` 问题
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