動態(tài)隨機存取存儲器簡介

什么是DRAM？

內存是計算機運行的基礎。當與CPU結合使用時，可以運行指令集（程序）和存儲工作數(shù)據(jù)。隨機存取存儲器（RAM）是眾所周知的存儲器類型，因為它能夠以大致相同的時間延遲訪問存儲器中的任何位置。動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM）是一種特定類型的隨機存取存儲器，它允許以較低的成本獲得更高的密度。筆記本電腦和臺式機中的內存模塊使用DRAM。

DRAM與SRAM

其他類型的存儲器，如SRAM、MRAM和Flash。簡而言之，DRAM代表動態(tài)隨機存取存儲器，SRAM代表靜態(tài)隨機存取存儲器。最大的區(qū)別是DRAM使用電容器，而SRAM不使用電容器，盡管還有一些考慮因素，如不同的處理、不同的速度和開發(fā)人員的不同成本。

DRAM工作原理

DRAM由RobertDennard于1966年在IBM發(fā)明，其工作原理與其他類型的內存大不相同。DRAM中的基本存儲單元由兩個元件組成：晶體管和電容器。當需要將一個位放入存儲器時，晶體管用于對電容器充電或放電。充電電容表示邏輯高或“1”，而放電電容表示邏輯低或“0”。充電/放電通過字線和位線完成，如圖1所示。

圖1.在DRAM中，位存儲為電容器上是否存在電荷

在讀或寫期間，字線變高，晶體管將電容器連接到位線。位線上的任何值（“1”或“0”）都會從電容器中存儲或檢索。存儲在每個電容器上的電荷太小而無法直接讀取，而是由稱為感測放大器的電路測量。傳感器放大器檢測電荷的微小差異并輸出相應的邏輯電平。從位線讀取的動作迫使電荷流出電容器。因此，在DRAM中，讀取是破壞性的。為了解決這個問題，需要進行一種稱為預充電的操作，將從位線讀取的值放回電容器中。

同樣有問題的是，隨著時間的推移，電容器會泄漏電荷。因此，為了保持存儲在內存中的數(shù)據(jù)，必須定期刷新電容器。刷新就像讀取一樣，確保數(shù)據(jù)永不丟失。這就是DRAM從DRAM單元上的電荷獲得“動態(tài)”名稱的地方，每隔一段時間就會動態(tài)刷新一次。與SRAM（靜態(tài)RAM）形成對比，后者不需要刷新就可以保持其狀態(tài)。

DRAM組織方式

根據(jù)應用，DRAM可以有不同的形式。圖2顯示了包含多個板載DRAM芯片的DIMM（雙列直插式內存模塊）。

圖2.包含許多DRAM芯片的1GB DIMM

此DIMM包含1 GB內存，但請注意貼紙上印有“2Rx8”。2R表示該模塊的rank為2，而x8（讀作“8”）表示來自每個DRAM芯片的數(shù)據(jù)的輸出寬度。rank是可單獨尋址的一組DRAM。在這種情況下，一個rank是一組四個DRAM芯片。由于共有8個（前/后），所以有2個rank。DRAM模塊的rank是DIMM中組織的最高級別。在此之下，每個芯片被組織成許多存儲體和包含行和列的內存陣列。圖3顯示了具有四個存儲體的DRAM芯片。

圖3.具有四個存儲體的DRAM芯片

每個bank獨立運行。這意味著讀取，寫入和預充電都可以在一個bank完成，而不會影響另一個bank。