北京分校

考试资讯

      计算机组成原理是2021计算机考研学子们，需要重点看的书目。下面，为帮助备考2021计算机的考生，学好计算机组成原理。特意分享“2021考研408计算机组成原理知识:半导体随机存储器”，供考生参考。

2021考研408计算机组成原理知识:半导体随机存储器

主存储器由DRAM实现，靠处理器的那一层(Cache)则由SRAM实现，它们都属于易失性存储器，只要电源被切断，原来保存的信息便会丢失。DRAM的每比特成本低于SRAM，速度也慢于SRAM，价格差异主要是因为制造DRAM需要更多的硅。而ROM属于非易失性存储器。

SRAM 和DRAM

1.SRAM的工作原理

通常把存放一个二进制位的物理器件称为存储元，它是存储器的较基本的构件。地址码相同的多个仔储元构成一个存储单元。若干存储单元的集合构成存储体。

静态随机存储器(SRAM)的存储元是用双稳态触发器(六晶体管MOS)来记忆信息的，因此即使信息被读出后，它仍保持其原状态而不需要再生(非破坏性读出)。

SRAM的存取速度快，但集成度低，功耗较大，所以一般用来组成高速缓冲存储器。

2.DRAM的工作原理

与SRAM的存储原理不同，动态随机存储器(DRAM)是利用存储元电路中栅极电容上的电荷来存储信息的，DRAM的基本存储元通常只使用一个晶体管，所以它比SRAM的密度要高很多。DRAM采用地址复用技术，地址线是原来的1/2，且地址信号分行、列两次传送。

相对于SRAM来说，DRAM具有容易集成、位价低、容量大和功耗低等优点，但DRAM的存取速度比SRAM的慢，一般用来组成大容量主存系统。

DRAM电容上的电荷一般只能维持1~2ms，因此即使电源不断电，信息也会自动消失。为此，每隔一定时间必须刷新，通常取2ms，这个时间称为刷新周期。常用的刷新方式有3种：集中刷新、分散刷新和异步刷新。

1)集中刷新：指在一个刷新周期内，利用一段固定的时间，依次对存储器的所有行进行逐一再生，在此期间停止对存储器的读写操作，称为“死时间”，又称访存“死区”。集中刷新的优点是读写操作时不受刷新工作的影响，因此系统的存取速度较高;缺点是在集中刷新期间(死区)不能访问存储器。

2)分散刷新：把对每行的刷新分散到各个工作周期中。这样，一个存储器的系统工作周期分为两部分：前半部分用于正常读、写或保持;后半部分用于刷新某一行。这种刷新方式增加了系统的存取周期，如存储芯片的存取周期为0.5μs，则系统的存取周期为1μs。

分散刷新的优点是没有死区：缺点是加长了系统的存取周期，降低了整机的速度。

3)异步刷新：异步刷新是前两种方法的结合，它既可缩短“死时间”，又能充分利用最大刷新间隔为2ms的特点。具体做法是将刷新周期除以行数，得到两次刷新操作之间的时间间隔t1，利用逻辑电路每隔时间1产生一次刷新请求。这样可以避免使CPU连续等待过长的时间，而且减少了刷新次数，从根本上了整机的工作效率。

若将刷新安排在不需要访问存储器的译码阶段，则既不会加长存取周期，又不会产生“死时间”，这是分散刷新方式的发展，也称为“透明刷新”。

DRAM的刷新需注意以下问题：①刷新对CPU是透明的，即刷新不依赖于外部的访问;②动态RAM的刷新单位是行，因此刷新操作时仅需要行地址;③刷新操作类似于读操作，但又有所不同。刷新操作仅给栅极电容补充电荷，不需要信息输出。另外，刷新时不需要选片，即整个存储器中的所有芯片同时被刷新。

读者需要注意易失性存储器和刷新的区别，易失性存储器是指断电后数据丢失，SRAM和DRAM都满足断电内容消失，但需要刷新的只有DRAM，而SRAM不需要刷新。

3.存储器的读、写周期

RAM的读周期

从给出有效地址开始，到读出所选中单元的内容并在外部数据总线上稳定地出现所需的时间，称为读出时间(t A)。地址片选信号CS必须保持到数据稳定输出，tco 为片选的保持时间，在读周期中WE为高电平。

读周期与读出时间是两个不同的概念，读周期时间(tRC)表示存储芯片进行两次连续读操作时所必须间隔的时间，它总是大于等于读出时间。

      以上是北京文都考研网给出的“2021考研408计算机组成原理知识:半导体随机存储器”，希望对计算机考研儿们，复习计算机组成原理时，有一定的帮助!

推荐阅读：

2021考研408计算机组成原理知识汇总

2021考研408数据结构知识点总结