ДРАМ

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на: содржини, барај

Динамичка меморија со случаен пристап (ДРАМ) е тип на меморија со случаен пристап која го зачувува секој бит на податоци во посебен кондензатор во рамките на едно интегрирано коло. Кондензаторот може да биде наполент или испразнет. Овие два факти се преземаат за да претставуваат две вредности на бит, конвенционално наречени 0 и 1. Бидејќи неспроводливите транзистори секогаш пропуштаат мала количина, кондензаторите полека ќе се ослободат и информациите почнуваат да се губат освен ако кондензаторот се обновува периодично. Поради ова барање за освежување, тоа е динамичка меморија што е спротивно на статичка меморија со случаен пристап (СРАМ) и други статички типови на мемории. За разлика од флеш меморијата, ДРАМ е непостојана меморија бидејќи таа ги губи своите податоци брзо кога напојувањето е отстрането.

фотографја од Micron Technology MT4C1024 ДРАМ интегрирано коло. капацитет од 1 мегабит.

ДРАМ широко се користи во дигиталната електроника каде што е потребна ниска цена и меморија со голем капацитет. Една од најголемите апликации за ДРАМ е главната меморија (наречена РАМ) во современите компјутери. Како главна меморија од компонентите што се користат во овие компјутери како што се графички картички ( каде главната меморија се нарекува графичка меморија). Спротивно на тоа СРАМ што е побрза и поскапа отколку ДРАМ, обично се користи каде што брзината е поважна од трошоците, како кеш меморијата во процесорите.

Предноста на ДРАМ е во нејзината структурна едноставност: само еден транзистор и кондензатор се потребни по бит, во споредба со четири или шест транзистори во СРАМ. Ова му овозможува на ДРАМ да постигне многу висока густина. Транзисторите и кондензаторите што се користат, бидејќи се многу мали може да собере милијарди на еден мемориски чип. Поради динамичкиот каракатер на неговите мемориски клетки ДРАМ троши релативно големи количини на енергија, со различни начини за управување со потрошувачката енергија.

Историја[уреди | уреди извор]

Криптографската машина со кондо име „Аквариус“ користена во Bletchley Park за време на Втората светска војна приклучи динамичка меморија. Хартиената лента била прочитана и карактерите на неа биле меморирани во динамичка меморија. Меморијата користи голем склад на кондезатори кои биле полни или не. Полн кондензатор претставува еден (1) и празен кондензатор нула(0).

Шематски приказ на пресек на оригиналниот транзистор, еден кондензатор NMOS ДРАМ ќелија. Патентиран во 1968 година.

Во 1964 година, Arnold Farber и Eugene Schlig, работејќи за IBM создале мемориски ќелии поврзани со кабел со користење на транзистор порта и диоди со ефект на тунел. Тие го замениле со два транзистори и два отпорници добивајќи кофигурација која станал позната како Farber-Schlig ќелија. Во 1965 година Benjamin Agusta и неговиот тим на IBM создале 16-битен силиконски мемориски чип врз основа на Farber-Schlig ќелијата, со 80 транзистори, 64 отпорници и 4 диоди. Во 1966 година, ДРАМ бил измислен од страна на д-р Robert Dennard во истражувачкиот центар на Томас Џ Вотсон во IBM. Него, во 1968 година во САД му бил доделен патент број 3.387.386.

Во 1969 година Honeywell поабара од Интел да се нарпави ДРАМ со користење на ќелија со три транзистори кои тие ја развиле. Ова станало Интел 1102 во почетокот на 1970 година. Сепак, 1102 имал многу проблеми поради што Интел почнале во тајност да работат на нивни сопствен подобрен дизајн за да се избегне конфликт со Honeywell. Ова стана првиот комерцијално достапен ДРАМ, Интел 1103, во октомври 1970 година.1103 е дизајниран од страна на Џоел Карп и поставен од Пат Ерхарт.

Пвиот ДРАМ со мултиплексиран ред и колона од адресни редови беше Mostek MK4096 Kbit ДРАМ дизајниран од страна на Robert proebsting, воведен во 1973 година. Оваа адресна шема ги користите истите адресни иглучки за да се добие ниска половина и висока половина на адреса од референцирани мемориски ќелии, префрлени помеѓу двете половини на наизменични циклуси на магистралата. Ова беше радикално напредување, ефикасно преполовување на бројот на адресни линии кој се бараше, што ќе им овозможи да се вклопат во пакети со помалку игли, со предност во однос на цената која растеше со секој зголемувачки скок на меморијата. MK4096 покажа како многу стабилен дизајн за апликациите на клиентите. На густината на 16 килобити цената се зголемила. 16 килобитниот ДРАМ Mostek MK4116 кој бил воведен во 1976 година постигнал повеќе од 75% во целиот удел на ДРАМ на светскиот пазар. Сепак иако густина се згоелми на 64 килобита во почетокот на 1980 година Mostek бил претекнат од страна на јапонските производители на ДРАМ со повисок квалитет, со користење на исти мултиплексирани шеми по пониски цени на трошоци. Ова создава конфликт меѓу Јапонија и САД.

Принципи на работа[уреди | уреди извор]

Принципите на работа за читање едноставен 4 од 4 ДРАМ низа.

DRAM обично се наредени во правоаголна низа од клетки за складирање, составен од еден кондензатор и транзистор по бит податоци. Сликата покажува едноставен пример со мобилна матрица со четири од четири ќелии.

Долгите хоризонтални линии кои го поврзуваат секој ред се познати како збор-линии. Секоја колона на клетките е составена од две бит-линии, секоја поврзана со секоја друга ќелија за складирање во колоната (на сликата не го вклучува овој важен детал). Тие се познати како "+" и "-" бит линии.

Операции за читање на податоци од ќелија за складирање на ДРАМ[уреди | уреди извор]

1.Засилувачите се исклучени

2. Бит-линиите се однапред наполнети со точно еднакви напони кои се помеѓу високи и ниски логички нивоа. Бит-линиите се физички симетрични за да се задржи капацитетот еднаков, а со тоа во исто време и нивните напони еднакви.

3. Пред-полнењето на колото е исклучено. Бидејќи бит-линиите се релативно долги тие имаат доволно капацитет за одржување на однапред наполнетиот напон за кратко време. Ова е пример за динамичка логига.

4.Потоа редот збор-линија е зголемен за да се поврзе со клетката за складирање на кондензаторот на својата бит-линија. Ова предизвикува транзисторот да спроведе, пренесувајќ полнењ од клетките за скалдирање на поврзаните бит-линии (доколку сладираната вредност е 1) или од поврзаната бит-линија до клетката за складирање (доколку скалдираната вредност е 0). Бидејќи капацитетот на бит-линијата е обично многу повисок од капацитетот на ќелиите за складирање, напонот на бит линијата се зголемува малку ако ќелијата за скадирање е празна или се згоелмува многу ако ќелијата за складирање е полна.

5. Засилувачите сега се поврзани за бит-линиите во парови. Позитивни повратни информации потоа се јавуваат од вкрстено поврзаните инвертори, додека една бит-линија е целосно под најнизок напон, а другата е на максимален напон.Откако тоа ќе се случи редот е „Отворен“.

6. Сите ќелии за скалдирање на отворен ред се истовремени и излезните засилувачи затворени. Адресната колона потоа избира latch бит да се поврзе со надворешни магистрални податоци.

7. За врмее на читањето на колоните во отворен ред, активно протекува назад до бит-линиите од производство на засилувачите и полнењето на клетките за скалдирање.

8. Кога ќе заврши со читање на сите колони во сегашниот отворен ред, зборот-линија е исклучен за да ги исклучи и ќелиите за складирање ( редот е затворен) од бит-линиите. Засилувачот е исклучен и бит-линиите повтроно се однапред наполнети.

ДРАМ ќелии[уреди | уреди извор]

Секој бит на податоци во ДРАМ се чуваат како позитивен или негативен електричен полнеж во капацитивна структура. Структурата која го обезбедува капацитетот, како и транзисторите кои го контролираат пристапот до него се вика ДРАМ ќелија. Тие се основните градбени блокови во ДРАМ низите. Постојат повеќе варијанти на ДРАМ мемориски ќелии, но најчесто се користат во модерната варијанта еден транзистор и еден кондензатор. Транзистор се користи за да се доведе капацитет во текот на пишувањето и за исполнувањето на кондензаторото за времето кога тој чита. Транзистор на пристап е дизајниран да ја зголеми движечката сила и да се минимизира транзистор-транзистор истекувањето. Кондензаторот има и два терминали, од кои едене е поврзан со пристапен транзисто,а другиот со било која област или VCC/2. Во модерниот ДРАМ последниот случај е почест, бидејќи тоа им овозможува побрзо работење. Во модерниот ДРАМ, напон од +VCC/2 низ кондензатор е потребно да се скалдира логичко еден. И напон од -VCC/2 низ кондензатор за да се скалдира логичка нула. Електричното полнење кое го чуваат во кондензаторот е измерено во кулони. По лигичко еден вредноста е:

Q=Vcc / 2 * C, каде Q е означува кулони и C е капацитетот во фаради. А логичката нула има полнење: Q = -Vcc / 2 * C

Читање или пишивање на логичата еден (1) бара зборот-линија да биде управуван од напон поголем од збирот на Vcc и прагот на пристап транзистор напо. Овој напон се наракува Vcc pumped. вемето потребно за празнење на кондензаторот зависи од тоа каква логичка вредност се чува во кондензаторот. Ако кондензаторот содржи логичко еден (1) почнува да се ослободува напоното во терминалот на транзисторот е над Vccp. Ако кондензаторот содржи логичка нула(0), тој почнува да се ослободува кога напонот е над Vth.