[科普中国]-周期性读出

简介

随机存取存储器（random access memory，RAM）又称作“随机存储器”，是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存(内存)。它可以随时读写，而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。根据存储单元的工作原理不同， RAM分为静态RAM和动态RAM。DRAM 只能将数据保持很短的时间，为了保持存储信息不丢失，需要进行刷新。一般刷新方式不同，存储矩阵里的数据周期性读出的周期也不同。

动态RAM概述动态随机存取存储器，最为常见的系统内存，即DRAM（Dynamic Random Access Memory）。DRAM 只能将数据保持很短的时间。为了保持数据，DRAM使用电容存储，所以必须隔一段时间刷新（refresh）一次，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失。 关机就会丢失数据。

动态RAM的总体结构和工作原理与静态RAM(见随机存储器)的区别是，存储矩阵采用了动态存储单元。静态触发器是靠电路状态的反馈自锁保存数据，动态存储单元则是通过在电容上存储电荷保存数据。

动态存储单元的电路结构有各种型式，最简单的一种是图所示的单管动态存储单元。

在写入数据时字线给出高电平，MOS管VT导通，位线上的电压信号经VT向电容C充电，将数据存入C中。读出时字线同样给出高电平，使VT导通，电容C经VT向位线上的寄生电容CB充电，使位线获得读出信号。

动态存储单元的电路结构简单，集成度比静态RAM高得多。但是，电容C上的电荷不可能长久保存，要及时向电容补充电荷，以免数据丢失。为此，在动态RAM中设置了“刷新”控制电路，用于周期性地将存储矩阵里的数据读出，经过放大后重新写入。这不仅增加了控制电路的复杂性，也严重地影响了读/写速度，使动态RAM的工作速度远低于静态RAM。

特点随机存取

所谓“随机存取”，指的是当存储器中的数据被读取或写入时，所需要的时间与这段信息所在的位置或所写入的位置无关。相对的，读取或写入顺序访问（Sequential Access）存储设备中的信息时，其所需要的时间与位置就会有关系。它主要用来存放操作系统、各种应用程序、数据等。1

易失性

当电源关闭时RAM不能保留数据。如果需要保存数据，就必须把它们写入一个长期的存储设备中（例如硬盘）。RAM和ROM相比，两者的最大区别是RAM在断电以后保存在上面的数据会自动消失，而ROM不会自动消失，可以长时间断电保存。

对静电敏感

正如其他精细的集成电路，随机存取存储器对环境的静电荷非常敏感。静电会干扰存储器内电容器的电荷，引致数据流失，甚至烧坏电路。故此触碰随机存取存储器前，应先用手触摸金属接地。

访问速度

现代的随机存取存储器几乎是所有访问设备中写入和读取速度最快的，存取延迟和其他涉及机械运作的存储设备相比，也显得微不足道。

刷新方式刷新的过程实质上是先将原存信息读出，再由刷新放大器形成原信息并重新写入的再生过程。由于存储单元被访问是随机的，有可能某些存储单元长期得不到访问，无读出也就无重写，其原信息必然会消失。因此，必须采用定时刷新的方法，它规定在一定的时间内，对动态RAM的全部基本电路必作一次刷新，一般取2ms，4ms或8ms，这个时间就是刷新周期。在刷新周期内，由专用的刷新电路来完成对基本单元电路的逐行刷新。常用的刷新方式有三种，一种是集中式，另一种是分散式，第三者是异步式。2

集中式刷新集中刷新是在规定的一个刷新周期内，对全部存储单元集中一段时间逐行进行刷新，此刻必须停止读/写操作。这种方法的缺点在于出现了访存“死区”，对高速高效的计算机系统工作是不利的。

分散式刷新分散刷新是指对每行存储单元的刷新分散到每个读/ 写周期内完成。把存取周期分成两段，前半段用来读写或维持，后半段用来刷新。这种刷新克服了集中刷新出现的“死区”缺点，但它并不能提高整机的工作效率。为了真正提高整机的工作效率，应该采用集中与分散相结合的方式，既克服出现“死区”，又充分利用最大刷新间隔为2ms的特点。

异步式刷新异步式刷新方式是前两种方式的结合。