Staattinen satunnaismuisti
Staattinen satunnaismuisti (saksa: staattinen RAM , lyhenne: SRAM) viittaa elektroniseen muistimoduuliin . Yhdessä dynaamisen RAM-muistin (DRAM) kanssa se muodostaa ryhmän haihtuvaa (haihtuvaa; engl. Haihtuvaa ) muistia, toisin sanoen tallennettu tieto menetetään käyttöjännitteen katkaisun yhteydessä. Toisin kuin DRAM, SRAM ei vaadi säännöllistä (dynaamista) päivitystä (engl. Refresh ) tietojen häviämisen välttämiseksi jokaisessa datasolussa, mutta säilyttää tietotiedot niin kauan kuin käyttöjännite on läsnä.
Ominaisuudet ja rakenne
Tiedot tallennetaan muuttamalla bistabiilin multivibraattorin tilaa kiikun muodossa bittiä kohti. Vaikka tämä mahdollistaa muistisolun nopean lukemisen, muistisolu on suhteellisen suuri verrattuna dynaamisiin muistisoluihin, ja siksi koko sirun tallennuskapasiteetti on vastaavasti pienempi. Staattisessa toiminnassa (tietojen pitämisessä) kennon tehontarve on hyvin pieni.
Nykyään SRAM: t valmistetaan enimmäkseen 6-transistorisoluina (6T SRAM-solut) CMOS- tekniikkaa käyttäen. Multivibraattorin, jossa vastukset ovat kuormituselementtejä (ns. 4T SRAM-kenno), rakentamista ei enää käytetä; Kuormitusvastusten sijasta käytetään nykyään p-kanavaisia MOS-transistoreita. Kun vielä kaksi transistoria kytketään pylvään tai rivin valintalinjoihin, mainittu 6-transistorinen kenno tuottaa kuvan liitteenä olevan kuvan mukaisesti. Tämän monimutkaisemman rakenteen takia SRAM-solu kuluttaa huomattavasti enemmän sirualuetta kuin DRAM- solu (yli 140 F² ). Periaatteessa jokainen bitti SRAM-solussa on tallennettu neljään transistoriin, jotka muodostavat kaksi toisiinsa kytkettyä invertteriä . Tällä muistisolulla on kaksi vakaa tilaa, jotka edustavat 0 ja 1. Kahta ylimääräistä pääsitransistoria käytetään ohjaamaan pääsyä muistisoluun luku- ja kirjoitusoikeuksien aikana.
4T- ja 6T SRAM -mallien lisäksi on olemassa lukuisia vaihtoehtoisia variantteja, jotka käyttävät ylimääräisiä transistoreita lisätoimintojen (esim. Erillinen lukuportti) tai erityisominaisuuksien tarjoamiseksi (esim. Pienemmät vuotovirrat, pienempi virrankulutus kirjoitettaessa, parempi vakaus) pitäisi ymmärtää. Tähän käytetyt termit 5T, 7T, 8T, 9T, 10T tai 12T SRAM-solu eivät rajoitu erityiseen suunnitteluun, vrt.
toiminnallisuutta
SRAM-solussa on kolme erilaista tilaa. Nämä ovat: Valmiustila (odottaa pääsyä), lukuoikeus (muistin tilaa pyydettiin) ja kirjoitusoikeus (muistin tila korvataan). Nämä tilat toimivat seuraavasti:
Valmiina
Jos sanariviä ei vaihdeta, pääsitransistorit erottavat muistisolun bittilinjoista. Kaksi vastakytkettyä invertteriä (transistorit M1-M4) vahvistavat toisiaan nykyisesti (kunhan käyttöjännitettä käytetään).
Lukuoikeus
Oletetaan, että muistin tila Q: ssa on asetettu logiikkaan 1. Lukuoikeus alkaa sitten lataamalla kaksi bittilinjaa puoleen käyttöjännitteestä, jota seuraa sanalinjan vaihtaminen vaihtaakseen molempien pääsitransistoreiden läpi. Toisena vaiheena Q: n ja Q: n vastaavat arvot siirretään sitten bittilinjoille; H. BL pysyy latautuneena ja BL purkautuu logiikkaan 0 M1: n ja M5: n kautta (M1 on aktivoitu, koska Q on asetettu logiikaksi 1). BL ladataan logiikkaan 1 M4: n ja M6: n kautta syöttöjännitteen kautta. Jos muistitila olisi ollut 0 etukäteen, käyttäytyminen olisi päinvastainen. BL: n ja BL: n välinen ero voidaan sitten lukea sense-vahvistimella.
Kirjoitusoikeus
Kirjoitusoikeus alkaa kirjoitettavan arvon sijoittamisesta bittiriville. Joten jos haluamme kirjoittaa 0, BL asetetaan 0: ksi ja BL 1: ksi. Kun kirjoitat arvoa 1, nämä kaksi arvoa vaihdetaan. Sanarivi vaihdetaan sitten siten, että arvo kirjoitetaan muistisoluun. Tämä toimii, koska suhteellisen heikot transistorit, jotka muodostavat invertterit, voidaan korvata suhteellisen vahvoilla bittilinjoilla. Transistoreiden vastaava mitoitus on välttämätöntä valmistuksen aikana, jotta päällekirjoitus toimii oikein.
Liitännät
SRAM-moduuleja tarjotaan eri rajapinnoilla. Erillisenä komponenttina, ensisijaisesti suoraa yhteyttä varten mikrokontrollereihin , käytetään rinnakkaisia asynkronisia väylärajapintoja. Ominaisuus on, että muistiin päästään ilman kellosignaalia . Käyttöaika muistisolua kohden riippuu ajonajasta ja on välillä 5 ns - lähes 100 ns. Lisäksi on olemassa synkronisia SRAM-tiedostoja, joissa pääsy tapahtuu synkronisesti kellosignaalin kanssa. Yleensä synkronisten SRAM-tiedostojen läpäisykyky on suurempi kuin asynkronisten SRAM-tiedostojen, koska synkronisilla rajapinnoilla on mahdollista korvata osoitteet suhteessa dataan määritetyssä ajassa putkilinjan avulla . Tämä tuo nopeuden etuja etenkin peräkkäisten muistihakujen yhteydessä. Esimerkki synkronisista SRAM: ista ovat ns. “ZBT-SRAM” (nollaväylä -käännöksen SRAM ), joita käytetään nopeissa grafiikkamuisteissa . Käytettäväksi yhdessä DDR-muistin ja "Quad" -muistin kanssa on myös SRAM-levyjä, jotka lähettävät enemmän tietoa kellosignaalin molemmilta reunoilta; jopa 144 Mibitin kokoiset (organisaatiossa 8 Mi × 18) saavutetaan kellotaajuudella 1066 MHz.
Sovellukset
SRAM käytetään nopeaan muistiin suhteellisen pieni tietojen kapasiteetti kaikkialla sovelluksissa, joissa datan sisältö on nopea pääsy on kuten prosessorit kuin välimuistin ja digitaalinen tai sekoitettu-signaali - ICs kuten FPGA kuin paikallisen muistin sirulle.
Noin 1980-luvulla mikroprosessorit tarvitsivat SRAM-muistia ulkoisena muistina, koska niillä ei ollut integroitua muistia. Tyypilliset moduulit olivat 5101 (silti järjestetty neljään bittiin, nimeltään napostella ), 6116 ja 6264 .
Lisäksi SRAM: ää käytetään laitteissa, joissa tietosisältöä on tarkoitus tallentaa jopa muutaman vuoden ajan ilman pysyvää virtalähdettä. Koska virrankulutus staattisessa tilassa (ei muistikäyttöä) on muutaman nA: n alueella , riittää pieni vara-akku (mahdollisesti myös kondensaattori) tarvittavan syöttöjännitteen aikaansaamiseksi, esimerkiksi CMOS-RAM-muistilla BIOS-asetusten tallentamiseksi kaupallisesti saatavissa oleviin tietokoneisiin . Tällä käyttöalueella SRAM, yhdessä puskuriakun kanssa, yleensä litiumakun muodossa , edustaa erityistä NVRAM - muotoa ( haihtumaton hajasaantimuisti ) .Akku voidaan integroida muistimoduulin sirukoteloon. .
kirjallisuus
- Ulrich Tietze, Christoph Schenk: Puolijohdepiiritekniikka . 12. painos. Springer, Berliini 2002, ISBN 3-540-42849-6 , Staattiset RAM- muistit , s. 713 ff .
- Jörg Schulze: Piipohjaisten MOS-komponenttien käsitteet . Springer, Berliini 2005, ISBN 3-540-23437-3 , s. 66-67, 297-314 .
Yksittäiset todisteet
- ↑ Kansainvälinen Technology Roadmap for Semiconductors 2007 - Kehittyvät Research Devices ( Memento of alkuperäisen maaliskuusta 26 2010 in Internet Archive ) Info: arkisto yhteys oli lisätään automaattisesti, ei ole vielä tarkastettu. Tarkista alkuperäinen ja arkistolinkki ohjeiden mukaisesti ja poista tämä ilmoitus. , Sivu 7 (englanti, PDF; 1,1 Mt)
- ↑ Kansainvälinen Technology Roadmap for Semiconductors 2007 - järjestelmä kuljettajat ( Memento of alkuperäisen 6. maaliskuuta 2009 Internet Archive ) Info: arkisto yhteys oli lisätään automaattisesti, ei ole vielä tarkastettu. Tarkista alkuperäinen ja arkistolinkki ohjeiden mukaisesti ja poista tämä ilmoitus. (Englanti, PDF; 603 kB)
- ↑ L. Chang et ai. a.: Vakaa SRAM-kennorakenne 32 nm: n solmulle ja sitä pidemmälle . Julkaisussa: 2005 Symposium on VLSI Technology, 2005. Digest of Technical Papers . 2005, s. 128–129 , doi : 10.1109 / .2005.1469239 ( PDF ).
- ^ Forrest Brewer: Järjestelmämuistioita. (PDF, 2,3 MB): VLSI hankkeen suunnittelu-, ECE 224A - Kevät 2011. Accessed 01 huhtikuu 2013 (esittely diat ).
- ↑ Tietolomake ( sivu ei ole enää saatavana , etsi verkkoarkistoista ) Info: Linkki merkittiin automaattisesti vialliseksi. Tarkista linkki ohjeiden mukaisesti ja poista tämä ilmoitus. synkroninen ZBT-SRAM (512 Ki × 36) (englanti)
- ↑ esite ( Memento of alkuperäisen 1. tammikuuta 2010 Internet Archive ) Info: arkisto yhteys oli lisätään automaattisesti, ei ole vielä tarkastettu. Tarkista alkuperäinen ja arkistolinkki ohjeiden mukaisesti ja poista tämä ilmoitus. (PDF; 178 kB) NV-SRAM. (DS2030, 32 Ki × 8, integroidulla puskuriakulla) (englanti)
