KNU 資工二 計算機組織 課堂講義 鄧樹楨 老師 10-27-2009 (Tuesday) -1
SRAM (Static Random Access Memory)「靜態隨機存取記憶體」 DRAM (Dynamic Random Access Memory)「動態隨機存取記憶體」
DRAM和SRAM在硬體結構等最大的不同為何？
DRAM的一個記憶單元(memory cell)只需要一個MOS電晶體(transistor)就可達成，利用電晶體極際間因絕緣而產生的電容(capacitor)充電與否而判定為0或1，但因該絕緣無法完全絕緣，故儲存其上的電荷(charge)會隨著時間而逐漸流失，因此DRAM每隔一段時間要檢查其內部電荷儲存的情形，而週期性不停的補充流失的電荷，以保持其資料的正確性，此動作稱為更新(refresh)，DRAM記憶單元密度較高，但DRAM是電腦內較慢速的主記憶體。相對的，SRAM是一組大型的儲存單元陣列，SRAM的每一個記憶單元需要4至6個MOS電晶體才能達成，只要通電就能保存儲存，SRAM電晶體又分成兩組，彼此互成翹翹板形勢，電學名稱為「Flip-Flop」(正反器)，因兩組電路彼此互相推拉，一正一反，固定後則電路成為穩態(stable state)，因此不像DRAM一樣會有電荷流失的問題，因此SRAM不需更新。SRAM有三種狀態，分別是備變(standby)、讀取(read)、寫入(write)。 因兩者構造不同其特性也不同，DRAM工作速度較慢，需不時的更新，故驅動電路較複雜，優點是相同面積所能置入的記憶單元密度較高。相反的SRAM工作速度極快，是較快速的快取記憶體(cache memory)，驅動電路較簡單，但單位面積所能植入的記憶單元就少很多。不論是DRAM或SRAM，只要關掉電源(power off)，它們就會失去所有的資料，因此又稱為「揮發性記憶體」(volatile memory)。
根據兩者不同的特性，在電腦的使用上也不同。目前需要極大容量來做螢幕及圖形顯示者就要使用DRAM，可利用人眼的視覺暫留時間及螢幕的更新頻率來同步作更新，故目前電腦所外加的記憶體: 如SDRAM (Synchronous DRAM)(同步)、DDR1 (Double Data Rate 1)(雙通道)、DDR2 .....等，都屬於DRAM，是目前電腦除CPU外最夯的晶片。至於SDRAM因速度快，但容量小，在電腦上多作為快取記憶體(cache memory)來使用，即CPU將最常用的程式及資料放置在其中以便快速存取，增加電腦的工作速度。以前第一階快取記憶體(L1 cache memory)放置在CPU內，而第二階快取記憶體(L2 cache memory)為一顆SRAM放在主基板(mother-board)上CPU旁邊，而最新的CPU則將L1及L2兩套SRAM全都放置在CPU內，主基板上再也不見SRAM的單晶片。
什麼是「快閃記憶體」(Flash Memory)？ (即一般隨身碟內的記憶體)
快閃記憶體不需要電力來維持數據的儲存，而且快閃記憶體具有很少的讀取時間及很高的抗震能力。所以快閃記憶體經常用在電池供電的電器，例如手機、PDA。普通EEPROM (Electrically Erasable Programmable
Read-Only Memory)只允許單執行重寫數據，但是快閃記憶體允許多執行重寫，(同時在多個地方重寫數據)，
所以快閃記憶體可以比普通EEPROM快。所有EEPROM(包括快閃記憶體)會隨著擦除數據的次數增加而變得不能使用。那是因為電流儲存單元周圍的絕緣氧化膜被破壞而造成的。典型快閃記憶體會在10,000個擦除操作之後變得無法使用。 快閃記憶體的工作原理是使用「浮閘電晶體」(Floating-Gate Transistor)來儲存數據。利用每個電晶體所能儲存的資料數量來區分，可以將 NAND 閃存區分為兩類：單階儲存(Single Level Cell，SLC) --一個陣列儲存一個二進位數位(bit)，和多階儲存(Multi Level Cell，MLC) -- 用電子數量的多少來分級，也就可以用一個陣列儲存多於1個bit。 單階儲存具有速度快，耗電量低的優點，但是多階儲存的成本比較低。
NAND型快閃記憶體是由原Toshiba的舛岡富士雄發明，於1989年發表。它有更低的寫入和擦除時間、高密度、10倍的壽命及比NOR快閃記憶體更低的製造成本。但是它的輸出入(I/O)界面只允許連續讀取，所以NAND快閃記憶體不適合電腦內存，但是卻很適合儲存卡。第一種使用NAND快閃記憶體的儲存卡是SmartMedia，還有很多種的儲存卡跟隨使用：MMC、Secure Digital、Memory Stick和xD卡等。
NAND型快閃記憶體除了在儲存卡大量應用外，手機(cell phone)、MP3播放器(player)、多媒體(multimedia)播放器也大量使用NAND型快閃記憶體，作為存放多媒體檔案的媒介之一，著眼點就是NAND型快閃記憶體的成本、存放空間與寫入資料的速度。2006年開始，NAND型快閃記憶體的產能陸續開出，價格也滑落到便宜的水準，業界也進一步利用NAND型快閃記憶體，製作出固態硬碟(Solid State Disk or Drive)，又稱作SSD硬碟，擁有高速、省電的優勢，但價格較一般以磁性物質儲存資料的硬碟高，SSD可應用在筆記型電腦、桌上型電腦上。而數位相機或手機的SD記憶卡，現在已降到2G記憶卡只要約台幣400元。(中國大陸簡稱閃存)
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Flash memory is a non-volatile computer storage that can be electrically erased and
reprogrammed. It is a technology that is primarily used in memory cards and USB flash drives for general storage and transfer of data between computers and other digital products. It is a specific type of EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) that is erased and programmed in large blocks; in early flash the entire chip had to be erased at once. Flash memory costs far less than byte-programmable EEPROM and therefore has become the dominant
technology wherever a significant amount of non-volatile, solid state storage is needed. Example applications include PDAs (personal digital assistants), laptop computers, digital audio players, digital cameras and mobile phones. It has also gained popularity in console video game hardware, where it is often used instead of EEPROMs or battery-powered static RAM (SRAM) for game save data.
Since flash memory is non-volatile, no power is needed to maintain the information stored in the chip. In addition, flash memory offers fast read access times (although not as fast as volatile DRAM memory used for main memory in PCs) and better kinetic shock resistance than hard disks. These characteristics explain the popularity of flash memory in portable devices. Another feature of flash memory is that when packaged in a \withstand intense pressure, extremes of temperature, and even immersion in water.
Although technically a type of EEPROM, the term \specifically to non-flash EEPROM which is erasable in small blocks, typically bytes. Because erase cycles are slow, the large block sizes used in flash memory erasing give it a significant speed advantage over old-style EEPROM when writing large amounts of data.
SRAM-DRAM 区别
