Nguyên lý hoạt động RAM động

Nguyên lý của cách đọc Ram, đơn giàn 4 bằng 4 mảng.

DRAM thường được sắp xếp trong một mảng hình chữ nhật của một phần dự trữ bao gồm một tụ điện và transistor cho mỗi bit dữ liệu. Hình bên phải là một ví dụ đơn giản với ma trận 4x4. Một số ma trận DRAM có tới hàng nghìn phần.

Các đường ngang nối dài với mỗi hàng được gọi là đường nối. Mỗi cột của các phần được tạo thành từ hai bit- dòng, mỗi dòng kết nối với tất cả các phần lưu trữ khác trong cột (hình minh họa bên phải không bao gồm chi tiết quan trọng này). Nó thường được gọi là " + " và - đường bit " ".

Hoạt động đọc một bit dữ liệu từ một phần lưu trữ Dram

  1. Các bộ khuếch đại bị ngắt kết nối
  2. Các dòng bit được sạc sẵn để cân bằng điện áp giữa mức cao và mức thấp. Các dòng bit thì đối xứng để giữ sự cân bằng điện dung, do đó tại thời điểm này điện áp được cân bằng.
  3. Mạch tích điện được tắt. Bởi vì dòng bit tương đối dài, nó ko có đủ điện dung để cân bằng điện áp được sạc sắn trong một khoảng thời gian.
  4. Sau đó, dòng nối của hàng muốn được kết nối cao hơn với tụ điện của tế bào lưu trữ. Điều này tạo transistor bán dẫn, chuyển điện tích từ tế bào lưu trữ tới dòng nối liên kết hoặc từ dòng nối lien kết tới tế bào lưu trữ (nếu giá trị lưu trữ là 0). Điện dung của dòng nối thì cao hơn nhiều so với điện dung trong tế bào lưu trữ,điện áp trên dòng nối tăng từ từ nếu tụ điện của tế bào lưu trữ không tích điện, và giảm nhẹ nếu tế bào lưu trữ có tích điện. Khi một dòng nối khác sẽ có một hiệu điện áp giữa hai dòng nối.
  5. Bộ khuếch đại bây giờ được kết nối với các cặp dòng nối. Thông tin phản hồi tích cực xuất hiện từ biến tần kết nối, do đó bộ khuếch đại hiệu điện áp nhỏ giữa dòng bit lẻ và thậm chí là hàng dòng bit của một cột cho đến khi một dòng bit đầy khi điện áp thấp nhất và cái khác thì điện áp cao nhất. Khi điều này xảy ra, hàng " mở ra "(tế bào dữ liệu đã sẵn sàng).
  6. Tất cả tế bào lưu trữ trong một hàng mở được cảm nhận cùng lúc, và kết quả bộ khuếch đại cảm giác được chốt. Địa chỉ cột sau đó chọn bit chốt để kết nối với dữ liệu bus bên ngoài. Đọc sự khác nhau của các cột trong cùng một hàng có thể biểu hiện mà không cần hàng mở gián đoạn, bởi vì khi một hàng mở, tất cả dữ liệu đã cảm nhận và chốt.
  7. Trong khi đọc các cột tronng một hàng mở đang thực hiện, dòng điện đang chảy ngược lên dòng bit từ kết quả của bộ khuếch đại và tế bào lưu trữ đang tích điện. Điều này làm mới điện trong tế bào lưu trữ bằng cách tăng điện áp trong tụ điện nếu nó có điện ban đầu, hoặc giữ cho không có điện nếu nó trống. Ghi chú là bởi vì chiều dài của dòng bit có một độ trễ khá dài để tích điện trở lại tụ điện tế bào. Nó cần một khoảng thời gian trước khi kết thúc của bộ khuếch đại cảm nhận, và do đó có sự trùng với một hoặc nhiều cột.
  8. Khi đọc xong tất cả các cột trong một hàng mở hiện tại, dòng nối được tắt để ngắt kết nối với tụ điện tế bào lưu trữ từ dòng bit. Bộ khuếch đại cảm nhận được tắt đi, và dòng bit được tích điện trở lại.

Ghi vào bộ nhớ

Để giữ dữ liệu, một hàng được mở và một bộ khuếch đại cảm nhận của cột cho sẵn thì tạm thời buộc phải tăng hoặc giảm điện áp, do đó gây ra dòng bit để tích điện hoặc không tích điện một tụ điện tế bào lưu trữ để ham muốn giá trị. Do thông tin phản hồi tích cực của bộ khuếch đại, nó sẽ giữ một dòng bit điện áp ổn định thậm chí sau khi buộc điện áp được gỡ bỏ. Trong khi ghi lên một tế bào cụ thể, tất cả cột trong một hàng sẽ cảm nhận cùng lúc giống như lúc đọc, mặc dù chỉ có điện tích một tụ điện tế bào lưu trữ của cột được thay đổi, nhưng tất cả cột sẽ được làm mới.

Tốc độ làm mới

Thông thường, các nhà máy chỉ định mỗi hàng phải có tụ điện tế bào lưu trữ của nó được làm mới mỗi 64 ms hoặc ít hơn, như được định nghĩa bởi JEDEC. Làm mới được cung cấp trong mỗi DRAM điều khiển tự động làm mới định kỳ, mà không có phần mềm hoặc phần cứng có thể thực hiện. Điều này làm cho mạch điều khiển thêm phức tạp, nhưng nhược điểm là nó nặng bởi thực tế là DRAM rẻ hơn nhiều so với tế bào lưu trữ and mỗi tế bào lưu trữ thì đơn giản, DRAM có nhiều dung lượng trên mỗi đơn vị bề mặt hơn SRAM.