2017.0701.《计算机组成原理》-半导体存储器芯片简介

前记:在学习的过程中,对于每一部分的知识点,我们要理顺上下结构,将知识点串成一个体系。只有系统地学习和记忆,才能加深影响。

1.从开始介绍存储器的基本概念,到现在介绍半导体存储器芯片这一过程。我可以得出两点信息,一是介绍的半导体存储器,二是介绍的存储器芯片。

这么仔细一想,发现为什么介绍的是半导体材质的存储器?因为在整个第四章节的存储器中,将整个存储器体系分为三部分来讲解:主存,缓存,以及辅存。

在这里优先讲解地就是主存,从存储器这个大的概念往下讲就是存储器芯片,而且交代了主存的材质是半导体。这样采用的是自上而下的讲述方法。

2.前面的布局我们说了,采用的是自上而下的方式。接下来自然地就开始详细地描述半导体存储器芯片。

3.关于半导体存储器芯片的讲解,我大概地看了一下,它主要是从芯片的结构和译码驱动方式两个角度来讲解。(译码驱动方式我可以理解为芯片的工作原理)

讲解完结构后,讲解如何工作的。

4.整个一块完整的内存半导体存储芯片是用大规模集成电路制备的。芯片的结构,我认为有两大类,一类是具有记忆功能的存储矩阵,另一类是与外部相关的部件,如译码驱动电路,读写控制电路。

上面的理解稍有误差,存储器的结构有内部和外部之分。内部的结构是三部分,存储矩阵,译码驱动电路,读写控制电路。外部的结构是为了和主机内其他部件进行交流,自然是三种总线,数据线,控制线,地址线,这三种线链接了芯片内部的不同构建,比如地址线链接着译码驱动电路,数据线链接着读写控制电路,控制线则形成片选线...

5.整个半导体存储器芯片的切入点有两个,结构和工作原理(如何启动)。但是还有一点是无论如何无法忽视的,作为存储元件,它最重要的功能是存储。因此,存储容量也是本节的重要知识点,而且随着而来的是如何依据存储容量来对存储元件的布局进行安排。

6.本节的知识点有三个:芯片结构,译码驱动方式,存储容量的计算与布局。

7.本节没有更为深入地讲解,只是围绕着如何工作以及功能进行了讲述,具体内部细节的描述,基本单元电路都放在下面的章节进行讲解。

8.说起来,讲解半导体存储器芯片是从三个角度切入的,外部结构,存储容量和工作原理。但实质上,三者是相互依存,相互影响的。

首先,我们从芯片的外部结构切入,讲解三种总线,地址线,数据线,以及控制线。

外部器件通过地址线向芯片单向地传输信号,启动了译码驱动电路,地址线的根数决定着存储单元的个数,自然也影响着存储器的容量。

数据线决定了存储单元的位数,或者说存储元件的个数,和读写控制电路相连接。这自然也影响着存储器的容量。这里还有一点存在疑问,芯片内部,数据线控制的存储元件是如何在存储单元内分布的?

控制线是两类,片选线和读写控制线。

9.芯片的译码驱动方式有两种,线选法,和重合法。译码驱动电路翻译地址线传来的信息,启动的是芯片里的存储器单元。启动之后,是读还是写,则由读写控制电路来决定的。在这之前,先由片选线激活,选择该芯片才行。

线选法和重合法,如果都作为矩阵来看的话,一个是列矩阵,一个是多行多重矩阵。

这里还有一点需要思考的是,为什么会同时诞生两种译码驱动方式?任何事物的存在并不是无缘无故的,为什么要发展出一种新的译码驱动方式,这必然重合法有着比线选法过人的地方。在学习地址总线的时候,我们说N根地址线,可以对2N个存储单元进行寻址,这是2-4译码器的升级版,这必然带来2N根指向存储单元的线,来进行寻址。这就是说,虽然地址线看着没那么多,但是芯片内部指向存储单元的线很多,(在寻址空间比较大的情况下)。如果采用线选法,那么指向存储单元的线一根都不能少。但是换做重合法的话,线数会减少很多。也可以说,重合法可以提高芯片的集成度。

10.最后我们讨论容量问题。

从存储芯片的结构来看,芯片的存储容量是由地址线和数据线共同决定的。这里有个问题,存储元件在芯片内部到底是如何排布的?

现实中,存储器是由很多存储器芯片组成的。这样一来,存储器的容量就是由这些芯片共同决定的。

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