寄存器 & 内存 （Registers and RAM）

1. 锁存器（Gated Latch）——存1位

• 锁存器

• 门锁

2. 寄存器（Resgister）——存8位

• 并排放置8个锁存器，可以存储8位信息。一组这样的锁存器叫做__寄存器__。（SRAM）
• 寄存器能存一个数字，这个数字有多少位，就叫做__位宽__。

3. 数据选择器、多路复用器（Multiplexer）——16*16的矩阵存256位

• 随着所需存储的数据增大，并排放置锁存器效率低下。

• 存储256位，采用16*16的网格锁存器。

  

4. 组合256位内存+多路复用器

• 为了将上述网格锁存器想要打开的"交叉处"地址转换为行列,所以需要用多路复用器

• （图2：一个8位数字是指，根据一个地址读出一个256位的存储器内的一个数字，8个存储器就是8位数字）

• 将其看做一个整体抽象成一个整体可寻址的内存

5. 内存条（DRAM）

• DRAM——Dynamic Random Access Memory（动态随机存储）

• DRAM组成原理

  • Source（源极），Gate（栅极），Drain（漏极），Capacitor（电容） 如果三极管打开，电流从源极流向漏极，电容将被充电。 当关掉三极管，源极电流被阻挡，电容仍保持充电状态。（此时就代表二进制中的"1"）
  

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  此时三极管再打开，并且源极没有电压去驱动电容保持充电，电荷将跑出电容，直至放空。（这个完全没电的状态代表二进制中的"0"） 不难看出读取存储单元的过程是破坏性的。

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• 在DRAM芯片中，存储单元呈二维阵列排布，上面接了字线（Word line）和位线（bit line）。实际上，一个DRAM阵列含有几百万个存储单元，通常有数以千计的字线和位线。

如果要读取某一具体单元的值，需要在位线的末端加上一些别的电路，名为——感测放大器（Sense Amplifier）。

为了读取那个单元里的数据，需要先读取一整行的单元。 首先位线被预加电到DRAM供电电压的一半（这里假设供电电压为3V），这个加电过程很短，一会就结束。位线与地端断开，所以他们任然处于充电的状态，尽管时间很短，与电容器不同，我们允许位线处于悬空态。 然后将字线加了高压态，这个过程被称为“置位”。通道三极管打开了。 如果电容器充满了电，电荷会从电容流向位线，电容放掉一点电，位线的电压就会升高一点。如果电容没有电，电荷会从位线流向电容，电容充一点电，位线的电压就会降低一点。 尽管这个过程电压正负变化只会发生几纳秒，电压变化也仅有十几分之毫伏，但这个电压变化足够让__感测放大器__感知到。 感测放大器把新电压与之前的电压作比较，（注意：另外一边的位线仍然处于1.5v的状态）。这也是这种放大器经常被称为“差分放大器”的原因。

感测放大器含有翻转器，锁存器等电路，可以用来临时存储刚刚读出来的值。 其中一个值将被输送到数据总线上。

• 为了读取一个单元的值，那个单元以及那行的其他单元都至少得放一点电。这个过程是破坏性的。这意味着，每次读操作之后必须立刻进行写操作。这个也是感测放大器的工作之一。 根据锁存的值，这些位线有些被拉到DRAM的最高电压（3V），有些则被接地，存储单元内的值很快就被恢复了，字线也可以放开了。 这么多操作只为了读取一个单元的值，实际上，为了改变一个单元的值，这一行也需要先读后写。

事实上DRAM的通道三极管不可能是一个完美的开关。如果不管它，存储单元会漏一些电荷到位线上，即使通道三极管已经关了。因此所有存储单元必须时不时刷新一下。这个刷新操作每个单元大约每64纳秒就要执行一次。