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本文要点提示： 1. DRAM 的工作原理图文解说，包括读写以及存储； 2. 揭秘DRAM便宜但SRAM贵之谜。

学DRAM这块内容比较久了，尤其之前跟着一个精通内存的同事（后来跳到了三星）学到了一些。也做了很多笔记，试着用自己认为通俗系统的图片和文字来解说，DRAM一个基本单元的工作原理。DRAM(Dynamic Random Access Memory)，即动态随机存储器，最常见的应用场景是电脑和手机的内存，是目前的电路系统中不可或缺的重要组成部分，本文会细致且较为形象的说明DRAM存储数据以及读取数据的全过程。

1. 单管构成的DRAM最小单元 单管DRAM是目前大容量存储器唯一的选择方案。电路构成上包括一个读写开关管和一个存储电容器，如下图所示。利用存储电容器存储数据，如果存储电容器上存有电荷，则表示存储单元存储1，否则存储O。

首先，要知道两个前提：其一，施加到存储电容上的电压为1/2的电源电压（Vcc/2）；其二，由于电子是带负电荷，因此，电子越多处电势就越低。为了便于理清概念，我们把水库顶部电势定为0V，水库底部的电势定为Vcc。 存储单元的三个基本操作 三个基本操作分别是存储资料，写入资料以及读取资料三种。同样，便于理解，将这三种过程用水库存储放掉水来类比，稍微形象一些。

存储资料 资料存储的示意图如下所示，也就是当水库闸门关闭时（行地址线路Vth=0V），水库中的水无法流出，上游的水也无法流入，存储在水库中的水位保持不变，因此可以实现存储资料的目的。水位的高低就用高低电平来表示。 写入资料 资料的写入可以分为写入“0”的情形和写入“1”的情形两种。以写入0的情形来说明。 具体顺序是：首先，由于之前可能有资料，水库中可能是满水或者缺水空水的的状态。然后，将上游水道（列地址选路）中水位上升到满水，相当于低电位状态（列地址线路Vcc=0V）。最后，利用行地址线路控制（Vth=高电平）将上游水闸门打开，由于上游水道（列地址线路Vcc=0V）水位全满为高水位状态，因此根据水库中水位状态，会将水池填满，使得水库变为高水位（低电平状态0）。

类比，货物过运河水闸的情形也非常容易理解，大家自行脑补

读取资料 DRAM存储单元中读取资料时，一般使用的列地址选路1/2VCC预充电技术。以读取0为例。 首先，水库中水位全满（电位0V）,水道中水位先预设在2.5V；然后，打开水闸，也就是行地址线路为高电平，使得水库中的水回流到水道（列地址线路）中，由于水库中水量很小，因此只能使得水道中水位微幅上升。当感应放大器检测到水道的水位产生delta的变化时，就可以辨别出水库（电容）中资料为0。

其中，水位的变化为：delta=5/2(1+Cb/Cs)，水道（列地址线路）的电容量大于水库（行地址线路）的容量。具体过程远比这复杂，但是通过这种类比可以了解到工作原理，够用了。 哦，对了，差了忘记了，如果没有外界水道中的水来补充水库，那么水库中的水位由于蒸发、渗透，水量会慢慢减少，最后干涸。因此，原理图中电容也是一样，需要隔一段时间检测刷新，充电，这就是动态的根本原因。

2. SRAM贵、DRAM便宜之谜及差异对比 大家都知道，SRAM很贵，而DRAM相对便宜，所以DRAM得到了更大范围更大规模以及容量的应用。为什么价格差异这么大呢？ （1）SRAM速度快但面积大，因此相对DRAM集成度低，功耗大，但速度快，同面积上可以制造很多DRAM但是只能有很少SRAM。所以注定SRAM不可以大容量储存，所以价格更贵； （2）SRAM晶体管很多，发热量大，也限制大面积。而DRAM则需要不停地刷新电路，否则内部的数据将会消失。同时，不停刷新电路的功耗是很高的，在我们的PC待机时消耗的电量有很大一部分都来自于对内存的刷新。 同时，早期还有一种DRAM的结构，大概如下图所示，如有兴趣可以试图考虑对比两种DRAM最小结构的优缺点。