隨機存取記憶體

隨機存取記憶體的種類

隨機存取記憶體(RAM：Random Access Memory)使用時可以讀取資料也可以寫入資料，當電源關閉以後資料立刻消失。由於隨機存取記憶體的資料更改容易，所以一般應用在個人電腦做為暫時儲存資料的記憶體。隨機存取記憶體又可以細分為「靜態(Static)」與「動態(Dynamic)」兩種：

科技台灣www.hightech.tw

支持全民科技通識教育

促進台灣科技社群合作

靜態隨機存取記憶體(SRAM：Static RAM)

「靜態隨機存取記憶體(SRAM：Static RAM)」是以6個電晶體來儲存1個位元(1bit)的資料，而且使用時不需要週期性地補充電源來保持記憶的內容，故稱為「靜態(Static)」。
SRAM的構造較複雜(6個電晶體儲存1個位元的資料)使得存取速度較快，但是成本也較高(6個電晶體儲存1個位元的資料)，因此一般都製作成對容量要求較低但是對速度要求較高的記憶體，例如：個人電腦的處理器(CPU)內建256KB或512KB的「快取記憶體(Cache Memory)」，就是使用SRAM。科技台灣www.hightech.tw

動態隨機存取記憶體(DRAM：Dynamic RAM)

「動態隨機存取記憶體(DRAM：Dynamic RAM)」是以1個電晶體加上1個電容來儲存1個位元(1bit)的資料，而且使用時必須要週期性地補充電源來保持記憶的內容，故稱為「動態(Dynamic)」。

DRAM構造較簡單(1個電晶體加上1個電容來儲存1個位元的資料)使得存取速度較慢(電容充電放電需要較長的時間)，但是成本也較低(1個電晶體加上1個電容來存儲1個位元的資料)，因此一般都製作成對容量要求較高但是對速度要求較低的記憶體，例如：個人電腦主機板上通常使用512MB或1GB的DRAM。

＞同步動態隨機存取記憶體(SDRAM：Synchronous DRAM)

同步動態隨機存取記憶體(SDRAM：Synchronous DRAM)是利用同步存取技術，使存取資料時的工作時脈(Clock)與主機板同步，以提高資料存取速度。因此SDRAM的存取速度較DRAM快，目前電腦主機板上都是使用SDRAM來取代傳統的DRAM。

SDRAM是利用石英振盪器所產生的「時脈(Clock)」來進行同步的動作，我們將石英振盪器連接到SDRAM的某一個金屬接腳(pin)，如＜圖6-25(a)＞所示，做為SDRAM讀取資料時的標準。石英振盪器所產生的時脈如＜圖6-25(b)＞所示，其實就是電壓大小在1.8V(伏特)與0V(伏特)之間不停地變化，當電壓由0V變成1.8V時形成一個「上升邊緣(Rising edge)」，而當電壓由1.8V變成0V時形成一個「下降邊緣(Falling edge)」。當SDRAM與主機板同時讀到一個「上升邊緣」時，SDRAM將資料傳送進入主機板，而主機板也同時將資料接收進來；相反地，當SDRAM與主機板同時讀到一個「上升邊緣」時，主機板也可能將資料傳送進入SDRAM，而SDRAM也同時將資料接收進來，這就是所謂的「同步(Synchronous)」，亦即「SDRAM與主機板同時進行存取的動作」，至於是存還是取，一般會有另外一支金屬接腳(pin)來決定，在此不再詳細討論。科技台灣www.hightech.tw

SDRAM是在時脈的「上升邊緣」存取資料，也就是在時脈電壓上升時存取資料，電壓下降時則不存取資料，所以一個時脈週期只能讀取1位元(bit)的資料，如＜圖6-25(c)＞所示，雖然傳送到SDRAM的資料電壓一直在改變，但是經由與時脈電壓「上升邊緣」同步後，可以確定SDRAM讀取的數位資料是「010(讀取3位元)」。SDRAM配合處理器(CPU)的外頻而有不同的規格，例如：SDRAM-133代表工作頻率為133MHz。

＜圖6-25＞　SDRAM與DDR-SDRAM的比較。

＞二倍資料速度－同步動態隨機存取記憶體(DDR-SDRAM：Double Data Rate SDRAM)
二倍資料速度－同步動態隨機存取記憶體(DDR-SDRAM：Double Data Rate SDRAM)是利用同步存取技術，使存取資料時的工作時脈(Clock)與主機板同步，以提高資料存取速度。由於一個時脈週期可以讀取2位元(bit)的資料，因此工作速度比傳統的SDRAM快二倍，故稱為「二倍資料速度」，最重要的是DDR只需要將SDRAM的電路少量修改即可，成本增加不多就可以得到兩倍的資料存取速度。

DDR是在時脈的「上升邊緣」與「下降邊緣」均可存取資料，也就是在時脈電壓上升時存取資料，電壓下降時也可以存取資料，所以一個時脈週期可以讀取2位元(bit)的資料，如圖6-25(d)所示，雖然傳送到DDR的資料電壓一直在改變，但是經由與時脈電壓「上升邊緣」與「下降邊緣」同步後，可以確定DDR讀取的數位資料是「011101(讀取6位元)」，顯然相同時間存取速度恰好是SDRAM的兩倍。DDR配合處理器(CPU)的外頻而有不同的規格，例如：DDR-266代表工作頻率為266MHz，恰好比SDRAM-133快二倍。

由於個人電腦的處理器(CPU)運算速度愈來愈快，因此科學家們開發出速度更快的DDR2與DDR3同步動態隨機存取記憶體，增加許多新的功能來提升存取的速度，由於原理複雜在此不再詳細描述，基本上DDR2一個時脈週期可以讀取4位元(bit)的資料，而DDR3一個時脈週期可以讀取8位元(bit)的資料。DDR2與DDR3配合處理器(CPU)的外頻而有不同的規格，例如：DDR2-533代表工作頻率為533MHz，DDR3-1066代表工作頻率為1066MHz，各種動態隨機存取記憶體的比較如＜表6-7＞所示，其中DDR3的工作頻率為SDRAM的8倍，DDR2的工作頻率為SDRAM的4倍，DDR的工作頻率為SDRAM的2倍。科技台灣www.hightech.tw

＜表6-7＞　動態隨機存取記憶體的比較。

將記憶體內建在其他功能的晶片內，或是將記憶體與其他功能的晶片放在一起，再封裝成一個積體電路(IC)的記憶體，泛稱為「內嵌式記憶體(Embedded memory)」。上述將SRAM內建在處理器(CPU)內就是屬於內嵌式記憶體，但是內嵌式記憶體不只SRAM一種，在許多可攜帶式電子產品中，也常將「唯讀記憶體(ROM)」或「動態隨機存取記憶體(DRAM)」內嵌在晶片內。

資料來源