Digitalna elektronika RAM memorije 1 - tnt.etf.bg.ac.rstnt.etf.bg.ac.rs/~oe3de/pdf/7. RAM...
Transcript of Digitalna elektronika RAM memorije 1 - tnt.etf.bg.ac.rstnt.etf.bg.ac.rs/~oe3de/pdf/7. RAM...
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 1
Digitalna elektronika
RAM memorije
NV RWM = NV RAM
Ne gube sadraj kada se iskljui napajanje
RWM
Read-Write Memory
Non-Volatile Read-Write Memory
ROM
Read-Only Memory
EPROM
E 2 PROM
FLASH
Random
Access
Non-Random
Access
SRAM
DRAM
Mask-Programmed
Programmable (PROM)
FIFO
Shift Register
CAM
LIFO
Digitalna elektronika
RAM memorije
Word 0
Word 1
Word 2
Word N-2
Word N-1
Storage cell
M bits M bits
S 0
S 1
S 2
S N-2
A 0
A 1
A K-1
log 2 N
S N-1
Word 0
Word 1
Word 2
Word N-2
Word N-1
Storage cell
S 0
Input-Output ( M bits)
N x M memorija
N rei == N selekcionih signala K = log 2 N Dekoder smanjuje broj selekcionih signala
Input-Output ( M bits)
Decoder
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 2
Digitalna elektronika
RAM memorije
Problem: broj rei >> broja bita po rei
Amplify swing to rail-to-rail amplitude
Selects appropriate word
Digitalna elektronika
RAM memorije
Adresa
Podatak
Kontrolni signali
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 3
Digitalna elektronika
RAM memorije
Digitalna elektronika
RAM memorije
STATIC (SRAM)
DYNAMIC (DRAM)
Podaci se pamte dok postoji napajanje
Velika memorijska elija 6 tranzistora
Brze
Memorijska elija ima diferencijalni izlaz
Da bi podatak ostao sauvan potrebno osveavanje
Mala memorijska elija 1 do 3 tranzistora
Sporije
Memorijska elija ima jednostruki izlaz
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 4
Digitalna elektronika
RAM memorije - SRAM
Digitalna elektronika
RAM memorije 6T SRAM
WL
BL
V DD
M 5 M 6
M 4
M 1
M 2
M 3
BL
Q Q
Da bi ovo radilo moraju biti precizno izabrane veliine tranzistora
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 5
Digitalna elektronika
RAM memorije 6T SRAM - Read
WL
BL
V DD
M 5
M 6
M 4
M 1 V DD V DD V DD
BL
Q = 1 Q = 0
C bit C bit
Pre aktiviranja itanja, bitske linije na VDD VDS1 ne sme da ukljui M5, VGS5
)1(
)()(
)(2
)(222
22
1
2
11
5
12
1
2
1111
1
2
55
5
CR
VVVVVVV
VVVVB
BVVV
VVVVB
IVVB
I
TnDDTnDDTnDDDS
DSTnDDDSTnDSDD
DSTnGSDSDTnGSD
Digitalna elektronika
RAM memorije 6T SRAM - Read
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0.5 1 1.2 1.5 2
Cell Ratio (CR)
2.5 3
Voltage R
ise (
V)
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 6
Digitalna elektronika
RAM memorije 6T SRAM - Write
BL = 1 BL = 0
Q = 0
Q = 1
M 1
M 4
M 5
M 6
V DD
V DD
WL
p
n
TpDD
TnDDTnDDDS
DSTnDDDSTpDD
DSTnGSDSDTpGSD
PU
VVVVVVV
VVVVB
BVV
VVVVB
IVVB
I
2
2
6
2
66
4
62
2
6666
6
2
44
4
)()(
)(2
)(222
Digitalna elektronika
RAM memorije 6T SRAM - Write
44
66
LW
LWPU
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 7
Digitalna elektronika
RAM memorije Resistance load SRAM
R L
veliko da bi se smanjila struja u statikom reimu
M 3
R L R L
V DD
WL
Q Q
M 1 M 2
M 4
BL BL
Koliko veliko?
Digitalna elektronika
RAM memorije TFT load SRAM
TFT - Thin Film Transistors - kao optereenje
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 8
Digitalna elektronika
RAM memorije SRAM
Digitalna elektronika
RAM memorije SRAM
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 9
Digitalna elektronika
RAM memorije SRAM - dekoderi
A 2 A 2
A 2 A 3
WL 0
A 2 A 3 A 2 A 3 A 2 A 3
A 3 A 3 A 0 A 0
A 0 A 1 A 0 A 1 A 0 A 1 A 0 A 1
A 1 A 1
WL 1
U vie nivoa
Digitalna elektronika
RAM memorije SRAM - dekoderi
Precharge devices
V DD f
GND
WL 3
WL 2
WL 1
WL 0
A 0 A 0
GND
A 1 A 1 f
WL 3
A 0 A 0 A 1 A 1
WL 2
WL 1
WL 0
V DD
V DD
V DD
V DD
2-input NOR decoder 2-input NAND decoder
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 10
Digitalna elektronika
RAM memorije SRAM - dekoderi
Prednost: brzina - samo jedan tranzistor na putanji podatka
Mana: Veliki broj tranzistora
2-input NOR decoder
A 0 S 0
BL 0 BL 1 BL 2 BL 3
A 1
S 1
S 2
S 3
D
Digitalna elektronika
RAM memorije SRAM - dekoderi
BL 0 BL 1 BL 2 BL 3
D
A 0
A 0
A 1
A 1
Broj tranzistora znatno manji, ali raste vreme propagacije
Reenje je kombinacija prethodnih sluajeva, arhitektura memorije, baferi
Stablo
tree
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 11
Digitalna elektronika
RAM memorije SRAM senzorski pojaavai
t p
C D V
I av ---------------- =
D V to manje
malo veliko
izlaz ulaz
s.p. mala promena
Digitalna elektronika
RAM memorije SRAM senzorski pojaavai
M 4
M 1
M 5
M 3
M 2
V DD
bit bit
SE
Out y
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 12
Digitalna elektronika
RAM memorije SRAM senzorski pojaavai
V DD
V DD
V DD
V DD
BL
EQ
Diff. Sense Amp
(a) SRAM sensing scheme (b) two stage differential amplifier
SRAM cell i
WL i
x x
V DD
Output
BL
PC
M 3
M 1
M 5
M 2
M 4
x
SE
SE
SE
Output
SE
x x x
y
y
y
Digitalna elektronika
RAM memorije SRAM pre charge
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 13
Digitalna elektronika
RAM memorije SRAM pre charge
Detekcija promene adrese
Digitalna elektronika
RAM memorije SRAM Read
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 14
Digitalna elektronika
RAM memorije SRAM Write
Digitalna elektronika
RAM memorije 1T DRAM
Write: C S se puni i prazni aktiviranjem WL and BL. Read: razmena naelektrisanja Cs i Cbl
Promena napona 250 mV.
D V BL V PRE V BIT V PRE C S
C S C BL + ------------ = = V
Destruktivno!!!
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 15
Digitalna elektronika
RAM memorije 3T DRAM
NEDestruktivno!!!
WWL
BL 1
M 1 X
M 3
M 2
C S
BL 2
RWL
V DD
V DD 2 V T
D V V DD 2 V T BL 2
BL 1
X
RWL
WWL
Digitalna elektronika
RAM memorije DRAM
1T DRAM zahteva senzorski pojaava
DRAM memorijska elija je sa jednostrukim izlazom -
single ended.
SRAM elija je sa diferencijalnim izlazom.
itanje 1T DRAM elije je destruktivno; itanje odnosno
osveavanje je neophodno.
Za razliku od 3T elije, 1T elija zahteva dodatnu
kapacitivnost.
Kada se upisuje 1 u DRAM eliju napona na
kondenzatoru je manji za napon praga MOS tranzistora,
manje naelektrisanja, Vwl >VDD
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 16
Digitalna elektronika
RAM memorije - DRAM
EQ
V DD
BL BL
SE
SE
D V (1)
V (1)
V (0)
t
V PRE
V BL
Sens pojaava detektuje
Word line aktivirana
Kapacitivnosti linija napunjene preko aktivnih optereenja
Digitalna elektronika
RAM memorije - DRAM
Koliko dobro Vref?
Diff. S.A. Cell
x x
Output
WL
V ref
BL
+
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 17
Digitalna elektronika
RAM memorije DRAM open bitline
C S C S C S C S
BLL
L L 1 L 0 R 0
C S
R 1
C S
L
BLR
V DD
SE
SE
EQ
Dummy cell Dummy cell
Digitalna elektronika
RAM memorije DRAM open bitline
3
2
1
0 0 1 2 3
BL
BL
t (ns)
reading 0
3
2
1
0 0 1 2 3
SE
EQ WL
t (ns)
control signals
3
2
1
0 0 1 2 3
BL
BL
t (ns)
reading 1
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 18
Digitalna elektronika
RAM memorije DRAM charge redistribution
Concept
M 2 M 3
M 1 V L V S
V ref
C small C large
Transient Response
Vdd
Vref - V T
Digitalna elektronika
RAM memorije DRAM
Adresa vrste, adresa kolone ali u dva ciklusa
RAS i CAS kontrolni signali
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 19
Digitalna elektronika
RAM memorije DRAM
Digitalna elektronika
RAM memorije DRAM
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 20
Digitalna elektronika
RAM memorije DRAM
SDRAM
Digitalna elektronika
RAM memorije CAM Content Addressable Memories Asocijativne memorije
-
Digitalna elektronika
RAM memorije 21
Digitalna elektronika
RAM memorije CAM Content Addressable Memories Asocijativne memorije
Digitalna elektronika
RAM memorije CAM Content Addressable Memories Asocijativne memorije