7. ram memorije - tnt.etf.rstnt.etf.rs/~oe3de/pdf/7. ram memorije.pdf · n x m memorija n reči== n...

Digitalna elektronikaRAM memorije 1

Digitalna elektronikaRAM memorije

NV RWM = NV RAM

Ne gube sadržaj kada se isključi napajanje

RWM Read‐Write Memory

Non‐VolatileRead‐WriteMemory

ROMRead‐Only Memory

EPROM

E2PROM

FLASH

Random

Access

Non‐Random

Access

SRAM

DRAM

Mask‐Programmed

Programmable (PROM)

FIFO

Shift Register

CAM

LIFO


Word 0

Word 1

Word 2

Word N-2

Word N-1

Storagecell

M bits M bits

S0

S1

S2

SN-2

A 0

A 1

A K-1

log2N

SN-1

Word 0

Word 1

Word 2

Word N-2

Word N-1

Storagecell

S0

Input-Output(M bits)

N x M memorijaN reči == N selekcionih signala K = log 2N

Dekoder smanjuje broj selekcionih signala

Input-Output(M bits)

Decoder



Problem: broj reči >> broja bita po reči


Adresa

Podatak

Kontrolni signali



Write cycleRead access Read access

Read cycle

Write access

Data written

Data valid

DATA

WRITE

READ


STATIC (SRAM)

DYNAMIC (DRAM)

Podaci se pamte dok postoji napajanje Velika memorijska ćelija – 6 tranzistoraBrzeMemorijska ćelija ima diferencijalni izlaz

Da bi podatak ostao sačuvan potrebno ”osvežavanje”Mala memorijska ćelija – 1 do 3 tranzistoraSporijeMemorijska ćelija ima jednostruki izlaz


Digitalna elektronikaRAM memorije - SRAM

Digitalna elektronikaRAM memorije – 6T SRAM

WL

BL

VDD

M5M6

M4

M1

M2

M3

BL

QQ

Da bi ovo radilo moraju biti precizno izabrane veličine tranzistora


Digitalna elektronikaRAM memorije – 6T SRAM - Read

WL

BL

VDD

M 5

M 6

M 4

M1VDDVDD VDD

BL

Q = 1Q = 0

Cbit Cbit

Pre aktiviranja čitanja, bitske linije na VDD

VDS1 ne sme da uključi M3, VGS3

)1(

)()(

)(2

)(222

22

1

211

5

121

2111

11

25

55

CR

VVVVVVV

VVVVB

BVVV

VVVVB

IVVB

I

TnDDTnDDTnDDDS

DSTnDDDSTnDSDD

DSTnGSDSDTnGSD

Digitalna elektronikaRAM 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

Vol

tage

Ris

e (V

)


Digitalna elektronikaRAM memorije – 6T SRAM - Write

BL = 1 BL = 0

Q = 0

Q = 1

M1

M4

M5

M6

VDD

VDD

WL

2 2644 4 6 6 6 6

2 266 6

4

22

6

22 2

2

D GS Tp D DS GS Tn DS

DD TP DS DD Tn DS

pDS DD Tn DD Tn DD Tp

n

BBI V V I V V V V

BV V V V V V

B

V V V V V PU V V

Digitalna elektronikaRAM memorije – 6T SRAM - Write

4 4

6 6

/

/

W LPU

W L


Digitalna elektronikaRAM memorije – Resistance load SRAM

RLveliko da bi se smanjila struja u statičkom režimu

M3

RL RL

VDD

WL

Q Q

M1 M2

M4

BL BL

Koliko veliko?

Digitalna elektronikaRAM memorije – TFT load SRAM

TFT ‐ Thin Film Transistors ‐ kao opterećenje


Digitalna elektronikaRAM memorije – SRAM

Digitalna elektronikaRAM memorije – SRAM


Digitalna elektronikaRAM memorije – SRAM - dekoderi

• • •

• • •

A2A2

A2A3

WL 0

A2A3A2A3A2A3

A3 A3A 0A0

A0A1A0A1A0A1A0A1

A1 A1

WL 1

U više nivoa


Precharge devices

VDD

GND

WL3

WL2

WL1

WL0

A0A0

GND

A1A1

WL3

A0A0 A1A1

WL 2

WL 1

WL 0

VDD

VDD

VDD

VDD

2-input NOR decoder 2-input NAND decoder



Prednost: brzina - samo jedan tranzistor na putanji podatka

Mana: Veliki broj tranzistora

2-input NOR decoder

A0S0

BL 0 BL 1 BL 2 BL 3

A1

S1

S2

S3

D


BL 0 BL 1 BL 2 BL 3

D

A 0

A 0

A1

A 1

Broj tranzistora znatno manji, ali raste vreme propagacije

Rešenje je kombinacija prethodnih slučajeva, arhitektura memorije, baferi

Stablo

tree


Digitalna elektronikaRAM memorije – SRAM – senzorski pojačavači

tp

C VIav

‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐=

V što manje

maloveliko

izlazulaz

s.p.malapromena


M 4

M 1

M 5

M 3

M 2

VDD

bitbit

SE

Outy



V DD

V DD

V DD

V DD

BL

EQ

Diff.SenseAmp

(a) SRAM sensing scheme (b) two stage differential amplifier

SRAM cell i

WL i

xx

V DD

Output

BL

PC

M 3

M 1

M 5

M 2

M 4

x

SE

SE

SE

Output

SE

xx x

y

y

y

Digitalna elektronikaRAM memorije – SRAM – precharge


Digitalna elektronikaRAM memorije – SRAM – precharge

Detekcija promene adrese

Digitalna elektronikaRAM memorije – SRAM – Read


Digitalna elektronikaRAM memorije – SRAM – Write

Digitalna elektronikaRAM memorije – 1T DRAM

Write: CS se puni i prazni aktiviranjem WL and BL.Read: razmena naelektrisanja Cs i Cbl

Promena napona 250 mV.

M1

CS

WL

BL

CBL

VDD 2 VT

WL

X

sensing

BL

GND

Write 1 Read 1

VDD

VDD /2 VDD /2

Destruktivno!!!

SBL PRE BIT PRE

S BL

CV V V V V

C C


Digitalna elektronikaRAM memorije – 3T DRAM

NEDestruktivno!!!

WWL

BL1

M1 X

M3

M2

CS

BL2

RWL

V DD

VDD 2 VT

DVVDD 2 VTBL 2

BL 1

X

RWL

WWL

Digitalna elektronikaRAM memorije – DRAM

•1T DRAM zahteva senzorski pojačavač• DRAM memorijska ćelija je sa jednostrukim izlazom -single ended.• SRAM ćelija je sa diferencijalnim izlazom.•Čitanje 1T DRAM ćelije je destruktivno; čitanje odnosno osvežavanje je neophodno.•Za razliku od 3T ćelije, 1T ćelija zahteva dodatnu kapacitivnost.• Kada se upisuje “1” u DRAM ćeliju napona na kondenzatoru je manji za napon praga MOS tranzistora, manje naelektrisanja, Vwl >VDD


Digitalna elektronikaRAM memorije - DRAM

EQ

VDD

BL BL

SE

SE

DV(1)

V(1)

V(0)

t

VPRE

VBL

Sens pojačavač detektuje

Word line aktivirana

Kapacitivnosti linija napunjene preko aktivnih opterećenja

Digitalna elektronikaRAM memorije - DRAM

Koliko dobro Vref?

Diff.S.A.Cell

xx

Output

WL

Vref

BL+


Digitalna elektronikaRAM memorije – DRAM – open bitline

CS CS CS CS

BLL

L L 1 L 0 R0

CS

R1

CS

L

… …

BLR

V DD

SE

SE

EQ

Dummy cell Dummy cell

Digitalna elektronikaRAM memorije – DRAM – open bitline

3

2

1

00 1 2 3

BL

BL

t (ns)

reading 03

2

1

00 1 2 3

SE

EQ WL

t (ns)

control signals

3

2

1

00 1 2 3

BL

BL

t (ns)

reading 1


Digitalna elektronikaRAM memorije – DRAM – charge redistribution

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0.0

0.0 1.00 2.00time (nsec)

V

Vin

Vref 5 3V

VL

VS

3.00

Concept

M 2 M 3

M 1VL VS

V ref

CsmallClarge

Transient Response

Vdd

Vref ‐ VT


Adresa vrste, adresa kolone ali u dva ciklusa

RAS i CAS kontrolni signali



SDRAM

Digitalna elektronikaRAM memorije – CAM Content Addressable Memories – Asocijativne memorije

7. ram memorije - tnt.etf.rstnt.etf.rs/~oe3de/pdf/7. ram memorije.pdf · n x m memorija n reči== n...

Documents