用最好的动画为你讲解--内存的原理

这是 一个 内 存 条 可以 存 16 GB 的 数 据 当然 是 在 通 电 的 情况 下 一 旦 断 电 里 面 存 的 所有 数

据 就 都 灰 飞 湮 灭 了 但是 相 对 于 在 断 电 情况 下 仍 然 可以 存 储 数 据 的 硬 盘 内 存 的 读 写

速 度 都 要 快 上 非常 多 所以 在 实 际 使 用 过 程 中 通 常 会 把 硬 盘 中 的 数 据 搬 到 内 存 里

边 以 方 便 C PU 做 更 快 的 读 写 那么 内 存 的 内 部 结 构 是 什么 样 子 的 呢 为什么 一 断 电 数

据 就 消 失 了 它的 访 问 速 度 为什么 可以 比 硬 盘 快 那么 多 一 键 三 连 我们 开始 取 两 块 金 属

板 相 对 摆 放 中 间 再 放 一 块 绝 缘 物 质 我们 给 两 块 金 属 板 分 别 介 入 电 源 的 正 负 极

这样 两 块 金 属 板 上面 就 会 积 累 电 荷 此 时 我们 就 算 断 开 电 源 上面 积 累 的 电 荷 也 不会 消 退

这 种 结 构 就是 电 容 是 一 种 储 能 装 置 你可以 把它 当 成 一 块 电 池 利 用 其 可以 储 能 的 特 性

我们 也可以 利 用 它 来 存 储 信 息 没 电 的时候 表 达 的 就是 零 充 满 电 的时候 表 达 的 就是 一 搞

一 排 这样 的 电 容 进 行 组 合 我们 就可以 存 储 一些 数 据 了 这 就是 内 存 条 存 储 数 据 最 根 本

的 原 理 在 实 际 内 存 的 生 产 过 程 中 我们 并 不会 把 内 存 做 成 这个 样 子 我们 会 将 一个 电 极 造

成 一个 圆 筒 另 一个 电 极 造 成 一个 圆 柱 然后 将 两 者 嵌 套 起 来 当然 它 们 中 间 还 要 填 充 绝 缘

材 料 只有 电 容 还 不 够 因为 你 一 旦 尝 试 把 电 容 接 到 电 路 里 边 那 电 容 的 充 电 和 放 电

势 必 会 影 响 到 其 他 电 路 所以 我们 需要 给 电 容 配 备 一个 闸 门 开 的时候 电 容 与 外 界 接

通 闸 门 关 的时候 电 容 与 外 界 隔 绝 安 静 地 做 自己 那么 这个 闸 门 应 该 怎么 做 呢 其实 放 一个 晶

体 管 就可以 了 一 般 情况 下 这个 晶 体 管 是 不 导 通 的 电 容 与 外 界 隔 绝 但是 这个 晶 体 管 上面 有

一个 电 极 一 旦 你 给 这个 电 极 施 加 一个 电 压 那么 这个 晶 体 管 就 导 通 了 这个 电 容 就 和 外 界 连

通 了 如果你 不知道 晶 体 管 的 原 理 可以 看 我 之前 PN 节 以及 M OS F IT 的 视 频 那 两 期 讲 得 非常

细 致 那么 一个 电 容 再 搭 配 一个 晶 体 管 就 构 成 了 内 存 中 最 基本 的 存 储 结 构 这 种 结 构

也 被 称 之 为 1 T 1 C 结 构 T 就是 晶 体 管 C 就是 电 容 我们 取 多 个 1 T 1 C 结 构 给 它

们 排 列 成 一 排 将 连 接 电 容 的 这 几 条 导 线 给 它 延 长 当 这 几 个 晶 体 管 都是 导 通 的

情况 下 那么 这 几 条 导 线 就 等 于 直接 和 电 容 相 连 我们 就可以 通 过 这 几 条 导 线 直接 操 作 电 容

一 条 线 操 作 一个 因为 一个 电 容 能 存 储 的 数 据 不是 0 就是 1 也 就是 以 位 的 数 据 所以 这 一 条

线 又 被 称 之 为 位 线 英 文 叫 做 bit line 当然 在 晶 体 管 导 通 的 情况 下 位 线 才 能 操 作

电 容 我们 可以 再 用 一 条 线 把 晶 体 管 的 控 制 机 给 它 连 接 起 来 这样 我们 给 这 条 线 施

加 电 压 这 一 排 的 晶 体 管 就 都 打 开 了 撤 掉 电 压 这 些 晶 体 管 就 都 断 开 了 这 条 用

来 控 制 整 条 线 上 晶 体 管 通 断 的 线 英 文 叫 做 word line 中 文 的 教 科 书 上 翻 译 叫

做 字 线 哎 呀 这个 翻 译 word 在 英 文 里 边 是 单 词 的 意思 所以 有 单 词 是 由 多 个 字 母 组 成

的 这 一 层 含 义 在 里 边 那么 这 一 排 存 储 结 构 每 一个 存 储 结 构 都 表示 一点 信 息 最 后 组

合 在 一起 就是 一个 英 文 里 的 word 但是 你 把 word 直接 翻 译 成 中 文 里 的 字 那 一个 字

它 就是 这 一个 字 啊 所以 我 个 人 觉得 翻 译 的 真的 不 怎么 好 但是 毕 竟 已经 用 了 这么 多 年 了 我们 这里 也

还是 称 之 为 字 线 大家 理 解 里 边 的 意思 就 好了 那么 为什么 要 有 这样 一 根 字 线 来 控 制 通 断

呢 我们 再 添 加 一 排 ET C 结 构 同 样 这 一 排 也 会 有 若 干 个 位 线 被 引 出来 如果 每 一个 电

容 都 引 出来 一 根 单 独 的 位 线 那 实 在 是 太 多 了 所以 我们 可以 将 这 一 排 的 位 线 和 上

一 排 的 位 线 给 它 连 起 来 这样 两 排 电 容 就 会 共 用 一 组 位 线 这 时候 用 来 控 制 通 断 控

制 的 两 条 字 线 就可以 发 挥 作 用 了 我们 给 这 条 字 线 施 加 电 压 那么 这 一 排 的 晶 体 管 就

会 导 通 这 一 组 位 线 就 与 这 一 排 的 电 容 相 连 了 而 如果 我们 给 另 一 条 字 线 施 加 电

压 那么 这 一 排 的 晶 体 管 就 会 被 导 通 而 这 一 组 位 线 连 通 的 就是 这 一 排 电 容 了 而 如果

我们 同 时 给 两 条 字 线 都 施 加 电 压 两 排 电 容 就 会 同 时 接 入 到 位 线 上面 去 就 乱 套 了

所以 同 一 时 刻 只 能 有一 条 字 线 有 电 压 字 线 实 际 上 就是 起 到 一个 选 择 的 作 用 我们 想 要 操

作 哪 一 排 电 容 就 在 这 一 排 相 应 的 字 线 上面 施 加 一个 电 压 这样 下面 的 位 线 就 会 与 这

一 排 的 电 容 相 连 接 我们 就可以 通 过 这 些 位 线 对 相 应 的 电 容 进 行 操 作 当然 实 际 的

内 存 中 也 不是 只有 这么 一点 ET C 结 构 对 于 D DR 5 内 存 来 说 它 有 这么

多 纵 向 有 65, 5 36 行 也 就是 有 65, 5 36 根 字 线 横 向 有 8, 19 2 列 也

就是 有 8, 19 2 根 位 线 哪 一 行 的 字 线 被 激 活 那么 这 一 整 行 8, 19 2 个 电 容 就 都 会

被 接 入 到 相 应 的 位 线 上面 去 这样 一个 65, 5 36 乘 以 8, 19 2 的 阵 列 被 称 之 为 一个

bank 中 文 一 般 翻 译 为 酷 32 个 这样 的 bank 就可以 组 成 一个 内 存 颗 粒 把 这个 内 存 颗 粒 封

装 一下 焊 到 一 块 电 路 板 上面 去 就是 一个 内 存 条 了 当然 不同 的 内 存 颗 粒 里 边 的 结 构 也

不是 完全 相 同 的 我 这里 请 B 站 的 弯 扯 弹 大 佬 帮 我 开 了 几 个 内 存 颗 粒 大家 可以 和 本 期

视 频 的 知 识 对 比 一下 做 个 印 证 这 就是 内 存 的 基本 结 构 了 不 过 这样 的 结 构 实 际 工作 起 来

的时候 是 什么 样 子 的 呢 对 于 一个 存 储 设 备 来 说 无 非 就是 毒 和 血 两 种 操 作 但是 对 于 内 存

来 说 其实 还 存 在 第三 种 操 作 我们 看一下 ET EC 结 构 里 边 有 一个 晶 体 管 随 着 工 艺 和 制

程 的 进 步 这个 晶 体 管 的 尺 寸 是 越 来 越 小 了 尺 寸 越 来 越 小 就 带 来 一个 问题 那 就是

这个 晶 体 管 即 使 在 断 开 的 情况 下 也 会 缓 慢 漏 电 晶 体 管 漏 电 问题 是 现在 阻 碍 半 导 体 发

展 的 最 大 问题 什么 分 配 的 工 艺 G AA 工 艺 都是 为 了 解 决 漏 电 的 问题 在 内 存 里 边 晶 体

管 缓 慢 漏 电 就 会 导 致 电 容 上面 积 攒 的 电 荷 被 缓 慢 泄 漏 出去 这样 电 容 上面 的 电 压 就

会 越 来 越 小 慢慢 的 1 就 变 成 0 了 所以 为 了 维 持 电 容 的 状 态 除 了 毒 血 之 外 我们 还 需要

进 行 一个 操 作 那 就是 刷 新 操 作 对 于 D DR 5 内 存 来 说 一个 电 容 充 满 电 的时候 电 容 上 的

电 压 是 1.

1 V 表示 的 信 息 就是 1 没 电 的时候 是 0 V 表示 的 信 息 就是 0 那么 我们 应 该 如何 进 行 刷 新 操 作

呢 假 设 我们 现在 要 对 这 一 排 进 行 刷 新 操 作 那么 我们 首先 要 将 所有 的 位 线 进 行 一个 预 充

电 将 这 些 位 线 的 电 压 给 它 拉 到 0.

55 V 也 就是 最 高 电 压 的 一 半 之 后 我们 激 活 这 条 自 线 让 这 条 线 上 的 晶 体 管 导 通 注意

看 此 时 会 发 生 什么 如果 这个 电 容 是 充 满 电 的 状 态 也 就是 它 上面 的 电 压 是 1. 1

1. 1 V 此 时 与 之 相 连 的 位 线 上面 的 电 压 是 0.

55 V 电 容 上 的 电 压 高 位 线 上 的 电 压 低 那么 电 容 上 的 电 荷 就 会 流 动 到 位 线 上面 去

也 就是 说 电 容 上 的 电 压 会 降 低 而 位 线 上面 的 电 压 会 升 高 在 位 线 的 末 端 存 在 一个 神

奇 的 电 路 叫 做 感 应 放 大 电 路 这个 电 路 有 什么 用 呢 首先 这个 电 路 可以 感 应 到 位 线 上 电 压

的 细 小 变 化 而 在 感 应 到 变 化 之 后 这个 电 路 会 将 这个 变 化 给 放 大 例 如 这 条 位 线 的

电 压 因为 接 入 了 一个 充 满 电 的 电 容 所以 电 压 升 高 了 一点 点 而 感 应 放 大 电 路 会 将 这个 电

压 升 高 的 变 化 给 它 放 大 将 这个 位 线 的 电 压 直接 拉 高 到 1.

1 V 而 此 时 位 线 会 反 过 来 给 电 容 充 电 把 电 容 的 电 压 也 充 电 到 1. 1

1. 1 V 这 时候 我们 再 来 看一下 另外 一个 电 容 这个 电 容 和 刚 才 那个 不 一 样 这个 电 容

是 空 的 上面 的 电 压 是 0 V 而 与 之 相 连 的 位 线 上面 的 电 压 是 0.

55 V 那么 位 线 上 的 电 荷 就 会 流 动 到 电 容 上面 去 也 就是 说 电 容 上 的 电 压 会 升 高 一点 点

而 位 线 上面 的 电 压 会 降 低 一点 点 同 样 这 条 位 线 下面 也 有 一个 感 应 放 大 电 路 这个 电 路 会

感 应 到 位 线 上面 的 电 压 降 低 了 一点 点 而 在 感 应 到 之 后 这个 电 路 会 将 电 压 降 低 这个 变

化 给 它 放 大 它 会 直接 把 位 线 上面 的 电 压 拉 低 到 0 V 那 这个 电 容 上面 的 电 荷 也 会 全部 流

走 最 后 电 容 上面 的 电 压 就是 0 V 剩 下 的 电 容 也是 一个 道 理 经 过 这么 一 通 操 作 电 容 上面 的

电 压 被 重 新 充 电 到 1. 1

1. 1 V 或者 被 放 电 到 0 V 我们 就 完成 了 这 一 整 行 的 刷 新 操 作 而且 大家 发 现 了 没有 此

时 位 线 上面 的 电 压 和 电 容 上面 的 电 压 是 一 致 的 了 没 错 你可以 直接 利 用 此 时 位 线 上面

的 电 压 对 内 存 进 行 读 取 操 作 假 如 你想 要 读 取 这 八 个 电 容 中 的 数 据 那么 直接 将 这 八

条 位 线 上面 的 数 据 读 出来 传 递 给 C PU 就可以 了 这 就是 内 存 里 边 的 刷 新 操 作 还有 读 操 作

我们 一下 子 就 介 绍 了 两 种 操 作 讲 完了 刷 新 操 作 和 读 取 操 作 接 下 来 我们 来 说 一下 写 操

作 和 之前 的 操 作 一 样 在 写 操 作 开始 之前 也 要 对 目 标 行 做 一次 刷 新 操 作 先 把 位 线 电

压 拉 到 0.

55 V 然后 激 活 自 线 使 电 容 和 位 线 相 连 此 时 电 容 的 电 压 会 对 位 线 产 生 扰 动 而 位

线 底 部 的 感 应 放 大 电 路 会 将 这个 扰 动 的 变 化 进 行 放 大 将 位 线 的 电 压 拉 高 到 1.

1 V 或者 降 低 到 0 V 就是 一个 刷 新 操 作 和 前 面 说 的 一 模 一 样 而 在 完成 了 刷 新 操 作

之 后 就可以 往 里 面 写 数 据 了 例 如 我们 想 要 往 这 八 个 电 容 器 里 面 写 数 据 那么 我 会 通

过 感 应 放 大 电 路 的 一个 附 加 电 路 强 行 将 感 应 放 大 电 路 中 的 状 态 按 照 我的 意 愿 进

行 修 改 将 新 的 电 压 信 号 持 续 附 加 到 位 线 上面 去 这 时 的 位 线 会 反 过 来 对 电 容 进

行 充 电 或者 放 电 以 实 现 新 数 据 的 写 入 那 有 的 同 学 可能 就 要 问 了 在 这个 写 操 作 里 边

直接 强 行 改 变 位 线 的 电 压 进 行 复 写 不 就 行了 吗 为什么 在 复 写 之前 还 要 进 行 一个 刷 新 操

作 把 原 来 的 数 据 给 它 刷 新 一次 呢 如果 只是 看 我们 要 写 数 据 的 这 八 个 电 容 器 那么 其实 对

它 们 进 行 刷 新 操 作 确 实 是 多 余 的 但是 我们 需要 知道 自 线 的 控 制 范 围 是 一 整 行

也 就是 说 当 这 条 自 线 打 开 的时候 不 只是 只有 这 八 个 电 容 器 连 接 到了 位 线 上面 这 一 行 的 其

他 电 容 也 都 连 接 到了 位 线 上面 去了 这 八 个 电 容 器 我们 会 用 新 的 电 压 对 其 进 行 刷 新

其 他 电 容 器 上 的 电 荷 就 会 随 着 位 线 全 跑 光 了 所以 提 前 做 一次 刷 新 操 作 让 位 线 的

电 压 与 这 一 排 的 电 压 保 持 一 致 我们 在 刷 写 这 八 个 电 容 的时候 其 他 电 容 的 数 据 就

得 以 保 全 了 通 过 这 期 视 频 其实 你 也可以 看到 内 存 的 读 取 写 入 操 作 都是 比 较 繁

琐 的 而且 电 容 还 会 漏 电 我们 还 需要 定 期 刷 新 电 容 这 些 问题 就 导 致 内 存 的 速 度 相 对 来

说 还是 比 较 慢 的 那么 有 没有 什么 速 度 更 快 的 存 储 设 备 呢 相信 你 一定 听 说 过 在 C PU 的 内

部 有一 种 叫 做 寄 存 器 的 东 西 还 有一 种 叫 做 缓 存 的 东 西 它 们 的 存 储 容 量 有 限 却 有

的 惊 人 的 速 度 AM D 的 9 800 X 3 D CPU 就是 因为 堆 了 96 M Hz 的 L 3 缓 存 从

而 取 得 了 令 人 吃 惊 的 游 戏 性 能 那么 寄 存 器 和 缓 存 为什么 能 有 如此 之 高 的 读 写 速 度

呢 它 们 的 结 构 和 我们 今天 介 绍 的 内 存 有 什么 区 别 呢 关 注 我 我们 下 期 接 着 聊 One more

thing 今天 介 绍 的 D DR 内 存 原 理 大家 有 没有 觉得 缺 点 东 西 对 了 就是 这个 极 其 重要 的 感 应 放

大 电 路 我 装 傻 没 给 大家 讲 这个 电 路 普 遍 的 讲 法 有 两 种 一 种 就是 一点 点 抠 朴 实 无 华 且

枯 燥 但是 其实 我 更 喜欢 另外 一 种 讲 法 这 种 讲 法 会 告诉 你 这个 电 路 里 边 有 一个 锁 存 器 是 我们

下 期 视 频 的 主 角 它 是 构 成 寄 存 器 缓 存 的 基 础 电 路 在 感 应 放 大 电 路 里 边 这个 锁

存 器 在 这里 和 标 准 的 6 T 锁 存 器 对 比 一下 嗯 确 实 是 神 似 对 吧 所以 我 决 定 在 下 期 讲

解 了 寄 存 器 和 缓 存 之 后 翻 回 头 来 再 给 内 存 这 一 期 出 一 期 D LC 专 门 讲 解 这个 感

应 放 大 电 路 到 时候 收 费 两 个 硬 币 希望 大家 支持 好了 我们 下 期 再见