动态存储内存是如何设计出来的

这是将内存放大到100万背后的样子，它的内部有上百亿个存储单元。存储单元分为晶体管和电容器两部分。这是一个电容器，电容器连接电源后可以为电容器充电，充满电的电容器可以当做电池使用，为其他电器供电，只不过持续的时间非常短。这是一个MOS晶体管，它由山极、原极以及漏极组成，通过向山极施加一个小电压，电流就能从原极流向漏极，在某些情况下也可以从漏极流向源极。我们可以将电容器与Mo晶体管相连接，就组合成了一个存储单元。当山级释加电压时，晶体管就能为电容器充电，充满电后，网山及施加电压，电流就会从漏极流向源极，从而导致电容器放电。然后我们就可以这样定义，电容器没有电就定义为0，电容器有电就定义为1。内存中的存储单元并不是线性排列的，而是这种矩阵排列，我们可以使用单根导线。将每列晶体管的圆极连接起来，称为位线，再使用单根导线将每排晶体管的山极连接起来，称为自线。我们可以分别激活一根位线和一根自线，然后通过两根线的香蕉来定位任何一个存储单元。为了激活自线，我们需要用到一个称为二进制解码器的组件。解码器可以根据不同的输入激活不同的输出线，比如输入00会激活第一根输出线，输入01会激活第二根输出线，以此类推。激活位线也一样，在底部再添加一个解码器，这样只需要改变二进制值，通过自线和位线相交就能找到具体的存储单元了。但是实际问题更加复杂，因为激活自线时，还没来得及选择位线这一排的存储单元就输出了，并且输出时会导致电容器放电，使得原本存储1的单元变成了0。为了解决这个问题，我们先这样将电容器的电压充电到1伏，代表二进制。一电压放电为0伏代表0，同时将位线也欲充电到0.5伏，对于这两个充满电的电容器，电压大于位线的0.5伏，所以电容器会轻微放电，电荷来到位线，导致位线的电压增加。而对于没有充电的电容器，电容器的电压小于为线电压0.5伏，位线电压会流向电容器，导致位线的电压检小，然后这些电压值的变化会被位线连接的感应放大器检测到。如果位线的电压大于0.5伏，就读取为1，如果位线的电压小于0.5伏，就读取为0。感应放大器内部有一个锁存器，可以将读取的数据存储在里面，即使是电容器放电了，依旧可以从锁存器读取到数据，但是我们需要读取的是某个单元的特定值，所以还需要添加一个新组件，用什么组件好呢？通过查询精选，我发现多路复用器可以很好的解决这个问题，并且精选上还有很多关于内存原理以及制作知识动画的。优质视频这些视频为我制作知识内容提供了很大的帮助，感兴趣的左下角抢先体验吧。现在我们在下面加一个多路复用器，多路复用器可以根据地址值来确定将哪个数据输出，它内部由解码器和门电路组合而成，我们先不要关心它内部的实现，继续回到电路，当向复用器输入11时，会激活第一根输出线，所以最终得到结果为1，从而获取到特定单元的值。但是有个问题需要考虑，在读取数据时，电容器会充电或者放电，我们需要将它们的电压恢复到原有的状态。解决方法很简单，重新读取感应放大器内部的值，然后发回位线，从而将电容器电压恢复到跟之前一样。这些说的都是读取数据，那写入数据又是如何操作的呢？前面说到的多路复用器是用于读取的，为了写入，我们还需要一个刚好相反的多路复用器，它可以接收单个数据，然后根据地址值来确定将写入数据。它送到哪个输出，然后将读取和写入复用器合在一起，就组成了一个新的复用器，它可以再读何写之间切换。现在我们看一下如何写入数据。首先需要将所有位线充电至0.5伏，然后根据地址值激活所在单元的自线，跟前面一样，这会导致电容器充电或者放电。然后感应放大器会检测这些值并存入所存器，这跟读取是一样的。写入与读取不同的在于，复用器会根据地址值选择一个感应放大器，然后根据写入值1将选中的感应放大器的值修改为1，然后通过位线将所有值发回存储单元，存储单元接着就会根据返回值对选中的字线上所有的电容器进行充电和放电。之所以写入新值时还重写同一行中的其他值，主要是为了防止数据丢失。写入0也是一样，位线充电至0.5伏之后，电压会发生变化，根据电压值感应放大。会向所存器存入相应数据，然后根据地址值选中感应放大器，然后将值改为0，之后发回位线，电容器就会进行放电，从而写入0。但是存储单元还有一个问题，那就是山脊即使没有打开，那么依旧会有少量的电荷从漏极流向源极，从而导致电容器放电。虽然这个过程很慢，但是时间一长就会发生数据丢失。解决方案就是对存储单元进行周期性的自动刷新，刷新会根据原有的数据对电容器进行充电和放电，但是刷新周期内刷新的存储单元会阻止外部的访问，从而会产生一定的延迟。需要注意的是，前面讲到所有东西只是基本原理，实际的内存要复杂很多倍。

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