1.8 Grundlagen der Digitaltechnik

Informatik V, Kap. 8, WS 98/99
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Abb. 8.36: Prinzip einer statischen Speicherzelle in nMOS-Technologie
Die statische Speicherzelle kann aus hintereinandergeschalteten und rückgekoppelten Invertersstufen
aufbebaut werden. Zur Auswahl eignen sich auch hier wieder Pass-Transistoren.
Die rückgekoppelte Schaltung hat die Eigenschaft, daß sich ein einmal eingestellter Zustand (z. B.
Augang auf "high", dazu ist der Ausgang des ersten Inverters auf "low", selbst über die
Rückkopplung stabilisiert. So lange wie die Versorgungsspannung anliegt, wird diese auch als
"bistabile Kippstufe" bezeichnete Schaltung ihren Zustand beibehalten. Um den logischen Zustand zu
wechseln, muß ein starkes Eingangssignal, das den über die Rückkopplung stabilisierten Zustand am
Eingang des ersten Inverters aufhebt, eingespeist werden.
Eine Auswahl kann wie bei der dynamischen Speicherzelle über Pass-Transistoren erfolgen. Beim
Lesevorgang steht hier ein relativ stabiles Ausgangssignal direkt zur Verfügung, ein Rückspeichern
ist nicht notwendig.
Statische Speicherzellen sind, was die Dauer der Lese- und Schreibvorgänge betrifft, wesentlich
schneller als statische Speicher, benötigen aber auch mehr Platz pro Zelle. Deshalb ist die verfügbare
Kapazität pro Baustein immer mindestens um den Faktor 4 geringer als bei dynamischen RAMs
derselben Generation. Entsprechend höher ist auch der Preis pro Bit.
Typischerweise werden SRAMs für Caches verwendet.
Seit etwa 1985 werden aber statische und dynamische Speicherbausteine der neueren Generation
nicht mehr in nMOS, sondern wegen des geringeren Leistungsverbrauchs in CMOS-Technologie
ausgeführt.
Angemerkt sei hier der Vollständigkeit halber daß man auch andere speichernde Elemente wie z. B.
einfache Flip-Flops in ähnlicher Form wie die statische RAM-Zelle implementieren kann.
8.5.5 Nicht-flüchtige Speicher
Neben den prinzipiell flüchtigen DRAM- und SRAM-Speichern werden in Rechnersystemen auch
nicht-flüchtige Speicher benötigt.
Man unterscheidet ROMs (read-only-memories), deren Inhalt bei der Herstellung programmiert wird
von PROMs (programmable read-only-memories), die vom Anwender programmiert werden können.
PROMs werden wiederum in unterschiedlichen Arten realisiert. "Gewöhnliche" PROMs sind nur
einmal programmierbar, können also nicht gelöscht und neu programmiert werden. EPROMs
(erasable programmable read-only-memories) werden in speziellen Geräten durch Bestrahlung mit
UV-Licht gelöscht und sind re-programmierbar. EEPROMs (electrically erasable programmable
read-only memories) können allein durch elektrische Signale gelöscht und re-programmiert werden.