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