RAMの記憶システム

Question

メモリというものは、最終的には１ビットのＯＮ／ＯＦＦで記憶をしているわけですが、
具体的にはどうやって記憶を保持しているのでしょうか？
何万個ものコンデンサとかがチップに配置されているのでしょうか?

hero1000 · Accepted Answer

＞ＰＲＯＭで（今も使われているのかは知りませんが)ＲＯＭライタで書き込み、 
＞紫外線を当てると初期化されて再度書き込みができるというのがありました。 
＞あれはどういう仕掛けなのでしょうか？ 

　EPROMのことですね。

　MOS-FETという種のトランジスタにはゲートという端子があります。このゲート
の下に「浮遊ゲート」と言うものを付加した特殊な構造になっているMOS-FETを
使っています。
　通常のFETでは、ゲート端子とドレイン端子に電圧を印可すると導通があります
が、この「浮遊ゲート」というのがあると、そこに電子が存在していないと通常
の電圧では導通することができません。
　つまり、この「浮遊ゲート」に電子があるときが１、ないときが０となるわけ
です。
　このようにEPROMでは、「浮遊ゲート」に電子を入れたり出したりすることが
記録や消去ということになります。

　ではどうやって書き込みや消去を行っているかといいますと、書き込み時は
ゲートとドレインの間に通常よりも大きい電圧を印可してやるのです。
　通常の電圧ですと、「浮遊ゲート」に入ろうとする電子は電位障壁（半導体
特有のもので、ダイオードが逆電流を通さないのはコイツのおかげ）に阻まれ
ているので通れないのですが、大きい電圧を印可すると通常よりも電子のエネ
ルギーが高まり、電子障壁を乗り越えられるようになります。そして電圧の印可
を止めてやれば、再び電位障壁に行く先を阻まれた電子が「浮遊ゲート」内に
閉じこめられるという仕組みです。

　さて消去の時はといいますと、「浮遊ゲート」にある電子にまたエネルギーを
与えてやればいいのですが、また電圧をかけただけでは電子は出ていくものの、
また入ってくる電子もあるため消去できません。
　そこで紫外線の出番です。
　紫外線を「浮遊ゲート」に照射してやることで「浮遊ゲート」内の電子にエネ
ルギーを与えてやるのです。これでエネルギーを与えられた電子は再び電位障壁
を乗り越えられるようになり、「浮遊ゲート」から出ていきます。
（電子を追い出すための仕組みもあるのですが、ここでは割愛します）
　このとき電圧は印可されていないので入ってくる電子はありませんので「浮遊
ゲート」内の電子はほとんどなくなってしまいます。
　紫外線を照射している時間が短いと、出ていく電子が少なくなってしまって
完全な消去ができないのですが、十分長い時間消去すれば、こういう仕組みで
内容の消去ができるわけです。

ymmasayan · Answer

ＲＡＭということですのでＲＡＭに絞ります。
ＲＡＭは大きく分けて３つになります。

（１）ＤＲＡＭ・・おっしゃるようにコンデンサを無数に集積しています。例えとしてバケツによる記憶装置を考えます。水が入っていれば１、水が入っていなければ０を記憶しています。バケツは少しずつ水が減っていきます。時々バケツをひっくり返して水が出てきたバケツだけ、改めて満々と水を張ります。これをリフレッシュといいます。これを続ければ永久に記憶しつづけます。

（２）ＳＲＡＭ・・原理的にはトランジスタ２つで１ビットを記憶します。フリップフロップといってシーソーのようなものです。右下がりの状態と左下がりの状態の２つの安定状態を持ちます。ＡちゃんとＢちゃんが鬼ごっこをする時Ａちゃんが鬼の時とＢちゃんが鬼の時が有るようなものです。ＳＲＡＭは２つに分かれます。

（２－１）バイポーラ形ＳＲＡＭ・・高速だが常時電流を食い発熱が大きい。高集積化が難しい。

（２－２）ＣＭＯＳ型ＳＲＡＭ・・・低速・記憶中の消費電流が少なく、発熱が少ないので高集積化が出来る。ただ、頻繁にメモリを書き換える（反転させる）と電流消費が増える。シーソーを反対向きにする時、余分なエネルギーが必要だと思って下さい。

hero1000 · Answer

メモリと言っても、RAMとROMでは構造が違いますし、RAMでもDRAMかSRAMかで
構造が違い、またROMでもマスクROM、PROM、EPROMやEEPROMで構造が違います。

簡単な説明をしますと、DRAMの場合はコンデンサがビットに対応していて、コン
デンサに電荷が蓄積されていれば１、されていなければ０になります。この電荷
は徐々に放電されてしまうので「リフレッシュ」というのが必要になるのです。
DRAMはコンデンサとそれに必要な部品が全てチップに配置されています。
それに対してSRAMはフリップフロップと呼ばれる論理回路を使っています。
これの構造については割愛しますが、要は「スイッチの切り替え」のようなこと
でビットの１と０を実現しています。論理回路なのでコンデンサではなくトラン
ジスタを使っています。

ROMは大体例外なくトランジスタを使っています。
マスクROMは製造工程で、特定アドレスで一意のデータが出てくるように配線して
しまったものです。
PROMは書き込み器具を使って一度だけ書き込めるROMです。そのタイプには、トラ
ンジスタを使うフローティング・ゲート型と、ダイオードを使って、そのダイオ
ードの使わない方を破壊することで書き込みを行うダイオード破壊型と、トラン
ジスタを使いますがヒューズを併用してそのヒューズを焼き切ることで書き込み
を行うヒューズ型の３種類があります。
EPROM、EEPROMもトランジスタを使っていますが、これらはトンネル効果という
量子力学の世界の原理を使っていますのでちょっと難解です。
ちなみにFLASH-ROMは1ビットを1トランジスタで実現しており、高集積化が可能
なものです。

ちょっと簡単な説明ではなくなってしまいましたが概略だけでもつかんでいただ
ければ幸いです。

焦点ズレな回答でしたら指摘して下さい。

inoue64 · Answer

このページの下のほうが参考になるかもしれません。

参考URL：http://www.tuat.ac.jp/~katsuaki/z2000-7.html

RAMの記憶システム

＞ＰＲＯＭで（今も使われているのかは知りませんが)ＲＯＭライタで書き込み、

ＲＡＭということですのでＲＡＭに絞ります。

メモリと言っても、RAMとROMでは構造が違いますし、RAMでもDRAMかSRAMかで

このページの下のほうが参考になるかもしれません。

似たような質問が見つかりました

関連するカテゴリからQ&Aを探す

デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング

マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング