SRAM的工作原理图解

Posted 2023-04-19

参考技术A 注：其实CMOS静态反相器等价于一个非门！SRAM cell 6T等价于SR锁存器（也就是RS触发器）

6T：指的是由六个晶体管组成，如图中的M1、M2、M3、M4、M5、M6.

SRAM中的每一bit存储在由4个场效应管（M1， M2， M3， M4）构成两个交叉耦合的反相器中。另外两个场效应管（M5， M6）是存储基本单元到用于读写的位线（Bit Line）的控制开关。

一个SRAM基本单元有0 and 1两个电平稳定状态。

SRAM基本单元由两个CMOS反相器组成。两个反相器的输入、输出交叉连接，即第一个反相器的输出连接第二个反相器的输入，第二个反相器的输出连接第一个反相器的输入。这实现了两个反相器的输出状态的锁定、保存，即存储了1个位元的状态。

除了6管的SRAM，其他SRAM还有8管、10管甚至每个位元使用更多的晶体管的实现。 这可用于实现多端口（port）的读写访问，如显存或者寄存器堆的多口SRAM电路的实现。

一般说来，每个基本单元用的晶体管数量越少，其占用面积就越小。由于硅芯片（silicon wafer）的生产成本是相对固定的，因此SRAM基本单元的面积越小，在硅芯片上就可以制造更多的位元存储，每位元存储的成本就越低。

内存基本单元使用少于6个晶体管是可能的— 如3管甚至单管，但单管存储单元是DRAM，不是SRAM。

访问SRAM时，字线（Word Line）加高电平，使得每个基本单元的两个控制开关用的晶体管M5与M6开通，把基本单元与位线（Bit Line）连通。位线用于读或写基本单元的保存的状态。虽然不是必须两条取反的位线，但是这种取反的位线有助于改善噪声容限。

SRAM的基本单元有3种状态：standby （电路处于空闲）， reading （读）与writing （修改内容）。

SRAM的读或写模式必须分别具有“readability”（可读）与“write stability”（写稳定）。

如果字线（Word Line）没有被选为高电平， 那么作为控制用的M5与M6两个晶体管处于断路，把基本单元与位线隔离。由M1 – M4组成的两个反相器继续保持其状态，只要保持与高、低电平的连接。

假定存储的内容为1， 即在Q处的电平为高。 读周期之初，两根位线预充值为逻辑1， 随后字线WL充高电平，使得两个访问控制晶体管M5与M6通路。第二步是保存在Q的值传递给位线BL在它预充的电位，而泻掉（BL非）预充的值，这是通过M1与M5的通路直接连到低电平使其值为逻辑0 （即Q的高电平使得晶体管M1通路）。 在位线BL一侧，晶体管M4与M6通路，把位线连接到VDD所代表的逻辑1 （M4作为P沟道场效应管，由于栅极加了（Q非）的低电平而M4通路）。 如果存储的内容为0， 相反的电路状态将会使（BL非）为1而BL为0. 只需要（BL非）与BL有一个很小的电位差，读取的放大电路将会辨识出哪根位线是1哪根是0. 敏感度越高，读取速度越快。

写周期之初，把要写入的状态加载到位线。如果要写入0，则设置（BL非）为1且BL为0。随后字线WL加载为高电平，位线的状态被载入SRAM的基本单元。这是通过位线输入驱动（的晶体管）被设计为比基本单元（的晶体管）更为强壮，使得位线状态可以覆盖基本单元交叉耦合的反相器的以前的状态！

图解 Git 工作原理

本文图解Git中的最常用命令。如果你稍微理解Git的工作原理，这篇文章能够让你理解的更透彻。

基本用法

上面的四条命令在工作目录、暂存目录（也叫做索引）和仓库之间复制文件。

• git add files把当前文件放入暂存区域。

• git commit给暂存区域生成快照并提交。

• git reset – files用来撤销最后一次git add files，你也可以用git reset撤销所有暂存区域文件。

• git checkout – files把文件从暂存区域复制到工作目录，用来丢弃本地修改。

你可以用git reset -p，git checkout -p，or git add -p进入交互模式。

也可以跳过暂存区域直接从仓库取出文件或者直接提交代码。

• git commit -a相当于运行git add把所有当前目录下的文件加入暂存区域再运行。

• git commit files进行一次包含最后一次提交加上工作目录中文件快照的提交。并且文件被添加到暂存区域。

• git checkout HEAD – files回滚到复制最后一次提交。

约定

后文中以下面的形式使用图片。

绿色的5位字符表示提交的ID，分别指向父节点。分支用橘色显示，分别指向特定的提交。当前分支由附在其上的HEAD标识。这张图片里显示最后5次提交，ed489是最新提交。master分支指向此次提交，另一个maint分支指向祖父提交节点。

命令详解

Diff

有许多种方法查看两次提交之间的变动，下面是一些示例。

Commit

提交时，Git用暂存区域的文件创建一个新的提交，并把此时的节点设为父节点。然后把当前分支指向新的提交节点。下图中，当前分支是master。在运行命令之前，master指向ed489，提交后，master指向新的节点f0cec并以ed489作为父节点。

即便当前分支是某次提交的祖父节点，git会同样操作。下图中，在master分支的祖父节点maint分支进行一次提交，生成了1800b。这样，maint分支就不再是master分支的祖父节点。此时，合并[1]（或者衍合[2]）是必须的。

如果想更改一次提交，使用git commit –amend。Git会使用与当前提交相同的父节点进行一次新提交，旧的提交会被取消。

另一个例子是分离HEAD提交[3]，后文讲。

Checkout

Checkout命令用于从历史提交（或者暂存区域）中拷贝文件到工作目录，也可用于切换分支。

当给定某个文件名（或者打开-p选项，或者文件名和-p选项同时打开）时，Git会从指定的提交中拷贝文件到暂存区域和工作目录。比如，git checkout HEAD~ foo.c会将提交节点HEAD~（即当前提交节点的父节点）中的foo.c复制到工作目录并且加到暂存区域中。（如果命令中没有指定提交节点，则会从暂存区域中拷贝内容。）注意当前分支不会发生变化。

当不指定文件名，而是给出一个（本地）分支时，那么HEAD标识会移动到那个分支（也就是说，我们“切换”到那个分支了），然后暂存区域和工作目录中的内容会和HEAD对应的提交节点一致。新提交节点（下图中的a47c3）中的所有文件都会被复制（到暂存区域和工作目录中）；只存在于老的提交节点（ed489）中的文件会被删除；不属于上述两者的文件会被忽略，不受影响。

如果既没有指定文件名，也没有指定分支名，而是一个标签、远程分支、SHA-1值或者是像master~3类似的东西，就得到一个匿名分支，称作detached HEAD（被分离的HEAD标识）。这样可以很方便地在历史版本之间互相切换。比如说你想要编译1.6.6.1版本的Git，你可以运行git checkout v1.6.6.1（这是一个标签，而非分支名），编译，安装，然后切换回另一个分支，比如说git checkout master。然而，当提交操作涉及到“分离的HEAD”时，其行为会略有不同，详情见在下面。

HEAD标识处于分离状态时的提交操作

当HEAD处于分离状态（不依附于任一分支）时，提交操作可以正常进行，但是不会更新任何已命名的分支。（你可以认为这是在更新一个匿名分支。）

一旦此后你切换到别的分支，比如说master，那么这个提交节点（可能）再也不会被引用到，然后就会被丢弃掉了。注意这个命令之后就不会有东西引用2eecb。

但是，如果你想保存这个状态，可以用命令git checkout -b name来创建一个新的分支。

Reset

Reset命令把当前分支指向另一个位置，并且有选择的变动工作目录和索引。也用来在从历史仓库中复制文件到索引，而不动工作目录。

如果不给选项，那么当前分支指向到那个提交。如果用–hard选项，那么工作目录也更新，如果用–soft选项，那么都不变。

如果没有给出提交点的版本号，那么默认用HEAD。这样，分支指向不变，但是索引会回滚到最后一次提交，如果用–hard选项，工作目录也同样。

如果给了文件名（或者-p选项），那么工作效果和带文件名的checkout差不多，除了索引被更新。

Merge

Merge命令把不同分支合并起来。合并前，索引必须和当前提交相同。如果另一个分支是当前提交的祖父节点，那么合并命令将什么也不做。另一种情况是如果当前提交是另一个分支的祖父节点，就导致fast-forward合并。指向只是简单的移动，并生成一个新的提交。

否则就是一次真正的合并。默认把当前提交（ed489 如下所示）和另一个提交（33104）以及他们的共同祖父节点（b325c）进行一次三方合并[4]。结果是先保存当前目录和索引，然后和父节点33104一起做一次新提交。

Cherry Pick

cherry-pick命令“复制”一个提交节点并在当前分支做一次完全一样的新提交。

Rebase

衍合是合并命令的另一种选择。合并把两个父分支合并进行一次提交，提交历史不是线性的。衍合在当前分支上重演另一个分支的历史，提交历史是线性的。本质上，这是线性化的自动的 cherry-pick。

上面的命令都在topic分支中进行，而不是master分支，在master分支上重演，并且把分支指向新的节点。注意旧提交没有被引用，将被回收。

要限制回滚范围，使用–onto选项。下面的命令在master分支上重演当前分支从169a6以来的最近几个提交，即2c33a。

同样有git rebase –interactive让你更方便的完成一些复杂操作，比如丢弃、重排、修改、合并提交。没有图片体现这些，细节看这里：git-rebase(1)[5]。

技术说明

文件内容并没有真正存储在索引（.git/index）或者提交对象中，而是以blob的形式分别存储在数据库中（.git/objects），并用SHA-1值来校验。索引文件用识别码列出相关的blob文件以及别的数据。对于提交来说，以树（tree）的形式存储，同样用对于的哈希值识别。树对应着工作目录中的文件夹，树中包含的 树或者blob对象对应着相应的子目录和文件。每次提交都存储下它的上一级树的识别码。

如果用detached HEAD提交，那么最后一次提交会被the reflog for HEAD引用。但是过一段时间就失效，最终被回收，与git commit –amend或者git rebase很像。

相关链接：

1. http://marklodato.github.io/visual-git-guide/index-zh-cn.html#merge

2. http://marklodato.github.io/visual-git-guide/index-zh-cn.html#rebase

3. http://marklodato.github.io/visual-git-guide/index-zh-cn.html#detached

4. http://en.wikipedia.org/wiki/Three-way_merge

5. http://www.kernel.org/pub/software/scm/git/docs/git-rebase.html#_interactive_mode

原文链接：http://marklodato.github.io/visual-git-guide/index-zh-cn.html