في جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، من المحتمل أن يكون هناك نوعان من ذاكرة فئة RAM. واحد فقط يشار إليه باسم RAM: ذاكرة النظام أو ذاكرة الوصول العشوائي للنظام. تسمى هذه الفئة من ذاكرة الوصول العشوائي DRAM. في هذه الفئة ، قد يكون لديك أيضًا بعض محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة مع ذاكرة DRAM مدمجة. تعد VRAM الموجودة على بطاقة الرسومات أيضًا مجموعة فرعية من الذاكرة الحيوية. سيكون لديك نوع مختلف من ذاكرة الوصول العشوائي على وحدة المعالجة المركزية الفعلية ويموت GPU أنفسهم. يستخدم SRAM لذاكرة التخزين المؤقت على القالب.
SRAM سريع. ومع ذلك ، فهو ليس كثيفًا بشكل خاص من حيث الجيجابايت لكل سنتيمتر مربع ، مما يساهم أيضًا في ارتفاع سعره. DRAM أبطأ. ومع ذلك ، فهي تتميز بكثافة تخزين أعلى بكثير وأرخص بكثير. لهذا السبب ، يتم استخدام SRAM بكميات صغيرة على المعالج يموت كذاكرة عالية السرعة ، ويستخدم DRAM لتجمعات الذاكرة الأكبر مثل تلك الموصوفة أعلاه.
التمييز بين SRAM و DRAM واضح في هيكلها الفعلي. يستخدم SRAM أربعة إلى ستة ترانزستورات ، بينما يستخدم DRAM ترانزستورًا واحدًا ومكثفًا. هذا هو المكان الذي تأتي فيه مقارنة كثافة التخزين. ببساطة هناك أجزاء أقل في DRAM ، مما يجعل كل خلية ذاكرة أصغر.
الاختلافات في التصميم لها تأثير آخر ، لكن تأثير واحد كبير بما يكفي ليكون عامل التسمية الاسمي للاثنين. يرمز S في SRAM إلى Static ، بينما يرمز D في DRAM إلى Dynamic. هذا يمثل أن SRAM يمكنها الاحتفاظ بمحتوياتها إلى أجل غير مسمى ، بينما يحتاج DRAM إلى التحديث بانتظام.
ملحوظة: يفترض هذا توفر مصدر طاقة ثابت. لا تزال ذاكرة SRAM ذاكرة متقلبة ، وإذا فقدت الطاقة ، فستفقد البيانات التي تحتفظ بها. تمامًا مثل الدرهم.
ما هو تحديث الذاكرة؟
تعني بنية DRAM على مستوى الدائرة أن شحن خلية الذاكرة يتحلل بمرور الوقت. يجب تحديث كل خلية ذاكرة بانتظام للسماح لـ DRAM بتخزين البيانات لفترات طويلة. هناك بعض الأشياء الأساسية التي يجب معرفتها حول هذا الموضوع. الأول هو أنه لا يمكن الوصول إلى الذاكرة أثناء التحديث. هذا يعني أيضًا أن الأداء يمكن أن يكون مقيدًا بعدد المرات التي تحتاج فيها خلايا DRAM إلى التحديث.
بشكل عام ، يتم تحديث خلايا DRAM كل 64 مللي ثانية ، على الرغم من أن هذا ينخفض إلى النصف في درجات الحرارة المرتفعة. يتم تحديث كل صف من الخلايا بشكل مستقل لمنع حدوث ذلك مرة واحدة ، مما يتسبب في حدوث زوبعة كبيرة كل 64 مللي ثانية.
تعمل وحدة التحكم في الذاكرة بذكاء أيضًا على تكرار دورات التحديث التي تحدث أثناء قيام وحدة ذاكرة الوصول العشوائي بأشياء أخرى تمنعها من قراءة أو كتابة الذاكرة ، مثل نقل بيانات القراءة. لحسن الحظ ، مقدار الوقت اللازم لتحديث الخلية صغير ، بشكل عام 75 أو 120 نانوثانية. هذا يعني أن شريحة DRAM تقضي ما يقرب من 0.4٪ إلى 5٪ من وقتها في إجراء عملية تحديث.
كيفية تحديث الذاكرة الحيوية
ما قد لا تعرفه عن قراءة البيانات من DRAM هو أنها مدمرة. قراءة البيانات من خلايا الذاكرة تدمر تلك البيانات. لإخفاء هذا عن المستخدم ، تقرأ كل عملية قراءة البيانات وتنقلها وتكتب نفس البيانات مرة أخرى إلى خلية الذاكرة في عملية تسمى الشحن المسبق. لسوء الحظ ، لا يمكن الاعتماد على أحداث القراءة القياسية للوصول إلى كل صف DRAM مستخدم ، لذلك هناك حاجة إلى عملية تحديث محددة.
عملية التحديث ليست معقدة. في الواقع ، نظرًا لأنه يسعى إلى تحديث صف كامل مرة واحدة ، بدلاً من قراءة عمود معين في الصف ، تكون الإشارة لتحديث الصف أصغر أيضًا وأكثر كفاءة. تقرأ عملية التحديث البيانات في مكبرات الصوت وتعود مباشرة إلى الخلايا بدلاً من مخازن الإخراج البطيئة نسبيًا.
كل هذا يحدث تلقائيا. تقوم وحدة التحكم في الذاكرة بإدارة كل شيء دون أن تدرك وحدة المعالجة المركزية ذلك.
القيم المتطرفة
تتحلل شحنة DRAM ، لكن الأبحاث أظهرت أن المعدل يختلف بشكل كبير بين خلايا DRAM ، حتى على شريحة واحدة. قد تتمكن النسبة المئوية الأعلى أو نحو ذلك من الاحتفاظ ببياناتها لمدة تصل إلى 50 ثانية دون الحاجة إلى التحديث في درجات الحرارة القياسية. يمكن لـ 90٪ تخزين البيانات لمدة 10 ثوانٍ ، و 99٪ لمدة ثلاث ثوانٍ ، و 99.9٪ لمدة ثانية واحدة.
لسوء الحظ ، تحتاج بعض القيم المتطرفة إلى التحديث كثيرًا. للسماح حتى بأسوأ السيناريوهات ، تكون أوقات تحديث الذاكرة منخفضة. يضمن هذا الخيار عدم فقد أي بيانات على الإطلاق ، ولكنه يؤثر أيضًا على استخدام الطاقة والأداء.
اقترح بعض الباحثين طرقًا بديلة لتحليل خلايا ذاكرة الوصول العشوائي وتثبيتها ويفضلون استخدام تلك ذات أوقات تسوس أفضل. سيؤدي ذلك إلى تحسين استخدام الطاقة ، وهو مفيد بشكل خاص في الأجهزة التي تعمل بالبطاريات منخفضة الطاقة. ومع ذلك ، فإنه سيؤدي أيضًا إلى مستويات متغيرة من أداء ذاكرة الوصول العشوائي.
بالإضافة إلى ذلك ، يجب مراعاة التغيير في وقت الاضمحلال بناءً على درجة الحرارة. والأسوأ من ذلك أن بعض الخلايا تفقد أداء الاحتفاظ بالشحن أحيانًا ، مما يعني الاعتماد على ذلك قد ينتج عن الإفراط في تناوله في بعض الأحيان أن تكون خلية ذاكرة جيدة مفترضة سيئة ، مما يتطلب إعادة إنشاء منتظمة.
استنتاج
دورة التحديث هي العملية في وحدات DRAM التي يتم من خلالها تحديث خلايا الذاكرة. هذا ضروري لأن تصميم الدوائر للذاكرة الحيوية ينتج عنه تضاؤل الشحنة. تحديث خلايا الذاكرة بانتظام يمنع فقدان البيانات. لا يحتاج SRAM إلى التحديث لأن تصميم دائرته لا يؤدي إلى استنزاف الشحن.
ملحوظة: قد تشير دورة التحديث أيضًا إلى التحديث المنتظم لجهاز المستخدم أو المؤسسة.