Tietokoneessasi on todennäköisesti kahden tyyppisiä RAM-luokan muistia. Vain yhtä kutsutaan RAM-muistiksi: järjestelmämuistiksi tai järjestelmän RAM-muistiksi. Tätä RAM-luokkaa kutsutaan DRAM-muistiksi. Tässä luokassa sinulla voi olla myös joitain SSD-levyjä, joissa on integroitu DRAM. Näytönohjaimen VRAM on myös DRAMin osajoukko. Sinulla on erityyppinen RAM todellisessa prosessorissa ja GPU kuolee itse. SRAM-muistia käytetään välimuistiin.
SRAM on nopea. Se ei kuitenkaan ole erityisen tiheä gigatavuina neliösenttimetrillä mitattuna, mikä myös vaikuttaa sen korkeaan hintaan. DRAM on hitaampi. Sillä on kuitenkin paljon suurempi tallennustiheys ja se on paljon halvempi. Tästä syystä SRAM-muistia käytetään pieniä määriä prosessorin meistillä nopeana muistina, ja DRAMia käytetään suurempiin muistipankkeihin, kuten yllä kuvattuihin.
SRAM: n ja DRAM: n välinen ero on ilmeinen niiden todellisessa rakenteessa. SRAM käyttää neljästä kuuteen transistoria, kun taas DRAM käyttää yhtä transistoria ja kondensaattoria. Tässä tulee esiin varastointitiheyden vertailu. DRAMissa on yksinkertaisesti vähemmän osia, mikä tekee jokaisesta muistisolusta pienemmän.
Suunnittelueroilla on kuitenkin toinenkin vaikutus, joka on riittävän suuri ollakseen näiden kahden nimellinen nimeämistekijä. SRAM-kirjain S tarkoittaa Static-kirjainta, kun taas DRAM-muistissa oleva D tarkoittaa dynaamista. Tämä tarkoittaa, että SRAM voi säilyttää sisältönsä loputtomiin, kun taas DRAM on päivitettävä säännöllisesti.
merkintä: Tämä olettaa, että jatkuva virtalähde on käytettävissä. SRAM on edelleen haihtuvaa muistia, ja jos virta katkeaa, se menettää hallussaan olevat tiedot. Aivan kuten DRAM.
Mikä on muistin virkistys?
DRAMin piiritason arkkitehtuuri tarkoittaa, että muistisolun varaus heikkenee ajan myötä. Jokainen muistisolu on päivitettävä säännöllisesti, jotta DRAM voi tallentaa tietoja pitkiä aikoja. Tästä on tiedettävä pari olennaista asiaa. Ensimmäinen on, että muistia ei voi käyttää päivityksen aikana. Tämä tarkoittaa myös, että suorituskykyä voi rajoittaa se, kuinka usein DRAM-solut tarvitsevat virkistystä.
Yleensä DRAM-solut päivitetään 64 millisekunnin välein, vaikka tämä puolittuu korkeissa lämpötiloissa. Jokainen solurivi päivitetään itsenäisesti, jotta tämä ei tapahdu kerralla, mikä aiheuttaa merkittävän hikan 64 millisekunnin välein.
Muistiohjain myös ajoittaa päivitysjaksot älykkäästi, kun RAM-moduuli tekee muita asioita, jotka estävät sitä lukemasta tai kirjoittamasta muistia, kuten lähettämästä luettua dataa. Onneksi solun päivittämiseen tarvittava aika on pieni, yleensä 75 tai 120 nanosekuntia. Tämä tarkoittaa, että DRAM-siru käyttää noin 0,4–5 % ajastaan päivitystoiminnon suorittamiseen.
Kuinka päivittää DRAM
Mitä et ehkä tiedä DRAM-tietojen lukemisesta, on se, että se on tuhoisaa. Tietojen lukeminen muistisoluista tuhoaa tiedot. Tämän piilottamiseksi käyttäjältä jokainen lukutoiminto lukee ja lähettää tiedot ja kirjoittaa saman datan takaisin muistisoluun toiminnolla, jota kutsutaan esilataukseksi. Valitettavasti tavallisten lukutapahtumien ei voida luottaa osuvan jokaiselle käytetylle DRAM-riville, joten tarvitaan erityinen päivitystoiminto.
Päivitystoiminto ei ole niin monimutkainen. Itse asiassa, koska se pyrkii päivittämään koko rivin kerralla sen sijaan, että lukisi tietyn rivin sarakkeen, signaali rivin päivittämisestä on myös pienempi ja tehokkaampi. Päivitysprosessi lukee tiedot sensorivahvistimiin ja suoraan takaisin soluihin suhteellisen hitaiden lähtöpuskureiden sijaan.
Kaikki tämä tapahtuu automaattisesti. Muistiohjain hallitsee kaikkea ilman, että CPU on tietoinen siitä.
Outliers
DRAM-varaus heikkenee, mutta tutkimukset ovat osoittaneet, että nopeus vaihtelee villisti DRAM-solujen välillä, jopa yhdellä sirulla. Ylin prosentti saattaa pystyä säilyttämään tietonsa jopa 50 sekuntia ilman päivittämistä vakiolämpötiloissa. 90 % voi tallentaa tietoja 10 sekuntia, 99 % kolme sekuntia ja 99,9 % yhden sekunnin.
Valitettavasti joitakin poikkeavia arvoja on päivitettävä paljon useammin. DRAM-päivitysajat ovat lyhyitä, jotta pahimmillaankin olisi mahdollista. Tällä valinnalla varmistetaan, ettei tietoja koskaan menetetä, mutta se vaikuttaa myös virrankulutukseen ja suorituskykyyn.
Jotkut tutkijat ovat ehdottaneet vaihtoehtoisia menetelmiä RAM-solujen analysoimiseksi ja yhdistämiseksi ja käyttävät mieluummin niitä, joilla on parempi vaimenemisaika. Tämä johtaisi parempaan virrankulutukseen, mikä on erityisen hyödyllistä vähätehoisissa akkukäyttöisissä laitteissa. Se johtaisi kuitenkin myös vaihteleviin RAM-suorituskykyihin.
Lisäksi lämpötilaan perustuva vaimenemisajan muutos olisi otettava huomioon. Vielä pahempaa on, että jotkin solut yksinkertaisesti menettävät ajoittain varauksenpidätyskyvyn, mikä tarkoittaa, että ne luottavat tähän liian paljon voi joskus johtaa siihen, että oletettu hyvä muistisolu on huono ja vaatii säännöllistä uudelleensidontaa.
Johtopäätös
Päivitysjakso on DRAM-moduuleissa oleva prosessi, jolla muistisolut päivitetään. Tämä on välttämätöntä, koska DRAMin piirisuunnittelu johtaa varauksen heikkenemiseen. Muistisolujen säännöllinen päivittäminen estää tietojen katoamisen. SRAM-muistia ei tarvitse päivittää, koska sen piirisuunnittelu ei johda latauksen tyhjenemiseen.
merkintä: Päivitysjakso voi tarkoittaa myös käyttäjän tai organisaation säännöllistä laitteiston päivittämistä.