Számítógépében valószínűleg kétféle RAM osztályú memória található. Csak egyet nevezünk RAM-nak: a rendszermemóriát vagy a rendszer RAM-ot. A RAM ezen osztályát DRAM-nak hívják. Ebben az osztályban néhány integrált DRAM-mal rendelkező SSD-meghajtó is lehet. A grafikus kártyán lévő VRAM szintén a DRAM egy részhalmaza. Más típusú RAM-ja lesz a tényleges CPU-n, és a GPU önmagában hal meg. Az SRAM-ot a gyorsítótárak számára használják.
Az SRAM gyors. Gigabájt/négyzetcentiméterben viszont nem különösebben sűrű, ami szintén hozzájárul a magas árához. A DRAM lassabb. Azonban sokkal nagyobb a tárolási sűrűsége, és sokkal olcsóbb. Emiatt az SRAM-ot kis mennyiségben használják a processzorlemezeken nagy sebességű memóriaként, a DRAM-ot pedig nagyobb memóriakészletekhez, mint például a fent leírtak.
Az SRAM és a DRAM közötti különbség nyilvánvaló szerkezetükben. Az SRAM négy-hat tranzisztort használ, míg a DRAM egyetlen tranzisztort és egy kondenzátort. Itt jön a képbe a tárolási sűrűség összehasonlítása. Egyszerűen kevesebb alkatrész van a DRAM-ban, így minden memóriacella kisebb.
A tervezési különbségeknek van egy másik hatása is, amely elég nagy ahhoz, hogy a kettő névadója legyen. Az SRAM-ban az S a Static, míg a D a DRAM-ban a Dynamic-ot jelenti. Ez azt jelenti, hogy az SRAM korlátlan ideig megőrizheti a tartalmát, míg a DRAM-ot rendszeresen frissíteni kell.
Jegyzet: Ez azt feltételezi, hogy állandó tápellátás áll rendelkezésre. Az SRAM továbbra is ingadozó memória, és ha az áramellátás megszakad, elveszíti a tárolt adatokat. Pont mint a DRAM.
Mi az a memóriafrissítés?
A DRAM áramköri szintű architektúrája azt jelenti, hogy a memóriacella töltése idővel csökken. Minden memóriacellát rendszeresen frissíteni kell, hogy a DRAM hosszú ideig tárolhassa az adatokat. Néhány lényeges dolgot tudni kell ezzel kapcsolatban. Az első az, hogy a memória nem érhető el frissítés közben. Ez azt is jelenti, hogy a teljesítményt korlátozhatja, hogy milyen gyakran kell frissíteni a DRAM-cellákat.
Általában a DRAM-cellák 64 ezredmásodpercenként frissülnek, bár ez magas hőmérsékleten a felére csökken. A cellák minden sora egymástól függetlenül frissül, hogy ez ne történjen meg egyszerre, és 64 ezredmásodpercenként jelentős akadozást okoz.
A memóriavezérlő okosan időzíti a frissítési ciklusokat is, miközben a RAM-modul egyéb olyan dolgokat is végrehajt, amelyek megakadályozzák a memória olvasását vagy írását, például olvasott adatok továbbítását. Szerencsére a cella frissítéséhez szükséges idő kicsi, általában 75 vagy 120 nanoszekundum. Ez azt jelenti, hogy egy DRAM-chip ideje nagyjából 0,4-5%-át tölti a frissítési művelet végrehajtásával.
A DRAM frissítése
Amit nem tudhat a DRAM-ból történő adatolvasásról, az az, hogy romboló hatású. Az adatok olvasása a memóriacellákból megsemmisíti ezeket az adatokat. Hogy ezt elrejtse a felhasználó elől, minden olvasási művelet beolvassa és továbbítja az adatokat, és ugyanazokat az adatokat visszaírja a memóriacellába előtöltésnek nevezett műveletben. Sajnos a szabványos olvasási eseményekre nem lehet számítani, hogy minden használt DRAM-sort elérjenek, ezért speciális frissítési műveletre van szükség.
A frissítési művelet nem olyan bonyolult. Valójában, mivel egy egész sort szeretne egyszerre frissíteni, ahelyett, hogy egy adott oszlopot olvasna a sorban, a sor frissítésének jele is kisebb és hatékonyabb. A frissítési folyamat az adatokat a szenzoros erősítőkbe olvassa be, és egyenesen vissza a cellákba, nem pedig a viszonylag lassú kimeneti pufferekbe.
Mindez automatikusan történik. A memóriavezérlő kezeli mindezt anélkül, hogy a CPU tudatában lenne.
Outliers
A DRAM töltése csökken, de a kutatások kimutatták, hogy a sebesség vadul eltér a DRAM cellák között, még egyetlen chipen is. A felső százalék körülbelül 50 másodpercig képes megőrizni adatait anélkül, hogy normál hőmérsékleten frissítésre lenne szüksége. Az adatok 90%-a 10 másodpercig, 99%-a három másodpercig, 99,9%-a pedig egy másodpercig képes tárolni az adatokat.
Sajnos egyes kiugró értékeket sokkal gyakrabban kell frissíteni. A legrosszabb forgatókönyvek figyelembevétele érdekében a DRAM frissítési ideje alacsony. Ez a választás biztosítja, hogy soha ne vesszenek el adatok, de hatással van az energiafogyasztásra és a teljesítményre is.
Egyes kutatók alternatív módszereket javasoltak a RAM-cellák elemzésére és összekapcsolására, és inkább a jobb lecsengési idővel rendelkezőket használják. Ez jobb energiafelhasználáshoz vezetne, különösen hasznos az alacsony fogyasztású akkumulátoros eszközökön. Ez azonban változó szintű RAM-teljesítményhez is vezetne.
Ezen túlmenően a hőmérséklet függvényében a bomlási idő változását is figyelembe kell venni. Még rosszabb, hogy egyes cellák időnként egyszerűen elveszítik a töltésmegtartási teljesítményt, ami azt jelenti, hogy erre hagyatkoznak túl sok néha azt eredményezheti, hogy egy feltételezett jó memóriacella rossz, és rendszeres újratelepítést igényel.
Következtetés
A frissítési ciklus a DRAM-modulokban az a folyamat, amellyel a memóriacellák frissülnek. Erre azért van szükség, mert a DRAM áramköri kialakítása töltéscsökkenést eredményez. A memóriacellák rendszeres frissítése megakadályozza az adatvesztést. Az SRAM-ot nem kell frissíteni, mivel az áramkör kialakítása nem eredményez töltéslemerülést.
Jegyzet: A frissítési ciklus utalhat a felhasználó vagy szervezet rendszeres hardverfrissítésére is.