Nel tuo computer, ci sono probabilmente due tipi di memoria di classe RAM. Solo uno è indicato come RAM: la memoria di sistema o la RAM di sistema. Questa classe di RAM è chiamata DRAM. In questa classe, potresti anche avere alcuni SSD con DRAM integrata. Anche la VRAM su una scheda grafica è un sottoinsieme della DRAM. Avrai un diverso tipo di RAM sulla CPU effettiva e la GPU muore da sola. La SRAM viene utilizzata per le cache integrate.
La SRAM è veloce. Tuttavia, non è particolarmente denso in termini di gigabyte per centimetro quadrato, il che contribuisce anche al suo prezzo elevato. La DRAM è più lenta. Tuttavia, ha una densità di archiviazione molto più elevata ed è molto più economico. Per questo motivo, la SRAM viene utilizzata in piccole quantità sui die del processore come memoria ad alta velocità e la DRAM viene utilizzata per pool di memoria più grandi come quelli descritti sopra.
La distinzione tra SRAM e DRAM è evidente nella loro struttura effettiva. La SRAM utilizza da quattro a sei transistor, mentre la DRAM utilizza un singolo transistor e un condensatore. È qui che entra in gioco il confronto della densità di archiviazione. Ci sono semplicemente meno parti nella DRAM, rendendo ogni cella di memoria più piccola.
Le differenze di design hanno un altro effetto, tuttavia, uno abbastanza grande da essere il fattore di denominazione titolare dei due. La S in SRAM sta per Static, mentre la D in DRAM sta per Dynamic. Ciò rappresenta che la SRAM può conservare i suoi contenuti indefinitamente, mentre la DRAM deve essere aggiornata regolarmente.
Nota: Ciò presuppone che sia disponibile un'alimentazione costante. La SRAM è ancora una memoria volatile e, in caso di interruzione dell'alimentazione, perderà i dati in essa contenuti. Proprio come la DRAM.
Che cos'è un aggiornamento della memoria?
L'architettura a livello di circuito della DRAM significa che la carica di una cella di memoria decade nel tempo. Ogni cella di memoria deve essere aggiornata regolarmente per consentire alla DRAM di archiviare i dati per lunghi periodi. Ci sono un paio di cose essenziali da sapere su questo. Il primo è che non è possibile accedere alla memoria durante l'aggiornamento. Ciò significa anche che le prestazioni possono essere limitate dalla frequenza con cui è necessario aggiornare le celle DRAM.
Generalmente, le celle DRAM vengono aggiornate ogni 64 millisecondi, anche se questo si dimezza alle alte temperature. Ogni riga di celle viene aggiornata in modo indipendente per evitare che ciò accada tutto in una volta, causando un significativo singhiozzo ogni 64 millisecondi.
Abilmente, il controller di memoria calcola anche i cicli di aggiornamento in modo che si verifichino mentre il modulo RAM fa altre cose che gli impediscono di leggere o scrivere la memoria, come la trasmissione dei dati di lettura. Per fortuna, la quantità di tempo necessaria per aggiornare una cella è piccola, generalmente 75 o 120 nanosecondi. Ciò significa che un chip DRAM impiega dallo 0,4% al 5% circa del suo tempo per eseguire un'operazione di aggiornamento.
Come aggiornare la DRAM
Quello che potresti non sapere sulla lettura dei dati dalla DRAM è che è distruttivo. La lettura dei dati dalle celle di memoria distrugge quei dati. Per nasconderlo all'utente, ogni operazione di lettura legge e trasmette i dati e riscrive gli stessi dati nella cella di memoria in un'azione chiamata precarica. Sfortunatamente, non è possibile fare affidamento sugli eventi di lettura standard per raggiungere ogni riga DRAM utilizzata, quindi è necessaria un'operazione di aggiornamento specifica.
L'operazione di aggiornamento non è così complessa. Infatti, poiché cerca di aggiornare un'intera riga in una volta, anziché leggere una colonna specifica nella riga, anche il segnale per aggiornare una riga è più piccolo ed efficiente. Il processo di aggiornamento legge i dati negli amplificatori di rilevamento e li riporta direttamente nelle celle anziché nei buffer di uscita relativamente lenti.
Tutto questo avviene automaticamente. Il controller di memoria gestisce tutto senza che la CPU ne sia a conoscenza.
Valori anomali
La carica della DRAM decade, ma la ricerca ha dimostrato che la velocità varia notevolmente tra le celle DRAM, anche su un singolo chip. La percentuale più alta circa potrebbe essere in grado di conservare i propri dati per un massimo di 50 secondi senza bisogno di un aggiornamento a temperature standard. Il 90% può memorizzare i dati per 10 secondi, il 99% per tre secondi e il 99,9% per un secondo.
Sfortunatamente, alcuni valori anomali devono essere aggiornati molto più spesso. Per consentire anche gli scenari peggiori, i tempi di aggiornamento della DRAM sono bassi. Questa scelta garantisce che nessun dato venga mai perso, ma influisce anche sul consumo energetico e sulle prestazioni.
Alcuni ricercatori hanno proposto metodi alternativi per analizzare e raggruppare le celle RAM e preferiscono utilizzare quelle con tempi di decadimento migliori. Ciò porterebbe a un migliore utilizzo dell'energia, particolarmente utile su dispositivi alimentati a batteria a bassa potenza. Tuttavia, porterebbe anche a livelli variabili di prestazioni della RAM.
Inoltre, si dovrebbe tenere conto della variazione del tempo di decadimento in base alla temperatura. Ancora peggio, alcune celle semplicemente perdono occasionalmente le prestazioni di ritenzione della carica, il che significa fare affidamento su questo troppo a volte potrebbe comportare che una presunta buona cella di memoria sia danneggiata, richiedendo un regolare rebin.
Conclusione
Il ciclo di aggiornamento è il processo nei moduli DRAM mediante il quale le celle di memoria vengono aggiornate. Ciò è necessario perché la progettazione del circuito della DRAM provoca il decadimento della carica. L'aggiornamento regolare delle celle di memoria previene la perdita di dati. Non è necessario aggiornare la SRAM poiché il design del suo circuito non comporta un consumo di carica.
Nota: Il ciclo di aggiornamento può anche riferirsi all'aggiornamento regolare dell'hardware da parte di un utente o di un'organizzazione.