Jūsu datorā, iespējams, ir divu veidu RAM klases atmiņa. Tikai viens tiek saukts par RAM: sistēmas atmiņa vai sistēmas RAM. Šo RAM klasi sauc par DRAM. Šajā klasē jums var būt arī daži SSD ar integrētu DRAM. Grafikas kartes VRAM ir arī DRAM apakškopa. Jums būs cita veida RAM faktiskajā CPU, un pats GPU nomirst. SRAM tiek izmantota kešatmiņām.
SRAM ir ātrs. Tomēr tas nav īpaši blīvs gigabaitos uz kvadrātcentimetru, kas arī veicina tā augsto cenu. DRAM ir lēnāks. Tomēr tam ir daudz lielāks uzglabāšanas blīvums un tas ir daudz lētāks. Šī iemesla dēļ SRAM tiek izmantota nelielos daudzumos procesora uzliktņiem kā ātrgaitas atmiņa, un DRAM tiek izmantota lielākiem atmiņas fondiem, piemēram, iepriekš aprakstītajiem.
Atšķirība starp SRAM un DRAM ir acīmredzama to faktiskajā struktūrā. SRAM izmanto četrus līdz sešus tranzistorus, savukārt DRAM izmanto vienu tranzistoru un kondensatoru. Šeit tiek izmantots uzglabāšanas blīvuma salīdzinājums. Vienkārši DRAM ir mazāk detaļu, padarot katru atmiņas šūnu mazāku.
Dizaina atšķirībām ir vēl viens efekts, taču viens ir pietiekami liels, lai būtu abu nominālais nosaukšanas faktors. S SRAM apzīmē Static, bet D DRAM apzīmē Dynamic. Tas nozīmē, ka SRAM saturs var saglabāties bezgalīgi, savukārt DRAM ir regulāri jāatsvaidzina.
Piezīme: Tas pieņem, ka ir pieejama pastāvīga strāvas padeve. SRAM joprojām ir nepastāvīga atmiņa, un, ja tiek zaudēta jauda, tā zaudēs tajā esošos datus. Tāpat kā DRAM.
Kas ir atmiņas atsvaidzināšana?
DRAM shēmas līmeņa arhitektūra nozīmē, ka atmiņas šūnas lādiņš laika gaitā samazinās. Katra atmiņas šūna ir regulāri jāatsvaidzina, lai DRAM varētu uzglabāt datus ilgu laiku. Par to ir jāzina dažas būtiskas lietas. Pirmais ir tas, ka atsvaidzināšanas laikā atmiņai nevar piekļūt. Tas arī nozīmē, ka veiktspēju var ierobežot tas, cik bieži DRAM šūnas ir jāatsvaidzina.
Parasti DRAM šūnas tiek atsvaidzinātas ik pēc 64 milisekundēm, lai gan augstā temperatūrā tas samazinās uz pusi. Katra šūnu rinda tiek atsvaidzināta neatkarīgi, lai tas nenotiktu uzreiz, izraisot ievērojamas žagas ik pēc 64 milisekundēm.
Atmiņas kontrolleris gudri nosaka arī atsvaidzināšanas ciklus, kamēr RAM modulis veic citas darbības, kas neļauj tam nolasīt vai ierakstīt atmiņu, piemēram, pārsūta lasītos datus. Par laimi, šūnas atsvaidzināšanai nepieciešamais laiks ir mazs, parasti 75 vai 120 nanosekundes. Tas nozīmē, ka DRAM mikroshēma pavada aptuveni 0,4% līdz 5% sava laika, veicot atsvaidzināšanas darbību.
Kā atsvaidzināt DRAM
Tas, ko jūs, iespējams, nezināt par datu lasīšanu no DRAM, ir tas, ka tas ir destruktīvs. Nolasot datus no atmiņas šūnām, šie dati tiek iznīcināti. Lai to paslēptu no lietotāja, katra lasīšanas darbība nolasa un pārsūta datus un ieraksta tos pašus datus atpakaļ atmiņas šūnā, ko sauc par priekšlādēšanu. Diemžēl nevar paļauties uz standarta lasīšanas notikumiem, lai tie sasniegtu katru izmantoto DRAM rindu, tāpēc ir nepieciešama īpaša atsvaidzināšanas darbība.
Atsvaidzināšanas darbība nav tik sarežģīta. Faktiski, tā kā tā cenšas uzreiz atsvaidzināt visu rindu, nevis nolasīt konkrētu kolonnu rindā, signāls rindas atsvaidzināšanai ir arī mazāks un efektīvāks. Atsvaidzināšanas process nolasa datus sensoru pastiprinātājos un tieši atpakaļ šūnās, nevis salīdzinoši lēnajos izvades buferos.
Tas viss notiek automātiski. Atmiņas kontrolleris to visu pārvalda, centrālajam procesoram par to nezinot.
Ārpuses
DRAM uzlāde samazinās, taču pētījumi ir parādījuši, ka ātrums ievērojami atšķiras starp DRAM šūnām pat vienā mikroshēmā. Apmēram augstākie procenti var glabāt savus datus līdz 50 sekundēm bez nepieciešamības atsvaidzināt standarta temperatūrā. 90% var saglabāt datus 10 sekundes, 99% trīs sekundes un 99,9% vienu sekundi.
Diemžēl dažas novirzes ir jāatsvaidzina daudz biežāk. Lai pieļautu pat vissliktākos scenārijus, DRAM atsvaidzināšanas laiks ir mazs. Šī izvēle nodrošina, ka nekad netiek zaudēti dati, taču tā ietekmē arī enerģijas patēriņu un veiktspēju.
Daži pētnieki ir ierosinājuši alternatīvas metodes RAM šūnu analīzei un savienošanai un dod priekšroku tām, kurām ir labāks sabrukšanas laiks. Tas uzlabotu enerģijas patēriņu, jo īpaši noderēs ierīcēs, kas darbināmas ar zemu jaudu. Tomēr tas arī novestu pie mainīga RAM veiktspējas līmeņa.
Turklāt būtu jāņem vērā sabrukšanas laika izmaiņas, pamatojoties uz temperatūru. Vēl sliktāk, dažas šūnas vienkārši laiku pa laikam zaudē uzlādes saglabāšanas veiktspēju, kas nozīmē paļauties uz to pārāk daudz dažkārt var novest pie tā, ka domājams, ka laba atmiņas šūna ir slikta, tāpēc ir nepieciešama regulāra atkārtota savienošana.
Secinājums
Atsvaidzināšanas cikls ir process DRAM moduļos, ar kuru palīdzību tiek atsvaidzinātas atmiņas šūnas. Tas ir nepieciešams, jo DRAM shēmas dizains izraisa lādiņa samazināšanos. Regulāra atmiņas šūnu atsvaidzināšana novērš datu zudumu. SRAM nav jāatsvaidzina, jo tās shēmas dizains neizraisa uzlādes aizplūšanu.
Piezīme: Atsvaidzināšanas cikls var attiekties arī uz lietotāja vai organizācijas regulāru aparatūras atjaunināšanu.