Op uw computer zijn er waarschijnlijk twee soorten RAM-klassegeheugen. Slechts één wordt RAM genoemd: het systeemgeheugen of systeem-RAM. Deze klasse RAM wordt DRAM genoemd. In deze klasse heb je mogelijk ook enkele SSD's met geïntegreerd DRAM. De VRAM op een grafische kaart is ook een subset van DRAM. Je hebt een ander type RAM op de eigenlijke CPU en GPU sterft zelf. SRAM wordt gebruikt voor on-die caches.
SRAM is snel. Het is echter niet bijzonder compact in termen van gigabytes per vierkante centimeter, wat ook bijdraagt aan de hoge prijs. DRAM is langzamer. Het heeft echter een veel hogere opslagdichtheid en is veel goedkoper. Om deze reden wordt SRAM in kleine hoeveelheden gebruikt op processorchips als snel geheugen, en wordt DRAM gebruikt voor grotere geheugenpools zoals hierboven beschreven.
Het onderscheid tussen SRAM en DRAM is duidelijk in hun feitelijke structuur. SRAM gebruikt vier tot zes transistors, terwijl DRAM een enkele transistor en een condensator gebruikt. Dit is waar de vergelijking van de opslagdichtheid van pas komt. Er zijn simpelweg minder onderdelen in DRAM, waardoor elke geheugencel kleiner wordt.
De ontwerpverschillen hebben echter nog een ander effect, één dat groot genoeg is om de titulaire naamfactor van de twee te zijn. De S in SRAM staat voor Statisch, terwijl de D in DRAM staat voor Dynamisch. Dit betekent dat SRAM de inhoud voor onbepaalde tijd kan behouden, terwijl DRAM regelmatig moet worden vernieuwd.
Opmerking: Dit veronderstelt dat er een constante stroomvoorziening beschikbaar is. SRAM is nog steeds vluchtig geheugen en als de stroom uitvalt, verliest het de gegevens die het bevat. Net als DRAM.
Wat is een geheugenvernieuwing?
De architectuur op circuitniveau van DRAM betekent dat de lading van een geheugencel na verloop van tijd vervalt. Elke geheugencel moet regelmatig worden ververst om DRAM in staat te stellen gegevens gedurende lange perioden op te slaan. Er zijn een paar essentiële dingen om hierover te weten. De eerste is dat het geheugen niet toegankelijk is tijdens het vernieuwen. Dit betekent ook dat de prestaties kunnen worden beperkt door hoe vaak de DRAM-cellen moeten worden ververst.
Over het algemeen worden DRAM-cellen elke 64 milliseconden ververst, hoewel dit bij hoge temperaturen halveert. Elke rij cellen wordt afzonderlijk ververst om te voorkomen dat dit in één keer gebeurt, waardoor elke 64 milliseconden een flinke hapering optreedt.
Slim is dat de geheugencontroller ook verversingscycli laat plaatsvinden, terwijl de RAM-module andere dingen doet die voorkomen dat het geheugen leest of schrijft, zoals het verzenden van leesgegevens. Gelukkig is de hoeveelheid tijd die nodig is om een cel te verversen klein, over het algemeen 75 of 120 nanoseconden. Dit betekent dat een DRAM-chip ongeveer 0,4% tot 5% van zijn tijd besteedt aan het uitvoeren van een verversingsbewerking.
Hoe DRAM te vernieuwen
Wat u misschien niet weet over het lezen van gegevens uit DRAM, is dat het destructief is. Het lezen van gegevens uit de geheugencellen vernietigt die gegevens. Om dit voor de gebruiker te verbergen, leest en verzendt elke leesbewerking de gegevens en schrijft dezelfde gegevens terug naar de geheugencel in actie genaamd precharge. Helaas kan niet worden vertrouwd op standaard leesgebeurtenissen om elke gebruikte DRAM-rij te raken, dus een specifieke verversingsbewerking is nodig.
De verversingsbewerking is niet zo ingewikkeld. Omdat het een hele rij tegelijk wil verversen, in plaats van een specifieke kolom in de rij te lezen, is het signaal om een rij te verversen ook kleiner en efficiënter. Het verversingsproces leest de gegevens in de detectieversterkers en rechtstreeks terug in de cellen in plaats van naar de relatief trage uitgangsbuffers.
Dit gebeurt allemaal automatisch. De geheugencontroller beheert het allemaal zonder dat de CPU zich ervan bewust is.
uitschieters
DRAM-lading vervalt, maar onderzoek heeft aangetoond dat de snelheid enorm varieert tussen DRAM-cellen, zelfs op een enkele chip. Het hoogste percentage of zo kan hun gegevens maximaal 50 seconden vasthouden zonder dat ze bij standaardtemperaturen moeten worden vernieuwd. 90% kan gegevens 10 seconden opslaan, 99% drie seconden en 99,9% één seconde.
Helaas moeten sommige uitbijters veel vaker ververst worden. Om zelfs de worstcasescenario's mogelijk te maken, zijn de DRAM-verversingstijden laag. Deze keuze zorgt er wel voor dat er nooit gegevens verloren gaan, maar heeft ook invloed op het stroomverbruik en de prestaties.
Sommige onderzoekers hebben alternatieve methoden voorgesteld voor het analyseren en weggooien van de RAM-cellen en geven er de voorkeur aan die met betere vervaltijden te gebruiken. Dit zou leiden tot een beter stroomverbruik, vooral handig bij apparaten met een laag vermogen op batterijen. Het zou echter ook leiden tot variabele niveaus van RAM-prestaties.
Bovendien zou rekening moeten worden gehouden met de verandering in vervaltijd op basis van temperatuur. Erger nog, sommige cellen verliezen af en toe de prestaties van het vasthouden van de lading, wat betekent dat u hierop moet vertrouwen te veel kan er soms toe leiden dat een veronderstelde goede geheugencel slecht is en regelmatig opnieuw moet worden opgeslagen.
Conclusie
De verversingscyclus is het proces in DRAM-modules waarmee de geheugencellen worden ververst. Dit is nodig omdat het circuitontwerp van DRAM resulteert in ladingsverval. Het regelmatig verversen van geheugencellen voorkomt gegevensverlies. SRAM hoeft niet te worden ververst, omdat het circuitontwerp niet resulteert in een laadstroom.
Opmerking: Vernieuwingscyclus kan ook verwijzen naar het regelmatig bijwerken van hardware door een gebruiker of organisatie.