W twoim komputerze prawdopodobnie są dwa typy pamięci RAM. Tylko jedna jest określana jako RAM: pamięć systemowa lub systemowa pamięć RAM. Ta klasa pamięci RAM nazywa się DRAM. W tej klasie możesz mieć również niektóre dyski SSD ze zintegrowaną pamięcią DRAM. VRAM na karcie graficznej jest również podzbiorem DRAM. Będziesz mieć inny rodzaj pamięci RAM na samym procesorze i procesorze graficznym. SRAM jest używany do pamięci podręcznych na matrycy.
SRAM jest szybki. Nie jest jednak szczególnie gęsty pod względem gigabajtów na centymetr kwadratowy, co również przyczynia się do jego wysokiej ceny. DRAM jest wolniejszy. Ma jednak znacznie większą gęstość przechowywania i jest znacznie tańszy. Z tego powodu SRAM jest używana w małych ilościach na matrycach procesora jako pamięć o dużej szybkości, a DRAM jest używana do większych pul pamięci, takich jak te opisane powyżej.
Różnica między SRAM i DRAM jest widoczna w ich rzeczywistej strukturze. SRAM wykorzystuje od czterech do sześciu tranzystorów, podczas gdy DRAM wykorzystuje pojedynczy tranzystor i kondensator. W tym miejscu pojawia się porównanie gęstości przechowywania. W DRAM jest po prostu mniej części, przez co każda komórka pamięci jest mniejsza.
Różnice w projekcie mają jednak inny efekt, wystarczająco duży, aby być tytularnym czynnikiem nazewnictwa tych dwóch. S w SRAM oznacza Static, a D w DRAM oznacza Dynamic. Oznacza to, że SRAM może przechowywać swoją zawartość w nieskończoność, podczas gdy DRAM musi być regularnie odświeżany.
Notatka: Zakłada się, że dostępne jest stałe zasilanie. SRAM jest nadal pamięcią ulotną, a jeśli nastąpi utrata zasilania, utraci dane, które przechowuje. Podobnie jak DRAM.
Co to jest odświeżanie pamięci?
Architektura DRAM na poziomie obwodu oznacza, że ładunek komórki pamięci zanika z czasem. Każda komórka pamięci musi być regularnie odświeżana, aby pamięć DRAM mogła przechowywać dane przez długi czas. Jest kilka podstawowych rzeczy, które należy o tym wiedzieć. Po pierwsze, nie można uzyskać dostępu do pamięci podczas odświeżania. Oznacza to również, że wydajność może być ograniczona przez częstotliwość odświeżania komórek DRAM.
Ogólnie komórki DRAM są odświeżane co 64 milisekundy, choć w wysokich temperaturach zmniejsza się to o połowę. Każdy wiersz komórek jest odświeżany niezależnie, aby zapobiec temu wszystkiemu naraz, powodując znaczną czkawkę co 64 milisekundy.
W sprytny sposób kontroler pamięci odmierza również czas cykli odświeżania, podczas gdy moduł pamięci RAM wykonuje inne czynności, które uniemożliwiają mu odczytywanie lub zapisywanie pamięci, takie jak przesyłanie odczytanych danych. Na szczęście czas potrzebny na odświeżenie komórki jest niewielki, zwykle 75 lub 120 nanosekund. Oznacza to, że układ DRAM spędza około 0,4% do 5% swojego czasu na wykonywanie operacji odświeżania.
Jak odświeżyć pamięć DRAM
Czego możesz nie wiedzieć o odczytywaniu danych z DRAM to to, że jest to destrukcyjne. Odczytywanie danych z komórek pamięci niszczy te dane. Aby ukryć to przed użytkownikiem, każda operacja odczytu odczytuje i przesyła dane oraz zapisuje te same dane z powrotem do komórki pamięci w akcji zwanej precharge. Niestety, nie można liczyć na to, że standardowe zdarzenia odczytu trafią w każdy używany wiersz DRAM, więc potrzebna jest określona operacja odświeżania.
Operacja odświeżania nie jest tak złożona. W rzeczywistości, ponieważ stara się odświeżyć cały wiersz na raz, zamiast czytać określoną kolumnę w wierszu, sygnał do odświeżenia wiersza jest również mniejszy i bardziej wydajny. Proces odświeżania odczytuje dane do wzmacniaczy czujnikowych i bezpośrednio z powrotem do komórek, a nie do stosunkowo wolnych buforów wyjściowych.
Wszystko to dzieje się automatycznie. Kontroler pamięci zarządza tym wszystkim bez wiedzy procesora.
Odstające
Ładunek DRAM zanika, ale badania wykazały, że szybkość różni się znacznie między komórkami DRAM, nawet na jednym chipie. Około górny procent może być w stanie przechowywać swoje dane do 50 sekund bez konieczności odświeżania w standardowych temperaturach. 90% może przechowywać dane przez 10 sekund, 99% przez trzy sekundy, a 99,9% przez jedną sekundę.
Niestety, niektóre odstające elementy wymagają odświeżania znacznie częściej. Aby uwzględnić nawet najgorsze scenariusze, czasy odświeżania DRAM są niskie. Ten wybór gwarantuje, że żadne dane nigdy nie zostaną utracone, ale ma również wpływ na zużycie energii i wydajność.
Niektórzy badacze zaproponowali alternatywne metody analizy i segregowania komórek pamięci RAM i wolą używać tych o lepszych czasach rozpadu. Prowadziłoby to do lepszego zużycia energii, co jest szczególnie przydatne w przypadku urządzeń zasilanych bateryjnie o niskim poborze mocy. Prowadziłoby to jednak również do zmiennych poziomów wydajności pamięci RAM.
Dodatkowo należałoby uwzględnić zmianę czasu rozpadu na podstawie temperatury. Co gorsza, niektóre ogniwa po prostu czasami tracą wydajność utrzymywania ładunku, co oznacza poleganie na tym zbyt duża ilość może czasami spowodować, że przypuszczalnie dobra komórka pamięci będzie zła, wymagając regularnego ponownego binowania.
Wniosek
Cykl odświeżania to proces w modułach DRAM, w którym komórki pamięci są odświeżane. Jest to konieczne, ponieważ konstrukcja obwodu DRAM powoduje zanik ładunku. Regularne odświeżanie komórek pamięci zapobiega utracie danych. SRAM nie musi być odświeżany, ponieważ jego konstrukcja obwodu nie powoduje rozładowania ładunku.
Notatka: Cykl odświeżania może również odnosić się do regularnej aktualizacji sprzętu przez użytkownika lub organizację.