В вашем компьютере, вероятно, есть два типа памяти класса RAM. Только один называется оперативной памятью: системная память или системная оперативная память. Этот класс оперативной памяти называется DRAM. В этом классе у вас также могут быть твердотельные накопители со встроенной памятью DRAM. VRAM на видеокарте также является подмножеством DRAM. У вас будет другой тип ОЗУ на самом процессоре и графическом процессоре. SRAM используется для встроенных кэшей.
SRAM работает быстро. Однако он не отличается особой плотностью по гигабайтам на квадратный сантиметр, что также способствует его высокой цене. DRAM медленнее. Однако он имеет гораздо более высокую плотность хранения и намного дешевле. По этой причине SRAM используется в небольших количествах на кристаллах процессора в качестве высокоскоростной памяти, а DRAM используется для больших пулов памяти, подобных описанным выше.
Различие между SRAM и DRAM очевидно в их фактической структуре. В SRAM используется от четырех до шести транзисторов, а в DRAM — один транзистор и конденсатор. Вот здесь и начинается сравнение плотности хранения. В DRAM просто меньше частей, что делает каждую ячейку памяти меньше.
Однако различия в дизайне имеют еще один эффект, достаточно большой, чтобы стать основным фактором именования двух. S в SRAM означает Static, а D в DRAM означает Dynamic. Это означает, что SRAM может хранить свое содержимое бесконечно долго, в то время как DRAM необходимо регулярно обновлять.
Примечание: Это предполагает наличие постоянного источника питания. SRAM по-прежнему является энергозависимой памятью, и при отключении питания она потеряет хранящиеся в ней данные. Так же, как DRAM.
Что такое обновление памяти?
Архитектура DRAM на уровне схемы означает, что заряд ячейки памяти со временем уменьшается. Каждая ячейка памяти должна регулярно обновляться, чтобы DRAM могла хранить данные в течение длительного времени. Есть несколько важных вещей, которые нужно знать об этом. Во-первых, доступ к памяти во время обновления невозможен. Это также означает, что производительность может быть ограничена частотой обновления ячеек DRAM.
Как правило, ячейки DRAM обновляются каждые 64 миллисекунды, хотя при высоких температурах этот показатель уменьшается вдвое. Каждая строка ячеек обновляется независимо, чтобы это не происходило одновременно, вызывая значительный сбой каждые 64 миллисекунды.
Умело контроллер памяти также синхронизирует циклы обновления, в то время как модуль ОЗУ выполняет другие действия, препятствующие чтению или записи памяти, например, передачу прочитанных данных. К счастью, время, необходимое для обновления ячейки, невелико, обычно 75 или 120 наносекунд. Это означает, что чип DRAM тратит примерно от 0,4% до 5% своего времени на операцию обновления.
Как обновить DRAM
Чего вы можете не знать о чтении данных из DRAM, так это того, что это разрушительно. Чтение данных из ячеек памяти уничтожает эти данные. Чтобы скрыть это от пользователя, каждая операция чтения считывает и передает данные и записывает те же данные обратно в ячейку памяти в действии, называемом предварительной зарядкой. К сожалению, нельзя полагаться на стандартные события чтения для обращения к каждой используемой строке DRAM, поэтому требуется специальная операция обновления.
Операция обновления не такая сложная. На самом деле, поскольку он пытается обновить сразу всю строку, а не читать конкретный столбец в строке, сигнал для обновления строки также меньше и эффективнее. Процесс обновления считывает данные в усилители считывания и обратно прямо в ячейки, а не в сравнительно медленные буферы вывода.
Все это происходит автоматически. Контроллер памяти управляет всем этим без ведома процессора.
Выбросы
Заряд DRAM действительно снижается, но исследования показали, что скорость сильно различается между ячейками DRAM, даже на одном чипе. Верхний процент или около того может хранить свои данные до 50 секунд без необходимости обновления при стандартных температурах. 90% могут хранить данные в течение 10 секунд, 99% — в течение трех секунд и 99,9% — в течение одной секунды.
К сожалению, некоторые выбросы нужно обновлять гораздо чаще. Чтобы учесть даже наихудшие сценарии, время обновления DRAM невелико. Этот выбор гарантирует, что никакие данные никогда не будут потеряны, но он также влияет на энергопотребление и производительность.
Некоторые исследователи предложили альтернативные методы анализа и бинирования ячеек оперативной памяти и предпочитают использовать те, у которых лучшее время распада. Это приведет к улучшению энергопотребления, особенно полезно для маломощных устройств с батарейным питанием. Однако это также привело бы к различным уровням производительности ОЗУ.
Кроме того, необходимо учитывать изменение времени затухания в зависимости от температуры. Хуже того, некоторые аккумуляторы просто время от времени теряют характеристики удержания заряда, что означает, что они полагаются на это. слишком много иногда может привести к тому, что предполагаемая хорошая ячейка памяти станет плохой, что потребует регулярного повторного объединения.
Вывод
Цикл обновления — это процесс в модулях DRAM, посредством которого обновляются ячейки памяти. Это необходимо, потому что схемотехника DRAM приводит к распаду заряда. Регулярное обновление ячеек памяти предотвращает потерю данных. SRAM не нужно обновлять, так как ее схемотехника не приводит к утечке заряда.
Примечание: Цикл обновления может также относиться к регулярному обновлению оборудования пользователем или организацией.