V vašem računalniku sta verjetno dve vrsti pomnilnika razreda RAM. Samo eden se imenuje RAM: sistemski pomnilnik ali sistemski RAM. Ta razred RAM-a se imenuje DRAM. V tem razredu imate morda tudi nekaj SSD-jev z vgrajenim DRAM-om. VRAM na grafični kartici je prav tako podnabor DRAM-a. Imeli boste drugačno vrsto RAM-a na dejanskih maticah CPE in GPE. SRAM se uporablja za vgrajene predpomnilnike.
SRAM je hiter. Ni pa posebno zgoščen glede na gigabajte na kvadratni centimeter, kar prispeva tudi k njegovi visoki ceni. DRAM je počasnejši. Vendar ima veliko večjo gostoto shranjevanja in je veliko cenejši. Iz tega razloga se SRAM uporablja v majhnih količinah na procesorskih maticah kot pomnilnik visoke hitrosti, DRAM pa se uporablja za večja pomnilniška področja, kot so zgoraj opisana.
Razlika med SRAM in DRAM je očitna v njuni dejanski strukturi. SRAM uporablja štiri do šest tranzistorjev, DRAM pa en sam tranzistor in kondenzator. Tukaj nastopi primerjava gostote shranjevanja. V DRAM-u je preprosto manj delov, zaradi česar je vsaka pomnilniška celica manjša.
Oblikovne razlike pa imajo še en učinek, ki je dovolj velik, da je titularni faktor poimenovanja obeh. S v SRAM-u pomeni Static, medtem ko D v DRAM-u pomeni Dynamic. To pomeni, da lahko SRAM hrani svojo vsebino za nedoločen čas, medtem ko je treba DRAM redno osveževati.
Opomba: To predpostavlja, da je na voljo stalno napajanje. SRAM je še vedno nestanoviten pomnilnik in če se napajanje izgubi, bo izgubil podatke, ki jih hrani. Tako kot DRAM.
Kaj je osvežitev spomina?
Arhitektura DRAM-a na ravni vezja pomeni, da naboj pomnilniške celice sčasoma upada. Vsako pomnilniško celico je treba redno osveževati, da lahko DRAM dolgo časa shranjuje podatke. O tem morate vedeti nekaj bistvenih stvari. Prvi je, da do pomnilnika ni mogoče dostopati, ko je osvežen. To tudi pomeni, da je zmogljivost lahko omejena s tem, kako pogosto je treba celice DRAM osveževati.
Na splošno se celice DRAM osvežijo vsakih 64 milisekund, čeprav se to pri visokih temperaturah prepolovi. Vsaka vrstica celic se osveži neodvisno, da se prepreči, da bi se to zgodilo vse naenkrat in povzročilo znatno kolcanje vsakih 64 milisekund.
Pametno krmilnik pomnilnika tudi časovno določi cikle osveževanja, medtem ko modul RAM počne druge stvari, ki preprečujejo branje ali pisanje pomnilnika, kot je prenos prebranih podatkov. Na srečo je čas, potreben za osvežitev celice, majhen, običajno 75 ali 120 nanosekund. To pomeni, da čip DRAM porabi približno 0,4 % do 5 % svojega časa za izvajanje operacije osveževanja.
Kako osvežiti DRAM
Kar morda ne veste o branju podatkov iz DRAM-a, je, da je uničujoče. Branje podatkov iz pomnilniških celic te podatke uniči. Da bi to skrili pred uporabnikom, vsaka operacija branja prebere in prenese podatke ter zapiše iste podatke nazaj v pomnilniško celico v dejanju, imenovanem predpolnjenje. Na žalost se ni mogoče zanesti, da bodo standardni dogodki branja zadeli vsako uporabljeno vrstico DRAM, zato je potrebna posebna operacija osveževanja.
Operacija osveževanja ni tako zapletena. Pravzaprav, ker poskuša osvežiti celotno vrstico naenkrat, namesto da bi prebral določen stolpec v vrstici, je tudi signal za osvežitev vrstice manjši in učinkovitejši. Postopek osveževanja prebere podatke v senzorske ojačevalnike in naravnost nazaj v celice, namesto v sorazmerno počasne izhodne medpomnilnike.
Vse to se zgodi samodejno. Krmilnik pomnilnika upravlja vse, ne da bi se CPE tega zavedal.
Izstopajoči
Napolnjenost pomnilnika DRAM upada, vendar so raziskave pokazale, da se stopnja močno razlikuje med celicami pomnilnika DRAM, tudi na enem samem čipu. Najvišji odstotek morda lahko hrani svoje podatke do 50 sekund, ne da bi potrebovali osvežitev pri standardnih temperaturah. 90 % lahko shrani podatke 10 sekund, 99 % tri sekunde in 99,9 % eno sekundo.
Na žalost je treba nekatere izstope osveževati veliko pogosteje. Da bi omogočili tudi najslabše možne scenarije, so časi osveževanja DRAM nizki. Ta izbira sicer zagotavlja, da se podatki nikoli ne izgubijo, vpliva pa tudi na porabo energije in zmogljivost.
Nekateri raziskovalci so predlagali alternativne metode analiziranja in združevanja celic RAM in raje uporabljajo tiste z boljšimi časi razpada. To bi privedlo do izboljšane porabe energije, kar je še posebej uporabno pri napravah z nizko porabo baterije. Vendar bi to vodilo tudi do spremenljivih ravni zmogljivosti RAM-a.
Poleg tega bi bilo treba upoštevati spremembo časa razpadanja glede na temperaturo. Še huje, nekatere celice preprosto občasno izgubijo zmogljivost zadrževanja naboja, kar pomeni, da se zanašajo na to preveč lahko včasih povzroči, da je domnevno dobra spominska celica slaba, kar zahteva redno ponovno združevanje.
Zaključek
Cikel osveževanja je postopek v modulih DRAM, s katerim se osvežujejo pomnilniške celice. To je potrebno, ker zasnova vezja DRAM povzroči upad naboja. Redno osveževanje pomnilniških celic preprečuje izgubo podatkov. SRAM-a ni treba osveževati, saj njegova zasnova vezja ne povzroči praznjenja napolnjenosti.
Opomba: Cikel osveževanja se lahko nanaša tudi na redno posodabljanje strojne opreme uporabnika ali organizacije.