У вашому комп’ютері, ймовірно, є два типи пам’яті класу RAM. Тільки одна з них називається оперативною пам’яттю: системна пам’ять або системна оперативна пам’ять. Цей клас оперативної пам'яті називається DRAM. У цьому класі ви також можете мати деякі SSD із вбудованою DRAM. VRAM на графічній карті також є підмножиною DRAM. У вас буде інший тип оперативної пам’яті на самих процесорах і графічних процесорах. SRAM використовується для вбудованих кешів.
SRAM є швидким. Однак він не відрізняється особливою щільністю в перерахунку на гігабайти на квадратний сантиметр, що також сприяє його високій ціні. DRAM працює повільніше. Однак він має набагато вищу щільність зберігання і набагато дешевший. З цієї причини SRAM використовується в невеликих кількостях на матрицях процесора як високошвидкісна пам’ять, а DRAM використовується для більших пулів пам’яті, подібних до описаних вище.
Різниця між SRAM і DRAM очевидна в їхній фактичній структурі. SRAM використовує від чотирьох до шести транзисторів, тоді як DRAM використовує один транзистор і конденсатор. Ось де порівняння щільності зберігання. У DRAM просто менше частин, що робить кожну комірку пам’яті меншою.
Відмінності в дизайні мають ще один ефект, але досить великий, щоб стати основним фактором іменування двох. S у SRAM означає Static, тоді як D у DRAM означає Dynamic. Це означає, що SRAM може зберігати свій вміст необмежений час, тоді як DRAM потрібно регулярно оновлювати.
Примітка: Це передбачає наявність постійного джерела живлення. SRAM все ще є енергонезалежною пам’яттю, і якщо вимкнеться живлення, вона втратить дані, які зберігає. Так само, як DRAM.
Що таке оновлення пам'яті?
Архітектура DRAM на рівні схеми означає, що заряд комірки пам’яті з часом зменшується. Кожну комірку пам’яті потрібно регулярно оновлювати, щоб DRAM могла зберігати дані протягом тривалого часу. Про це слід знати кілька важливих речей. По-перше, доступ до пам’яті під час оновлення неможливий. Це також означає, що продуктивність може бути обмежена частотою оновлення комірок DRAM.
Зазвичай комірки DRAM оновлюються кожні 64 мілісекунди, хоча при високих температурах цей показник зменшується вдвічі. Кожен ряд комірок оновлюється незалежно, щоб запобігти цьому, щоб це сталося відразу, викликаючи значну гикавку кожні 64 мілісекунди.
Контролер пам’яті також розраховує час циклів оновлення, у той час як модуль оперативної пам’яті виконує інші дії, які перешкоджають читанню чи запису пам’яті, наприклад передає прочитані дані. На щастя, час, необхідний для оновлення клітинки, невеликий, зазвичай 75 або 120 наносекунд. Це означає, що мікросхема DRAM витрачає приблизно від 0,4% до 5% свого часу на виконання операції оновлення.
Як оновити DRAM
Що ви можете не знати про читання даних із DRAM, так це те, що це руйнівно. Зчитування даних з комірок пам'яті знищує ці дані. Щоб приховати це від користувача, кожна операція читання зчитує та передає дані та записує ті самі дані назад у комірку пам’яті, що називається попереднім заряджанням. На жаль, неможливо покластися на те, що стандартні події читання потраплять у кожен використаний рядок DRAM, тому потрібна спеціальна операція оновлення.
Операція оновлення не така складна. Фактично, оскільки він намагається оновити весь рядок одночасно, а не читати певний стовпець у рядку, сигнал для оновлення рядка також менший і ефективніший. Процес оновлення зчитує дані в підсилювачі сенсорів і повертає їх назад у комірки, а не в відносно повільні вихідні буфери.
Все це відбувається автоматично. Контролер пам'яті керує всім цим, не знаючи про це ЦП.
Викиди
Заряд DRAM справді слабшає, але дослідження показали, що швидкість дуже різниться між елементами DRAM, навіть на одному чіпі. Верхній відсоток може зберігати свої дані до 50 секунд без необхідності оновлення за стандартних температур. 90% можуть зберігати дані протягом 10 секунд, 99% протягом трьох секунд і 99,9% протягом однієї секунди.
На жаль, деякі викиди потрібно оновлювати набагато частіше. Щоб урахувати навіть найгірші сценарії, час оновлення DRAM низький. Цей вибір гарантує, що дані ніколи не буде втрачено, але він також впливає на енергоспоживання та продуктивність.
Деякі дослідники запропонували альтернативні методи аналізу та групування комірок оперативної пам’яті та вважають за краще використовувати методи з кращим часом розпаду. Це призведе до кращого споживання електроенергії, особливо корисного для малопотужних пристроїв із живленням від батареї. Однак це також призведе до змінних рівнів продуктивності оперативної пам’яті.
Крім того, необхідно врахувати зміну часу розпаду залежно від температури. Навіть гірше, деякі клітини просто час від часу втрачають продуктивність утримання заряду, тобто покладаються на це занадто багато іноді може призвести до того, що передбачувана хороша комірка пам’яті буде поганою, що потребуватиме регулярного повторного комбінування.
Висновок
Цикл оновлення — це процес у модулях DRAM, за допомогою якого оновлюються комірки пам’яті. Це необхідно, оскільки схемотехніка DRAM призводить до зменшення заряду. Регулярне оновлення комірок пам'яті запобігає втраті даних. SRAM не потребує оновлення, оскільки його схема не призводить до розрядження.
Примітка: Цикл оновлення також може стосуватися регулярного оновлення апаратного забезпечення користувачем або організацією.