메모리 새로 고침이란 무엇입니까?

SRAM과 DRAM은 모두 휘발성 메모리의 한 형태입니다. 즉, 저장한 데이터를 유지하려면 전원 공급 장치가 필요합니다. 컴퓨터가 종료될 때 RAM에서 데이터가 삭제된다는 말을 들었을 수 있지만 이는 전적으로 사실이 아닙니다. 데이터는 명시적으로 삭제되지 않습니다. 메모리 셀에서 이진수 1 또는 0을 나타내는 전하가 빠져나갑니다. 방법은 다르지만 효과는 동일합니다. 데이터에 액세스할 수 없게 됩니다.

전하를 탈출하는 과정은 RAM에 필수적입니다. SRAM과 DRAM을 구별하는 특징이기 때문에 매우 중요합니다. SRAM (Static Random Access Memory ) 셀은 한 쌍의 교차 결합 인버터로 연결된 6개의 트랜지스터를 사용합니다. 이 구조는 메모리 셀에 전원이 공급되는 한 무한정 전하를 유지합니다. DRAM (Dynamic Random Access Memory ) 셀은 지속적으로 전하를 잃고 정기적으로 새로 고쳐야 하는 단일 트랜지스터를 사용합니다.

이 구조 차이는 또한 SRAM과 DRAM의 사용 차이에 적합합니다. DRAM은 훨씬 더 큰 저장 밀도를 제공하지만 더 복잡한 재생 회로가 필요하지만 이 효과는 밀도 이점을 상쇄하기에 충분하지 않습니다. 그러나 SRAM은 DRAM보다 빠릅니다. 프로세서 캐시에서 SRAM은 소량으로 사용되는 반면 DRAM은 대용량 시스템 RAM을 제공합니다.

새로고침 분석

DRAM이 어떻게 새로 고쳐지는지 이해하려면 어떻게 읽는지 아는 것이 도움이 됩니다. DRAM 데이터는 한 번에 전체 행을 읽는 행 단위로 읽습니다. 이를 위해 행의 워드 라인이 충전됩니다. 이로 인해 메모리 셀 행이 각각의 비트 라인으로 방전됩니다. 비트 라인의 비교 전압은 각 비트 라인의 상태에 따라 전하를 최소 또는 최대로 증폭하는 감지 증폭기로 공급됩니다.

그런 다음 감지 증폭기가 래치 오픈되고 읽을 수 있습니다. 그런 다음 지정된 각 열에서 메모리 버스로 데이터를 읽어 CPU로 전송합니다. 필요한 데이터가 행에서 읽히면 행의 워드 라인과 감지 증폭기가 꺼지고 비트 라인이 다시 사전 충전됩니다.

이것은 매우 복잡하지만 중요한 것을 알아차렸을 수 있습니다. 판독 프로세스는 메모리 셀을 방전시킵니다. 셀이 방전된 상태에서 다시 읽으면 모두 0이 되어 데이터가 손실됩니다. DRAM을 읽는 것은 파괴적이지만 읽을 때 데이터는 RAM에 남아 있습니다. 이 불일치를 설명하는 누락된 단계가 있습니다. 감지 증폭기가 래치되는 동안 그 상태는 읽은 메모리 셀로 피드백되어 낮은 셀을 낮게 유지하고 높은 셀을 충전합니다. 이것은 모든 읽기 작업에서 자동으로 수행되며 새로 고침 작업입니다.

새로 고침 작업은 동일한 방식으로 작동하지만 요청된 데이터를 메모리 버스로 전송하는 대신 감지 증폭기는 다시 스위치를 끄기 전에 메모리 셀을 재충전만 합니다.

새로 고침이 필요한 이유는 무엇입니까?

파괴적인 읽기 작업 후에 메모리 셀을 새로 고쳐야 하는 이유를 쉽게 이해할 수 있습니다. 다른 새로 고침이 필요한 이유는 덜 직관적입니다. 불행히도 각 셀의 전하를 유지하는 데 사용되는 작은 트랜지스터는 전하를 유지하는 데 완벽하지 않습니다. 새어나갈 뿐입니다. 이것은 꽤 빨리 발생합니다. 현재 메모리 표준에 대한 JEDEC 표준은 DRAM 칩의 모든 행을 64ms마다 새로 고칠 것을 요구합니다.

성능 손실을 방지하기 위해 64ms마다 전체 DRAM 칩을 하나의 배치로 새로 고침하는 프로세스가 기회적으로 수행됩니다. 읽은 행은 이미 새로 고쳐지지만 DRAM이 유휴 상태인 동안 읽지 않은 행은 백그라운드에서 새로 고쳐집니다.

연구에 따르면 DRAM 셀은 새로 고침 없이 10초 동안 데이터를 유지할 수 있습니다. 일부 통계 이상값은 최대 1분 동안 데이터를 유지할 수도 있습니다. 불행하게도, 당신은 또한 1초라도 충전을 유지할 수 없는 다른 방향의 아웃라이어를 얻습니다. 데이터 손실이나 손상을 방지하기 위해 매우 보수적인 재생 주기 타이머가 선택됩니다. 그럼에도 불구하고 최신 DRAM은 64ms마다 새로 고침해도 상당한 성능 손실이 적용되지 않을 만큼 충분히 빠릅니다.

팁: 연구원들은 단일 DRAM 칩에서도 전하 유지가 셀 간에 크게 다를 수 있음을 발견했습니다. 가끔 좋은 세포가 갑자기 전하를 유지하는 능력이 떨어지기 때문에 확실하게 선별할 수 없습니다.

연구에 따르면 온도가 전하 감쇠율에 중요한 역할을 한다는 사실도 밝혀졌습니다. 섭씨 85도 이상에서는 충전이 훨씬 더 빨리 감소할 수 있으므로 재생 주기 시간이 절반으로 줄어듭니다. 반대로 콜드 DRAM은 충전을 더 오래 유지할 수 있습니다. 이는 "콜드 부팅" 공격을 사용하여 RAM을 냉각시켜 종료 시 "손실된" 데이터를 복구하려는 시도로 충분히 알려져 있습니다.

결론

DRAM 셀은 두 가지 이유로 데이터를 장기간 저장하기 위해 정기적인 리프레쉬가 필요합니다. 첫째, 읽기 작업은 파괴적입니다. 둘째, 트랜지스터의 전하는 시간이 지남에 따라 감소합니다. 데이터 손실을 방지하기 위해 읽은 데이터는 동일한 메모리 셀에 다시 기록되며 최근에 읽지 않은 셀은 정기적으로 새로 고쳐집니다. 새로 고침 프로세스는 일반적으로 몇 초마다 필요합니다. 그러나 모든 행은 매우 보수적인 시간 단위로 새로 고쳐져 전하가 얼마나 빨리 감소하는지에 대한 통계적 특이치인 셀의 데이터 손실을 방지합니다.

온도 센서와 보존 인식 기술로 새로 고침이 필요한 빈도를 줄이는 것이 가능할 것입니다. 이것은 전하를 잘 유지하는 세포의 사용을 선호하는 것을 포함할 것입니다. 이렇게 하면 가능하면 그러한 보수적인 조정이 필요한 통계적 이상값을 피할 수 있습니다. 그러나 이러한 기술은 성능에 미치는 영향을 최소화하면서 문제를 해결하기 위해 비용과 복잡성을 추가하므로 일반적으로 사용되지 않습니다. 아래 의견에 귀하의 생각을 공유하십시오.