Wat is een verversingscyclus?

Op uw computer zijn er waarschijnlijk twee typen RAM-klassegeheugen. Slechts één wordt RAM genoemd: het systeemgeheugen of systeem-RAM. Deze klasse RAM wordt DRAM genoemd. In deze klasse heb je mogelijk ook enkele SSD's met geïntegreerde DRAM. De VRAM op een grafische kaart is ook een subset van DRAM. Je hebt een ander type RAM op de daadwerkelijke CPU en GPU sterft zelf. SRAM wordt gebruikt voor on-die caches.

SRAM is snel. Het is echter niet bijzonder compact in termen van gigabytes per vierkante centimeter, wat ook bijdraagt ​​aan de hoge prijs. DRAM is langzamer. Het heeft echter een veel hogere opslagdichtheid en is veel goedkoper. Om deze reden wordt SRAM in kleine hoeveelheden gebruikt op processorchips als high-speed geheugen, en DRAM wordt gebruikt voor grotere geheugenpools zoals hierboven beschreven.

Het onderscheid tussen SRAM en DRAM is duidelijk in hun feitelijke structuur. SRAM gebruikt vier tot zes transistors, terwijl DRAM een enkele transistor en een condensator gebruikt. Hier komt de vergelijking van de opslagdichtheid om de hoek kijken. Er zijn simpelweg minder onderdelen in DRAM, waardoor elke geheugencel kleiner wordt.

De ontwerpverschillen hebben echter nog een ander effect, een die groot genoeg is om de titulaire naamgevingsfactor van de twee te zijn. De S in SRAM staat voor Static, terwijl de D in DRAM staat voor Dynamic. Dit betekent dat SRAM zijn inhoud voor onbepaalde tijd kan behouden, terwijl DRAM regelmatig moet worden vernieuwd.

Opmerking: Hierbij wordt ervan uitgegaan dat er een constante stroomvoorziening beschikbaar is. SRAM is nog steeds vluchtig geheugen en als de stroom uitvalt, verliest het de gegevens die het bevat. Net als DRAM.

Wat is een geheugenvernieuwing?

De architectuur op circuitniveau van DRAM betekent dat de lading van een geheugencel na verloop van tijd afneemt. Elke geheugencel moet regelmatig worden vernieuwd om DRAM in staat te stellen gegevens voor lange perioden op te slaan. Er zijn een paar essentiële dingen die u hierover moet weten. De eerste is dat het geheugen niet toegankelijk is tijdens het vernieuwen. Dit betekent ook dat de prestaties kunnen worden beperkt door hoe vaak de DRAM-cellen moeten worden vernieuwd.

Over het algemeen worden DRAM-cellen elke 64 milliseconden ververst, hoewel dit bij hoge temperaturen halveert. Elke rij cellen wordt onafhankelijk vernieuwd om te voorkomen dat dit in één keer gebeurt, wat elke 64 milliseconden een aanzienlijke hik veroorzaakt.

Slim is dat de geheugencontroller ook verversingscycli laat optreden terwijl de RAM-module andere dingen doet die voorkomen dat het geheugen leest of schrijft, zoals het verzenden van leesgegevens. Gelukkig is de hoeveelheid tijd die nodig is om een ​​cel te verversen klein, meestal 75 of 120 nanoseconden. Dit betekent dat een DRAM-chip ongeveer 0,4% tot 5% van zijn tijd besteedt aan het uitvoeren van een vernieuwingsoperatie.

Hoe DRAM te vernieuwen

Wat u misschien niet weet over het lezen van gegevens uit DRAM, is dat het destructief is. Het lezen van gegevens uit de geheugencellen vernietigt die gegevens. Om dit voor de gebruiker te verbergen, leest en verzendt elke leesbewerking de gegevens en schrijft dezelfde gegevens terug naar de geheugencel in een actie die precharge wordt genoemd. Helaas kan er niet op worden vertrouwd dat standaard leesgebeurtenissen elke gebruikte DRAM-rij raken, dus is een specifieke vernieuwingsoperatie nodig.

De vernieuwingsoperatie is niet zo ingewikkeld. Aangezien het probeert een hele rij in één keer te vernieuwen, in plaats van een specifieke kolom in de rij te lezen, is het signaal om een ​​rij te vernieuwen ook kleiner en efficiënter. Het verversingsproces leest de gegevens in de detectieversterkers en rechtstreeks terug in de cellen in plaats van naar de relatief langzame uitvoerbuffers.

Dit gebeurt allemaal automatisch. De geheugencontroller beheert het allemaal zonder dat de CPU zich daarvan bewust is.

Uitschieters

DRAM-lading neemt af, maar onderzoek heeft aangetoond dat de snelheid enorm varieert tussen DRAM-cellen, zelfs op een enkele chip. Het toppercentage of zo kan hun gegevens mogelijk tot 50 seconden vasthouden zonder dat ze moeten worden vernieuwd bij standaardtemperaturen. 90% kan gegevens gedurende 10 seconden opslaan, 99% gedurende drie seconden en 99,9% gedurende één seconde.

Helaas moeten sommige uitschieters veel vaker worden vernieuwd. Om zelfs de worstcasescenario's mogelijk te maken, zijn de DRAM-verversingstijden laag. Deze keuze zorgt ervoor dat er nooit gegevens verloren gaan, maar heeft ook invloed op het stroomverbruik en de prestaties.

Sommige onderzoekers hebben alternatieve methoden voorgesteld voor het analyseren en binnen van de RAM-cellen en geven er de voorkeur aan degenen met betere vervaltijden te gebruiken. Dit zou leiden tot een verbeterd stroomverbruik, vooral handig op apparaten met een laag vermogen die op batterijen werken. Het zou echter ook leiden tot variabele niveaus van RAM-prestaties.

Bovendien zou er rekening moeten worden gehouden met de verandering in vervaltijd op basis van temperatuur. Erger nog, sommige cellen verliezen gewoon af en toe de ladingbehoudprestaties, wat betekent dat als u hier te veel op vertrouwt, er soms toe kan leiden dat een veronderstelde goede geheugencel slecht is, waardoor regelmatige rebinning nodig is. .

Conclusie

De verversingscyclus is het proces in DRAM-modules waarbij de geheugencellen worden ververst. Dit is nodig omdat het circuitontwerp van DRAM resulteert in ladingsverval. Het regelmatig verversen van geheugencellen voorkomt gegevensverlies. SRAM hoeft niet te worden vernieuwd omdat het ontwerp van het circuit niet resulteert in een ladingsverlies.

Opmerking: de vernieuwingscyclus kan ook verwijzen naar het regelmatig bijwerken van hardware door een gebruiker of organisatie.