Co to jest cykl odświeżania?

W twoim komputerze są prawdopodobnie dwa rodzaje pamięci klasy RAM. Tylko jeden jest określany jako pamięć RAM: pamięć systemowa lub systemowa pamięć RAM. Ta klasa pamięci RAM nazywa się DRAM. W tej klasie możesz również mieć kilka dysków SSD ze zintegrowaną pamięcią DRAM. VRAM na karcie graficznej jest również podzbiorem DRAM. Będziesz mieć inny typ pamięci RAM na rzeczywistym procesorze i GPU umierają same. SRAM jest używany do pamięci podręcznych na matrycy.

SRAM jest szybki. Nie jest jednak szczególnie gęsty pod względem gigabajtów na centymetr kwadratowy, co również przyczynia się do jego wysokiej ceny. DRAM jest wolniejszy. Ma jednak znacznie większą gęstość przechowywania i jest znacznie tańszy. Z tego powodu SRAM jest używany w małych ilościach na matrycach procesorów jako pamięć o dużej szybkości, a DRAM jest używany do większych pul pamięci, takich jak te opisane powyżej.

Rozróżnienie między SRAM i DRAM jest widoczne w ich rzeczywistej strukturze. SRAM wykorzystuje od czterech do sześciu tranzystorów, podczas gdy DRAM wykorzystuje pojedynczy tranzystor i kondensator. W tym miejscu pojawia się porównanie gęstości pamięci. W pamięci DRAM jest po prostu mniej części, przez co każda komórka pamięci jest mniejsza.

Różnice projektowe mają jednak inny efekt, wystarczająco duży, aby być tytułowym czynnikiem nazewnictwa tych dwóch. S w SRAM oznacza statyczny, podczas gdy D w DRAM oznacza dynamiczny. Oznacza to, że SRAM może przechowywać swoją zawartość w nieskończoność, podczas gdy DRAM musi być regularnie odświeżany.

Uwaga: Zakłada się, że dostępne jest stałe zasilanie. SRAM jest nadal pamięcią ulotną, a jeśli nastąpi utrata zasilania, utraci przechowywane dane. Podobnie jak DRAM.

Co to jest odświeżanie pamięci?

Architektura pamięci DRAM na poziomie obwodu oznacza, że ​​ładunek komórki pamięci maleje z upływem czasu. Każda komórka pamięci musi być regularnie odświeżana, aby DRAM mógł przechowywać dane przez długi czas. Jest kilka istotnych rzeczy, które należy wiedzieć na ten temat. Po pierwsze, nie można uzyskać dostępu do pamięci podczas odświeżania. Oznacza to również, że wydajność może być ograniczona przez częstotliwość odświeżania komórek DRAM.

Ogólnie rzecz biorąc, komórki DRAM są odświeżane co 64 milisekundy, chociaż w wysokich temperaturach zmniejsza się to o połowę. Każdy rząd komórek jest odświeżany niezależnie, aby zapobiec temu wszystkiemu na raz, co powoduje znaczną czkawkę co 64 milisekundy.

Sprytnie kontroler pamięci odlicza również cykle odświeżania, podczas gdy moduł RAM wykonuje inne czynności, które uniemożliwiają mu odczytywanie lub zapisywanie pamięci, takie jak przesyłanie odczytanych danych. Na szczęście czas potrzebny do odświeżenia komórki jest niewielki, zazwyczaj 75 lub 120 nanosekund. Oznacza to, że układ DRAM spędza około 0,4% do 5% swojego czasu na wykonywaniu operacji odświeżania.

Jak odświeżyć pamięć DRAM

To, czego możesz nie wiedzieć o czytaniu danych z pamięci DRAM, to fakt, że jest to destrukcyjne. Odczyt danych z komórek pamięci niszczy te dane. Aby ukryć to przed użytkownikiem, każda operacja odczytu odczytuje i przesyła dane oraz zapisuje te same dane z powrotem do komórki pamięci w akcji zwanej ładowaniem wstępnym. Niestety, nie można polegać na standardowych zdarzeniach odczytu w celu trafienia do każdego używanego wiersza DRAM, dlatego potrzebna jest konkretna operacja odświeżania.

Operacja odświeżania nie jest tak skomplikowana. W rzeczywistości, ponieważ stara się odświeżyć cały wiersz naraz, zamiast czytać określoną kolumnę w wierszu, sygnał do odświeżenia wiersza jest również mniejszy i bardziej wydajny. Proces odświeżania odczytuje dane do wzmacniaczy zmysłów i bezpośrednio z powrotem do komórek, a nie do stosunkowo powolnych buforów wyjściowych.

Wszystko to dzieje się automatycznie. Kontroler pamięci zarządza tym wszystkim bez wiedzy procesora.

Wartości odstające

Ładunek DRAM spada, ale badania wykazały, że szybkość różni się znacznie między komórkami DRAM, nawet na jednym chipie. Najwyższy procent może być w stanie przechowywać swoje dane do 50 sekund bez konieczności odświeżania w standardowych temperaturach. 90% może przechowywać dane przez 10 sekund, 99% przez trzy sekundy, a 99,9% przez jedną sekundę.

Niestety niektóre wartości odstające trzeba odświeżać znacznie częściej. Aby uwzględnić nawet najgorsze scenariusze, czasy odświeżania pamięci DRAM są niskie. Ten wybór zapewnia, że ​​żadne dane nigdy nie zostaną utracone, ale ma również wpływ na zużycie energii i wydajność.

Niektórzy badacze zaproponowali alternatywne metody analizy i kategoryzacji komórek RAM i preferują te, które mają lepsze czasy zaniku. Prowadziłoby to do lepszego zużycia energii, co jest szczególnie przydatne w przypadku urządzeń zasilanych bateryjnie o niskim poborze mocy. Prowadziłoby to jednak również do różnych poziomów wydajności pamięci RAM.

Ponadto należałoby uwzględnić zmianę czasu zaniku w zależności od temperatury. Co gorsza, niektóre komórki po prostu czasami tracą zdolność zatrzymywania ładunku, co oznacza, że ​​poleganie na tym zbyt mocno może czasami spowodować, że przypuszczalnie dobra komórka pamięci będzie zła, co wymaga regularnego ponownego binowania. .

Wniosek

Cykl odświeżania to proces w modułach DRAM, w którym komórki pamięci są odświeżane. Jest to konieczne, ponieważ konstrukcja obwodu pamięci DRAM powoduje zanik ładunku. Regularne odświeżanie komórek pamięci zapobiega utracie danych. SRAM nie wymaga odświeżania, ponieważ jego konstrukcja obwodu nie powoduje rozładowania ładunku.

Uwaga: Cykl odświeżania może również odnosić się do regularnej aktualizacji sprzętu przez użytkownika lub organizację.