O que é um ciclo de atualização?

Em seu computador, provavelmente existem dois tipos de memória de classe RAM. Apenas um é referido como RAM: a memória do sistema ou RAM do sistema. Essa classe de RAM é chamada DRAM. Nesta classe, você também pode ter alguns SSDs com DRAM integrada. A VRAM em uma placa gráfica também é um subconjunto da DRAM. Você terá um tipo diferente de RAM na própria CPU e GPU. A SRAM é usada para caches on-die.

SRAM é rápido. No entanto, não é particularmente denso em termos de gigabytes por centímetro quadrado, o que também contribui para seu alto preço. A DRAM é mais lenta. No entanto, tem uma densidade de armazenamento muito maior e é muito mais barato. Por esse motivo, a SRAM é usada em pequenas quantidades nas matrizes do processador como memória de alta velocidade, e a DRAM é usada para pools de memória maiores, como os descritos acima.

A distinção entre SRAM e DRAM é evidente em sua estrutura real. A SRAM usa de quatro a seis transistores, enquanto a DRAM usa um único transistor e um capacitor. É aqui que entra a comparação da densidade de armazenamento. Simplesmente há menos partes na DRAM, tornando cada célula de memória menor.

As diferenças de design têm outro efeito, no entanto, um grande o suficiente para ser o fator de nomeação titular dos dois. O S em SRAM significa Static, enquanto o D em DRAM significa Dynamic. Isso representa que a SRAM pode reter seu conteúdo indefinidamente, enquanto a DRAM precisa ser atualizada regularmente.

Observação: Isso pressupõe que uma fonte de alimentação constante esteja disponível. A SRAM ainda é uma memória volátil e, se houver perda de energia, ela perderá os dados que contém. Assim como DRAM.

O que é uma atualização de memória?

A arquitetura em nível de circuito da DRAM significa que a carga de uma célula de memória diminui com o tempo. Cada célula de memória deve ser atualizada regularmente para permitir que a DRAM armazene dados por longos períodos. Há algumas coisas essenciais a saber sobre isso. A primeira é que a memória não pode ser acessada durante a atualização. Isso também significa que o desempenho pode ser limitado pela frequência com que as células DRAM precisam ser atualizadas.

Geralmente, as células DRAM são atualizadas a cada 64 milissegundos, embora isso caia pela metade em altas temperaturas. Cada linha de células é atualizada independentemente para evitar que isso aconteça de uma só vez, causando um soluço significativo a cada 64 milissegundos.

Inteligentemente, o controlador de memória também cronometra os ciclos de atualização para ocorrer enquanto o módulo de RAM faz outras coisas que o impedem de ler ou gravar na memória, como transmitir dados lidos. Felizmente, a quantidade de tempo necessária para atualizar uma célula é pequena, geralmente 75 ou 120 nanossegundos. Isso significa que um chip DRAM gasta cerca de 0,4% a 5% de seu tempo executando uma operação de atualização.

Como atualizar DRAM

O que você talvez não saiba sobre a leitura de dados da DRAM é que ela é destrutiva. A leitura de dados das células de memória destrói esses dados. Para ocultar isso do usuário, toda operação de leitura lê e transmite os dados e grava os mesmos dados de volta na célula de memória em uma ação chamada pré-carga. Infelizmente, não se pode confiar em eventos de leitura padrão para atingir todas as linhas de DRAM usadas, portanto, é necessária uma operação de atualização específica.

A operação de atualização não é tão complexa. Na verdade, como ele busca atualizar uma linha inteira de uma só vez, em vez de ler uma coluna específica na linha, o sinal para atualizar uma linha também é menor e mais eficiente. O processo de atualização lê os dados nos amplificadores de sentido e diretamente nas células, em vez de nos buffers de saída comparativamente lentos.

Tudo isso acontece automaticamente. O controlador de memória gerencia tudo isso sem que a CPU perceba.

Outliers

A carga DRAM decai, mas a pesquisa mostrou que a taxa varia muito entre as células DRAM, mesmo em um único chip. A porcentagem superior ou mais pode manter seus dados por até 50 segundos sem precisar de uma atualização em temperaturas padrão. 90% podem armazenar dados por 10 segundos, 99% por três segundos e 99,9% por um segundo.

Infelizmente, alguns outliers precisam ser atualizados com muito mais frequência. Para permitir até mesmo os piores cenários, os tempos de atualização da DRAM são baixos. Essa escolha garante que nenhum dado seja perdido, mas também afeta o uso de energia e o desempenho.

Alguns pesquisadores propuseram métodos alternativos de análise e classificação das células RAM e preferem usar aquelas com melhores tempos de decaimento. Isso levaria a um melhor uso de energia, especialmente útil em dispositivos alimentados por bateria de baixa potência. No entanto, também levaria a níveis variáveis ​​de desempenho da RAM.

Além disso, a mudança no tempo de decaimento com base na temperatura teria que ser levada em consideração. Pior ainda, algumas células simplesmente perdem o desempenho de retenção de carga ocasionalmente, o que significa que confiar demais nisso às vezes pode resultar em uma célula de memória presumivelmente boa sendo ruim, exigindo religação regular .

Conclusão

O ciclo de atualização é o processo nos módulos DRAM pelo qual as células de memória são atualizadas. Isso é necessário porque o projeto do circuito da DRAM resulta em decaimento de carga. A atualização regular das células de memória evita a perda de dados. A SRAM não precisa ser atualizada, pois seu design de circuito não resulta em um dreno de carga.

Observação: o ciclo de atualização também pode se referir à atualização regular de hardware de um usuário ou organização.