Ce este un ciclu de reîmprospătare?

În computerul dvs., există probabil două tipuri de memorie de clasă RAM. Doar unul este denumit RAM: memoria de sistem sau RAM de sistem. Această clasă de RAM se numește DRAM. În această clasă, este posibil să aveți și unele SSD-uri cu DRAM integrată. VRAM-ul de pe o placă grafică este, de asemenea, un subset de DRAM. Veți avea un alt tip de RAM pe CPU și GPU-ul propriu-zis. SRAM este folosit pentru cache-urile on-die.

SRAM este rapid. Cu toate acestea, nu este deosebit de dens în ceea ce privește gigaocteții pe centimetru pătrat, ceea ce contribuie și la prețul său ridicat. DRAM-ul este mai lent. Cu toate acestea, are o densitate de stocare mult mai mare și este mult mai ieftin. Din acest motiv, SRAM este utilizat în cantități mici pe matrițele procesorului ca memorie de mare viteză, iar DRAM este folosit pentru pool-uri de memorie mai mari, cum ar fi cele descrise mai sus.

Distincția dintre SRAM și DRAM este evidentă în structura lor reală. SRAM folosește patru până la șase tranzistoare, în timp ce DRAM utilizează un singur tranzistor și un condensator. Aici intervine comparația densității de stocare. Pur și simplu există mai puține părți în DRAM, ceea ce face fiecare celulă de memorie mai mică.

Diferențele de design au un alt efect, totuși, unul suficient de mare pentru a fi factorul de denumire titular al celor două. S din SRAM înseamnă Static, în timp ce D din DRAM înseamnă dinamic. Aceasta înseamnă că SRAM își poate păstra conținutul pe termen nelimitat, în timp ce DRAM-ul trebuie reîmprospătat în mod regulat.

Notă: Aceasta presupune că este disponibilă o sursă de alimentare constantă. SRAM este încă o memorie volatilă și, dacă se pierde alimentarea, va pierde datele pe care le deține. La fel ca DRAM.

Ce este o reîmprospătare a memoriei?

Arhitectura la nivel de circuit a DRAM înseamnă că încărcarea unei celule de memorie scade în timp. Fiecare celulă de memorie trebuie reîmprospătată în mod regulat pentru a permite DRAM să stocheze date pentru perioade lungi. Există câteva lucruri esențiale de știut despre asta. Prima este că memoria nu poate fi accesată în timp ce este reîmprospătată. Aceasta înseamnă, de asemenea, că performanța poate fi limitată de cât de des au nevoie de reîmprospătare celulele DRAM.

În general, celulele DRAM sunt reîmprospătate la fiecare 64 de milisecunde, deși acest lucru se înjumătățește la temperaturi ridicate. Fiecare rând de celule este reîmprospătat în mod independent pentru a preveni ca acest lucru să se întâmple dintr-o dată, provocând un sughiț semnificativ la fiecare 64 de milisecunde.

În mod inteligent, controlerul de memorie repetă și ciclurile de reîmprospătare, în timp ce modulul RAM face alte lucruri care îl împiedică să citească sau să scrie în memorie, cum ar fi transmiterea datelor citite. Din fericire, timpul necesar pentru a reîmprospăta o celulă este mic, în general 75 sau 120 de nanosecunde. Aceasta înseamnă că un cip DRAM petrece aproximativ 0,4% până la 5% din timp efectuând o operație de reîmprospătare.

Cum se reîmprospătează DRAM

Ceea ce s-ar putea să nu știți despre citirea datelor din DRAM este că este distructivă. Citirea datelor din celulele de memorie distruge acele date. Pentru a ascunde acest lucru de utilizator, fiecare operație de citire citește și transmite datele și scrie aceleași date înapoi în celula de memorie în acțiune numită preîncărcare. Din păcate, nu se poate baza pe evenimentele de citire standard pentru a atinge fiecare rând DRAM utilizat, așa că este necesară o operație de reîmprospătare specifică.

Operația de reîmprospătare nu este la fel de complexă. De fapt, deoarece încearcă să reîmprospăteze un întreg rând simultan, mai degrabă decât să citească o anumită coloană din rând, semnalul de reîmprospătare a unui rând este, de asemenea, mai mic și mai eficient. Procesul de reîmprospătare citește datele în amplificatoarele de sens și direct înapoi în celule, mai degrabă decât în ​​tampoanele de ieșire relativ lente.

Toate acestea se întâmplă automat. Controlerul de memorie gestionează totul fără ca CPU să fie conștient de acest lucru.

Outliers

Încărcarea DRAM scade, dar cercetările au arătat că rata variază foarte mult între celulele DRAM, chiar și pe un singur cip. Cel mai mare procent poate fi capabil să-și păstreze datele până la 50 de secunde fără a avea nevoie de o reîmprospătare la temperaturi standard. 90% pot stoca date timp de 10 secunde, 99% timp de trei secunde și 99,9% pentru o secundă.

Din păcate, unele valori aberante trebuie reîmprospătate mult mai des. Pentru a permite chiar și în cel mai rău caz, timpii de reîmprospătare a DRAM sunt mici. Această alegere asigură că nicio dată nu se pierde vreodată, dar afectează și consumul de energie și performanța.

Unii cercetători au propus metode alternative de analiză și separare a celulelor RAM și preferă utilizarea celor cu timpi de dezintegrare mai buni. Acest lucru ar duce la o utilizare îmbunătățită a energiei, utilă în special pe dispozitivele alimentate cu baterii de putere redusă. Totuși, ar duce, de asemenea, la niveluri variabile de performanță RAM.

În plus, ar trebui să se ia în considerare modificarea timpului de degradare în funcție de temperatură. Și mai rău, unele celule își pierd pur și simplu performanța de reținere a încărcăturii ocazional, ceea ce înseamnă că bazarea prea mult pe acest lucru ar putea duce uneori la defectarea unei celule de memorie presupusă bună, necesitând o recombinare regulată. .

Concluzie

Ciclul de reîmprospătare este procesul din modulele DRAM prin care celulele de memorie sunt reîmprospătate. Acest lucru este necesar deoarece designul circuitului DRAM duce la dezintegrarea sarcinii. Reîmprospătarea regulată a celulelor de memorie previne pierderea datelor. SRAM nu trebuie reîmprospătat, deoarece designul circuitului său nu are ca rezultat o scurgere de încărcare.

Notă: Ciclul de reîmprospătare se poate referi și la actualizarea regulată a hardware-ului de către un utilizator sau organizație.