รอบการรีเฟรชคืออะไร?

ในคอมพิวเตอร์ของคุณ มีหน่วยความจำคลาส RAM อยู่สองประเภท มีเพียงหนึ่งเดียวเท่านั้นที่เรียกว่า RAM: หน่วยความจำระบบหรือ RAM ระบบ แรมระดับนี้เรียกว่า DRAM ในคลาสนี้ คุณอาจมี SSD บางตัวที่มี DRAM ในตัว VRAM บนกราฟิกการ์ดยังเป็นส่วนย่อยของ DRAM คุณจะมี RAM ประเภทต่างๆ บน CPU จริงและ GPU จะตายเอง SRAM ใช้สำหรับแคชบนได

SRAM นั้นรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม มันไม่ได้หนาแน่นเป็นพิเศษในแง่ของกิกะไบต์ต่อตารางเซนติเมตร ซึ่งทำให้ราคาสูงเช่นกัน DRAM ช้าลง อย่างไรก็ตาม มีความหนาแน่นในการจัดเก็บสูงกว่ามากและราคาถูกกว่ามาก ด้วยเหตุผลนี้ SRAM จึงถูกใช้ในปริมาณเล็กน้อยบนดายโปรเซสเซอร์เป็นหน่วยความจำความเร็วสูง และ DRAM ใช้สำหรับพูลหน่วยความจำขนาดใหญ่ขึ้นอย่างที่อธิบายไว้ข้างต้น

ความแตกต่างระหว่าง SRAM และ DRAM นั้นชัดเจนในโครงสร้างที่แท้จริง SRAM ใช้ทรานซิสเตอร์สี่ถึงหกตัว ในขณะที่ DRAM ใช้ทรานซิสเตอร์ตัวเดียวและตัวเก็บประจุหนึ่งตัว นี่คือที่มาของการเปรียบเทียบความหนาแน่นของพื้นที่เก็บข้อมูล DRAM มีส่วนน้อยกว่า ทำให้เซลล์หน่วยความจำแต่ละเซลล์มีขนาดเล็กลง

ความแตกต่างของการออกแบบมีผลอีกอย่างหนึ่ง อย่างไรก็ตาม สิ่งหนึ่งที่ใหญ่พอที่จะเป็นปัจจัยการตั้งชื่อของทั้งสอง S ใน SRAM ย่อมาจาก Static ในขณะที่ D ใน DRAM ย่อมาจาก Dynamic สิ่งนี้แสดงว่า SRAM สามารถเก็บเนื้อหาไว้ได้อย่างไม่มีกำหนด ในขณะที่ DRAM จำเป็นต้องได้รับการรีเฟรชเป็นประจำ

หมายเหตุ:ถือว่ามีแหล่งจ่ายไฟคงที่ SRAM ยังคงเป็นหน่วยความจำที่ลบเลือนได้ และหากไฟฟ้าดับ ก็จะสูญเสียข้อมูลที่เก็บไว้ เช่นเดียวกับ DRAM

การรีเฟรชหน่วยความจำคืออะไร?

สถาปัตยกรรมระดับวงจรของ DRAM หมายความว่าประจุของเซลล์หน่วยความจำจะสลายไปตามกาลเวลา ต้องรีเฟรชเซลล์หน่วยความจำแต่ละเซลล์เป็นประจำเพื่อให้ DRAM เก็บข้อมูลได้เป็นเวลานาน มีสองสิ่งสำคัญที่ต้องรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้ อย่างแรกคือไม่สามารถเข้าถึงหน่วยความจำได้ในขณะที่รีเฟรช นอกจากนี้ยังหมายความว่าประสิทธิภาพอาจถูกจำกัดด้วยความถี่ที่เซลล์ DRAM ต้องรีเฟรช

โดยทั่วไปแล้ว เซลล์ DRAM จะถูกรีเฟรชทุกๆ 64 มิลลิวินาที แม้ว่าสิ่งนี้จะลดลงครึ่งหนึ่งที่อุณหภูมิสูงก็ตาม เซลล์แต่ละแถวจะได้รับการรีเฟรชอย่างอิสระเพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้นพร้อมกัน ทำให้เกิดการสะอึกอย่างมากทุกๆ 64 มิลลิวินาที

ตัวควบคุมหน่วยความจำอย่างชาญฉลาดยังตั้งเวลารอบการรีเฟรชให้เกิดขึ้นในขณะที่โมดูล RAM ทำสิ่งอื่นที่ป้องกันไม่ให้อ่านหรือเขียนหน่วยความจำ เช่น การส่งข้อมูลที่อ่าน โชคดีที่ระยะเวลาที่จำเป็นในการรีเฟรชเซลล์นั้นน้อย โดยทั่วไปคือ 75 หรือ 120 นาโนวินาที ซึ่งหมายความว่าชิป DRAM ใช้เวลาประมาณ 0.4% ถึง 5% ของเวลาในการดำเนินการรีเฟรช

วิธีรีเฟรช DRAM

สิ่งที่คุณอาจไม่ทราบเกี่ยวกับการอ่านข้อมูลจาก DRAM คือข้อมูลดังกล่าวมีการทำลายล้าง การอ่านข้อมูลจากเซลล์หน่วยความจำจะทำลายข้อมูลนั้น เพื่อซ่อนสิ่งนี้จากผู้ใช้ การดำเนินการอ่านทุกครั้งจะอ่านและส่งข้อมูล และเขียนข้อมูลเดียวกันกลับไปยังเซลล์หน่วยความจำในการดำเนินการที่เรียกว่า การชาร์จล่วงหน้า น่าเสียดายที่เหตุการณ์การอ่านมาตรฐานไม่สามารถใช้กับทุกแถว DRAM ที่ใช้แล้วได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการดำเนินการรีเฟรชเฉพาะ

การดำเนินการรีเฟรชไม่ซับซ้อน ในความเป็นจริง เนื่องจากพยายามรีเฟรชทั้งแถวในคราวเดียว แทนที่จะอ่านคอลัมน์เฉพาะในแถว สัญญาณให้รีเฟรชแถวจึงมีขนาดเล็กลงและมีประสิทธิภาพมากกว่า กระบวนการรีเฟรชจะอ่านข้อมูลเข้าไปในตัวขยายความรู้สึกและส่งกลับเข้าไปในเซลล์โดยตรงแทนที่จะอ่านไปยังบัฟเฟอร์เอาต์พุตที่ค่อนข้างช้า

ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ ตัวควบคุมหน่วยความจำจะจัดการทั้งหมดโดยที่ CPU ไม่รู้ตัว

ค่าผิดปกติ

ประจุ DRAM นั้นลดลง แต่จากการวิจัยพบว่าอัตรานั้นแตกต่างกันอย่างมากระหว่างเซลล์ DRAM แม้แต่ในชิปตัวเดียว เปอร์เซ็นต์สูงสุดอาจสามารถเก็บข้อมูลได้นานถึง 50 วินาทีโดยไม่จำเป็นต้องรีเฟรชที่อุณหภูมิมาตรฐาน 90% สามารถเก็บข้อมูลได้ 10 วินาที 99% เป็นเวลา 3 วินาที และ 99.9% เป็นเวลา 1 วินาที

น่าเสียดายที่ค่าผิดปกติบางอย่างจำเป็นต้องได้รับการรีเฟรชบ่อยขึ้น เวลารีเฟรช DRAM ต่ำเพื่อให้รองรับแม้ในสถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุด ตัวเลือกนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าข้อมูลจะไม่สูญหาย แต่ยังส่งผลต่อการใช้พลังงานและประสิทธิภาพอีกด้วย

นักวิจัยบางคนได้เสนอวิธีอื่นในการวิเคราะห์และรวมเซลล์ RAM และเลือกใช้เซลล์ที่มีเวลาการสลายตัวที่ดีกว่า ซึ่งจะนำไปสู่การปรับปรุงการใช้พลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีประโยชน์กับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่ต่ำ อย่างไรก็ตาม มันจะนำไปสู่ระดับประสิทธิภาพของ RAM ที่ผันแปร

นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงของเวลาในการสลายตัวตามอุณหภูมิจะต้องถูกนำมาพิจารณาด้วย ยิ่งกว่านั้น เซลล์บางเซลล์อาจสูญเสียประสิทธิภาพการกักเก็บประจุในบางครั้ง ซึ่งหมายความว่าการพึ่งพาสิ่งนี้มากเกินไปในบางครั้งอาจส่งผลให้เซลล์ความจำที่ดีที่สันนิษฐานว่าไม่ดี .

บทสรุป

รอบการรีเฟรชคือกระบวนการในโมดูล DRAM ซึ่งเซลล์หน่วยความจำได้รับการรีเฟรช สิ่งนี้จำเป็นเนื่องจากการออกแบบวงจรของ DRAM ส่งผลให้ประจุลดลง การรีเฟรชเซลล์หน่วยความจำเป็นประจำจะช่วยป้องกันข้อมูลสูญหาย ไม่จำเป็นต้องรีเฟรช SRAM เนื่องจากการออกแบบวงจรไม่ส่งผลให้มีการระบายประจุ

หมายเหตุ:รอบการรีเฟรชอาจหมายถึงการอัปเดตฮาร์ดแวร์เป็นประจำของผู้ใช้หรือองค์กร