Çfarë është një rifreskim i kujtesës?

Si SRAM ashtu edhe DRAM janë forma të memories së paqëndrueshme. Kjo do të thotë se ata kanë nevojë për një furnizim me energji elektrike për të ruajtur të dhënat që ruajnë. Ju mund të keni dëgjuar për fshirjen e të dhënave nga RAM-i kur kompjuteri juaj fiket, por kjo nuk është plotësisht e vërtetë. Të dhënat nuk janë fshirë në mënyrë eksplicite; ngarkesa që tregon një binar 1 ose 0 në qelizat e kujtesës ikën. Ndërsa metoda ndryshon, efekti është i njëjtë; të dhënat bëhen të paarritshme.

Procesi i ikjes nga ngarkesa është thelbësor për RAM-in. Është kaq e rëndësishme sa është veçoria dalluese midis SRAM dhe DRAM. Qelizat e memories statike me akses të rastësishëm ( SRAM ) përdorin gjashtë transistorë të lidhur si një palë inverterësh të ndërlidhur. Kjo strukturë ruan ngarkesën e saj për një kohë të pacaktuar për sa kohë qeliza e memories ka një furnizim me energji elektrike. Qelizat e kujtesës dinamike të aksesit të rastësishëm ( DRAM ) përdorin një transistor të vetëm që vazhdimisht e humb ngarkesën dhe duhet të rifreskohet rregullisht.

Ky ndryshim strukturor i jep vetes edhe dallimet në përdorim midis SRAM dhe DRAM. DRAM ofron densitet dukshëm më të madh të ruajtjes, por kërkon qark më të komplikuar të rifreskimit, megjithëse ky efekt nuk është i mjaftueshëm për të kompensuar avantazhin e densitetit. Sidoqoftë, SRAM është më i shpejtë se DRAM. Në cache-të e procesorit, SRAM përdoret në sasi të vogla, ndërsa DRAM siguron RAM të sistemit me volum të lartë.

Anatomia e një rifreskimi

Për të kuptuar se si rifreskohet DRAM, është e dobishme të dini se si lexohet. Të dhënat DRAM lexohen në rreshta, ndërsa një rresht i tërë lexohet menjëherë. Për ta bërë këtë, ngarkohet rreshti i fjalëve të një rreshti. Kjo bën që rreshti i qelizave të kujtesës të shkarkohet në linjat e tyre përkatëse të biteve. Tensionet krahasuese të linjave të biteve futen në përforcues sens, të cilët amplifikojnë ngarkesën në minimum ose maksimum në varësi të gjendjes së çdo linje bit.

Përforcuesit e shqisave më pas hapen dhe janë të disponueshëm për t'u lexuar. Më pas të dhënat lexohen nga çdo kolonë e specifikuar në autobusin e memories për t'u transferuar në CPU. Pasi të lexohen të dhënat e kërkuara nga rreshti, rreshti i fjalëve të rreshtit dhe amplifikuesit e kuptimit fiken ndërsa linjat e biteve janë të parangarkuar përsëri.

Ndërsa kjo është shumë komplekse, ju mund të keni vënë re diçka të rëndësishme. Procesi i leximit shkarkon qelizat e kujtesës. Me shkarkimin e qelizës, rileximi i tyre do të merrte të gjitha 0-të, të dhënat do të humbnin. Leximi i DRAM-it është shkatërrues, por të dhënat mbeten në RAM-in tuaj kur e lexoni atë. Mungon një hap që shpjegon këtë mospërputhje. Ndërsa amplifikatorët e shqisave janë të kyçur, gjendja e tyre ushqehet përsëri në qelizat e kujtesës nga të cilat lexojnë, duke mbajtur qelizat e ulëta të ulëta dhe duke ngarkuar qelizat e larta. Kjo bëhet automatikisht në çdo operacion leximi dhe është një operacion rifreskimi.

Një funksion rifreskimi funksionon në të njëjtën bazë, por në vend që të transferojnë të dhënat e kërkuara në autobusin e memories, amplifikuesit e shqisave rikarikojnë vetëm qelizat e kujtesës përpara se të fiken përsëri.

Pse është i nevojshëm një rifreskim?

Është e lehtë të kuptosh pse është e nevojshme të rifreskosh një qelizë memorie pas një operacioni leximi shkatërrues. Është më pak intuitive pse nevojiten rifreskime të tjera. Fatkeqësisht, transistorët e vegjël të përdorur për të ruajtur ngarkesën e secilës qelizë nuk janë të përsosur në mbajtjen e një ngarkese. Thjesht rrjedh. Kjo ndodh mjaft shpejt. Standardi JEDEC për standardet aktuale të memories kërkon që të gjitha rreshtat në një çip DRAM të rifreskohen çdo 64 ms.

Për të parandaluar humbjen e performancës, procesi kryhet në mënyrë oportuniste çdo 64 ms duke rifreskuar të gjithë çipin DRAM në një grup. Rreshtat që lexohen tashmë janë rifreskuar, por ndërsa DRAM është në gjendje të papunë, rreshtat e palexuar po rifreskohen në sfond.

Hulumtimet kanë treguar se qelizat DRAM mund të ruajnë të dhënat e tyre për 10 sekonda pa u rifreskuar. Disa tregues statistikorë mund të ruajnë edhe të dhëna deri në një minutë. Për fat të keq, ju merrni edhe pika të jashtme në drejtimin tjetër që nuk mund të mbajnë ngarkesën e tyre as për një sekondë. Është zgjedhur një kohëmatës shumë konservator i ciklit të rifreskimit për të shmangur humbjen ose korrupsionin e të dhënave. Megjithatë, DRAM-i modern është mjaft i shpejtë sa që rifreskimi çdo 64 ms nuk sjell një humbje të konsiderueshme të performancës.

Këshillë: Studiuesit kanë zbuluar se mbajtja e ngarkesës mund të ndryshojë ndjeshëm midis qelizave, madje edhe në një çip të vetëm DRAM. Herë pas here, qelizat e mira papritmas bëhen më të dobëta në mbajtjen e ngarkesës së tyre, kështu që nuk mund të zgjidhni me siguri as qershinë.

Hulumtimet kanë zbuluar gjithashtu se temperatura luan një rol të rëndësishëm në shkallën e prishjes së ngarkesës. Ngarkesa mbi 85 gradë Celsius mund të prishet dukshëm më shpejt, kështu që koha e ciklit të rifreskimit përgjysmohet. Në të kundërt, DRAM-i i ftohtë mund ta mbajë ngarkesën e tij më gjatë. Kjo dihet mjaftueshëm se sulmet e "bootit të ftohtë" mund të përdoren për të tentuar të rikuperojnë të dhënat e "humbura" në mbyllje nga RAM duke e ftohur atë.

konkluzioni

Qelizat DRAM kanë nevojë për rifreskim të rregullt për të ruajtur të dhënat afatgjatë për dy arsye. Së pari, operacioni i leximit është shkatërrues. Së dyti, ngarkesa e tranzistorit zbehet me kalimin e kohës. Për të parandaluar humbjen e të dhënave, të dhënat e leximit shkruhen përsëri në të njëjtat qeliza memorie dhe qelizat që nuk janë lexuar kohët e fundit rifreskohen rregullisht. Procesi i rifreskimit në përgjithësi është i nevojshëm vetëm çdo disa sekonda. Megjithatë, të gjitha rreshtat rifreskohen në një shkallë kohore shumë konservatore për të parandaluar humbjen e të dhënave nga qelizat që janë statistikore të ulta se sa shpejt zbehet ngarkesa e tyre.

Do të ishte e mundur reduktimi i asaj se sa shpesh nevojiten rifreskimet me sensorë të temperaturës dhe teknologjitë e ndërgjegjësimit të mbajtjes. Kjo do të përfshinte preferimin e përdorimit të qelizave që janë të mira për të mbajtur një ngarkesë. Të bësh këtë do të shmangte, aty ku është e mundur, statistikat e jashtme që kërkojnë një akordim të tillë konservator. Megjithatë, teknologji të tilla nuk përdoren përgjithësisht, pasi ato shtojnë koston dhe kompleksitetin për të zgjidhur një problem me një ndikim minimal në performancë. Ndani mendimet tuaja në komentet më poshtë.