Какво е цикъл на опресняване?

Във вашия компютър вероятно има два типа RAM клас памет. Само една се нарича RAM: системната памет или системната RAM. Този клас RAM се нарича DRAM. В този клас може също да имате някои SSD дискове с интегрирана DRAM. VRAM на графичната карта също е подгрупа на DRAM. Ще имате различен тип RAM на самите матрици на CPU и GPU. SRAM се използва за кешове на матрицата.

SRAM е бърз. Той обаче не е особено плътен като гигабайти на квадратен сантиметър, което също допринася за високата му цена. DRAM е по-бавна. Той обаче има много по-висока плътност на съхранение и е много по-евтин. Поради тази причина SRAM се използва в малки количества на матриците на процесора като високоскоростна памет, а DRAM се използва за по-големи пулове памет като описаните по-горе.

Разликата между SRAM и DRAM е очевидна в действителната им структура. SRAM използва четири до шест транзистора, докато DRAM използва един транзистор и кондензатор. Тук идва сравнението на плътността на съхранение. Просто има по-малко части в DRAM, което прави всяка клетка от паметта по-малка.

Разликите в дизайна обаче имат друг ефект, достатъчно голям, за да бъде титулярният фактор за именуване на двата. S в SRAM означава Static, докато D в DRAM означава Dynamic. Това означава, че SRAM може да запази съдържанието си за неопределено време, докато DRAM трябва редовно да се опреснява.

Забележка: Това предполага, че е налично постоянно захранване. SRAM все още е летлива памет и ако захранването бъде прекъснато, тя ще загуби данните, които съхранява. Точно като DRAM.

Какво е опресняване на паметта?

Архитектурата на ниво верига на DRAM означава, че зарядът на клетката на паметта намалява с времето. Всяка клетка от паметта трябва редовно да се опреснява, за да позволи на DRAM да съхранява данни за дълги периоди. Има няколко основни неща, които трябва да знаете за това. Първият е, че паметта не може да бъде достъпна, докато е обновена. Това също означава, че производителността може да бъде ограничена от това колко често DRAM клетките се нуждаят от опресняване.

Обикновено DRAM клетките се обновяват на всеки 64 милисекунди, въпреки че това намалява наполовина при високи температури. Всеки ред от клетки се обновява независимо, за да се предотврати това да се случи наведнъж, което води до значително прекъсване на всеки 64 милисекунди.

Умело контролерът на паметта също така измерва циклите на опресняване, докато RAM модулът прави други неща, които му пречат да чете или записва памет, като например предаване на прочетени данни. За щастие, времето, необходимо за опресняване на клетка, е малко, обикновено 75 или 120 наносекунди. Това означава, че DRAM чипът прекарва приблизително 0,4% до 5% от времето си за извършване на операция за опресняване.

Как да обновите DRAM

Това, което може би не знаете за четенето на данни от DRAM е, че е разрушително. Четенето на данни от клетките на паметта унищожава тези данни. За да скрие това от потребителя, всяка операция за четене чете и предава данните и записва същите данни обратно в клетката с памет в действие, наречено предварително зареждане. За съжаление не може да се разчита на стандартните събития за четене, че ще достигнат всеки използван DRAM ред, така че е необходима специфична операция за опресняване.

Операцията по опресняване не е толкова сложна. Всъщност, тъй като се стреми да обнови цял ред наведнъж, вместо да чете конкретна колона в реда, сигналът за обновяване на ред също е по-малък и по-ефективен. Процесът на опресняване чете данните в сензорните усилватели и направо обратно в клетките, вместо в сравнително бавните изходни буфери.

Всичко това става автоматично. Контролерът на паметта управлява всичко, без процесорът да знае за това.

Извънредни стойности

Зареждането на DRAM наистина намалява, но изследванията показват, че скоростта варира много между DRAM клетките, дори на един чип. Най-високият процент може да е в състояние да съхранява данните си до 50 секунди, без да е необходимо опресняване при стандартни температури. 90% могат да съхраняват данни за 10 секунди, 99% за три секунди и 99,9% за една секунда.

За съжаление, някои извънредни стойности трябва да се опресняват много по-често. За да се позволят дори най-лошите сценарии, времената за опресняване на DRAM са ниски. Този избор гарантира, че никога няма да бъдат загубени данни, но също така влияе върху потреблението на енергия и производителността.

Някои изследователи са предложили алтернативни методи за анализиране и групиране на RAM клетките и предпочитат да използват тези с по-добро време на разпад. Това би довело до подобрено използване на енергия, особено полезно при устройства с ниска мощност, захранвани от батерии. Това обаче също би довело до променливи нива на производителност на RAM.

Освен това трябва да се вземе предвид промяната във времето на разпадане въз основа на температурата. Още по-лошо е, че някои клетки просто понякога губят производителност на задържане на заряда, което означава, че твърде много разчитане на това понякога може да доведе до лоша клетка с предполагаема добра памет, което изисква редовно повторно групиране .

Заключение

Цикълът на опресняване е процесът в DRAM модулите, чрез който клетките на паметта се обновяват. Това е необходимо, тъй като дизайнът на веригата на DRAM води до намаляване на заряда. Редовното опресняване на клетките на паметта предотвратява загубата на данни. SRAM не се нуждае от обновяване, тъй като дизайнът на неговата схема не води до изтичане на заряда.

Забележка: Цикълът на опресняване може също да се отнася до редовното актуализиране на хардуера от потребител или организация.