Co je to obnovovací cyklus?

Ve vašem počítači pravděpodobně existují dva typy paměti třídy RAM. Pouze jedna je označována jako RAM: systémová paměť nebo systémová RAM. Tato třída RAM se nazývá DRAM. V této třídě můžete mít i některá SSD s integrovanou DRAM. VRAM na grafické kartě je také podmnožinou DRAM. Na skutečném CPU a GPU budete mít jiný typ RAM. SRAM se používá pro on-die cache.

SRAM je rychlý. V přepočtu na gigabajty na centimetr čtvereční však není nijak zvlášť hutný, což také přispívá k jeho vysoké ceně. DRAM je pomalejší. Má však mnohem větší hustotu uložení a je mnohem levnější. Z tohoto důvodu se SRAM používá v malých množstvích na procesorových matricích jako vysokorychlostní paměť a DRAM se používá pro větší paměťové fondy, jako jsou ty popsané výše.

Rozdíl mezi SRAM a DRAM je patrný v jejich skutečné struktuře. SRAM používá čtyři až šest tranzistorů, zatímco DRAM používá jeden tranzistor a kondenzátor. Zde přichází na řadu srovnání hustoty úložiště. V DRAM je prostě méně dílů, takže každá paměťová buňka je menší.

Rozdíly v designu mají další efekt, nicméně jeden dostatečně velký, aby byl titulárním jmenovacím faktorem obou. S v SRAM znamená Static, zatímco D v DRAM znamená Dynamic. To znamená, že SRAM si může uchovat svůj obsah po neomezenou dobu, zatímco DRAM je třeba pravidelně obnovovat.

Poznámka: To předpokládá, že je k dispozici konstantní napájení. SRAM je stále volatilní paměť, a pokud dojde ke ztrátě napájení, ztratí se i data, která uchovává. Stejně jako DRAM.

Co je obnovení paměti?

Architektura DRAM na úrovni obvodu znamená, že náboj paměťové buňky se časem snižuje. Každá paměťová buňka musí být pravidelně obnovována, aby DRAM mohla ukládat data po dlouhou dobu. O tom je třeba vědět několik zásadních věcí. První je, že k paměti nelze přistupovat při obnovování. To také znamená, že výkon může být omezen tím, jak často potřebují buňky DRAM obnovovat.

Obecně se buňky DRAM obnovují každých 64 milisekund, i když při vysokých teplotách se to snižuje na polovinu. Každý řádek buněk se aktualizuje nezávisle, aby se to nestalo najednou, což způsobí významné škytavka každých 64 milisekund.

Řadič paměti také chytře časuje obnovovací cykly, aby proběhly, zatímco modul RAM dělá jiné věci, které mu brání ve čtení nebo zápisu paměti, jako je přenos načtených dat. Naštěstí je doba potřebná k obnovení buňky malá, obvykle 75 nebo 120 nanosekund. To znamená, že čip DRAM stráví zhruba 0,4 % až 5 % svého času prováděním operace obnovení.

Jak obnovit DRAM

O čtení dat z DRAM možná nevíte, že je destruktivní. Čtení dat z paměťových buněk tato data ničí. Aby se to před uživatelem skrylo, každá operace čtení čte a přenáší data a zapisuje stejná data zpět do paměťové buňky v akci zvané precharge. Bohužel se nelze spolehnout na to, že standardní události čtení zasáhnou každý použitý řádek DRAM, takže je potřeba specifická obnovovací operace.

Operace obnovení není tak složitá. Ve skutečnosti, protože se snaží obnovit celý řádek najednou, spíše než číst konkrétní sloupec v řádku, signál pro obnovení řádku je také menší a efektivnější. Obnovovací proces čte data do snímacích zesilovačů a přímo zpět do buněk spíše než do poměrně pomalých výstupních vyrovnávacích pamětí.

To vše se děje automaticky. Paměťový řadič to vše spravuje, aniž by si to CPU uvědomovalo.

Odlehlé hodnoty

Nabíjení DRAM se sice snižuje, ale výzkum ukázal, že rychlost se mezi buňkami DRAM výrazně liší, a to i na jediném čipu. Horní procento může být schopno uchovat svá data po dobu až 50 sekund, aniž by bylo potřeba obnovit při standardních teplotách. 90 % dokáže uložit data po dobu 10 sekund, 99 % po dobu tří sekund a 99,9 % po dobu jedné sekundy.

Bohužel některé odlehlé hodnoty je potřeba obnovovat mnohem častěji. Aby se umožnily i ty nejhorší scénáře, obnovovací časy DRAM jsou nízké. Tato volba zajišťuje, že se nikdy neztratí žádná data, ale také ovlivňuje spotřebu energie a výkon.

Někteří výzkumníci navrhli alternativní metody analýzy a binningu buněk RAM a upřednostňují použití těch s lepší dobou rozpadu. To by vedlo ke zlepšení spotřeby energie, což je užitečné zejména u zařízení s nízkou spotřebou energie bateriemi. To by však také vedlo k proměnlivým úrovním výkonu RAM.

Navíc by se musela zohlednit změna doby rozpadu na základě teploty. Ještě horší je, že některé články prostě příležitostně ztrácejí schopnost zadržování náboje, což znamená, že přílišné spoléhání na to může někdy vést k tomu, že předpokládaná dobrá paměťová buňka bude špatná a bude vyžadovat pravidelné opětovné řazení. .

Závěr

Obnovovací cyklus je proces v modulech DRAM, kterým se obnovují paměťové buňky. To je nezbytné, protože návrh obvodu DRAM vede k poklesu náboje. Pravidelné obnovování paměťových buněk zabraňuje ztrátě dat. Paměť SRAM není třeba obnovovat, protože její obvodový design nevede k vybití.

Poznámka: Obnovovací cyklus může také odkazovat na pravidelnou aktualizaci hardwaru uživatelem nebo organizací.