Τι είναι ο κύκλος ανανέωσης;

Στον υπολογιστή σας, υπάρχουν πιθανώς δύο τύποι μνήμης κατηγορίας RAM. Μόνο μία αναφέρεται ως RAM: η μνήμη συστήματος ή η μνήμη RAM συστήματος. Αυτή η κατηγορία μνήμης RAM ονομάζεται DRAM. Σε αυτήν την κατηγορία, ενδέχεται να έχετε επίσης μερικούς SSD με ενσωματωμένη μνήμη DRAM. Η VRAM σε μια κάρτα γραφικών είναι επίσης ένα υποσύνολο της DRAM. Θα έχετε διαφορετικό τύπο μνήμης RAM στην ίδια την CPU και την GPU. Η SRAM χρησιμοποιείται για κρυφές μνήμες on-die.

Το SRAM είναι γρήγορο. Ωστόσο, δεν είναι ιδιαίτερα πυκνό σε gigabyte ανά τετραγωνικό εκατοστό, γεγονός που συμβάλλει και στην υψηλή τιμή του. Η μνήμη DRAM είναι πιο αργή. Ωστόσο, έχει πολύ μεγαλύτερη πυκνότητα αποθήκευσης και είναι πολύ φθηνότερο. Για το λόγο αυτό, η SRAM χρησιμοποιείται σε μικρές ποσότητες στα καλούπια του επεξεργαστή ως μνήμη υψηλής ταχύτητας και η DRAM χρησιμοποιείται για μεγαλύτερες δεξαμενές μνήμης όπως αυτές που περιγράφονται παραπάνω.

Η διάκριση μεταξύ SRAM και DRAM είναι εμφανής στην πραγματική τους δομή. Η SRAM χρησιμοποιεί τέσσερα έως έξι τρανζίστορ, ενώ η DRAM χρησιμοποιεί ένα μόνο τρανζίστορ και έναν πυκνωτή. Εδώ μπαίνει η σύγκριση της πυκνότητας αποθήκευσης. Απλώς, υπάρχουν λιγότερα μέρη στη μνήμη DRAM, με αποτέλεσμα κάθε κυψέλη μνήμης να είναι μικρότερη.

Οι διαφορές στο σχεδιασμό έχουν ένα άλλο αποτέλεσμα, ωστόσο, ένα αρκετά μεγάλο ώστε να είναι ο τίτλος του συντελεστή ονομασίας των δύο. Το S στη SRAM σημαίνει Static, ενώ το D στη DRAM σημαίνει Dynamic. Αυτό αντιπροσωπεύει ότι η SRAM μπορεί να διατηρήσει τα περιεχόμενά της επ' αόριστον, ενώ η DRAM πρέπει να ανανεώνεται τακτικά.

Σημείωση: Αυτό προϋποθέτει ότι είναι διαθέσιμη μια σταθερή παροχή ρεύματος. Η SRAM εξακολουθεί να είναι πτητική μνήμη και εάν χαθεί η ισχύς, θα χάσει τα δεδομένα που διατηρεί. Ακριβώς όπως η DRAM.

Τι είναι η ανανέωση μνήμης;

Η αρχιτεκτονική σε επίπεδο κυκλώματος της DRAM σημαίνει ότι το φορτίο μιας κυψέλης μνήμης εξασθενεί με την πάροδο του χρόνου. Κάθε κελί μνήμης πρέπει να ανανεώνεται τακτικά για να επιτρέπεται στη DRAM να αποθηκεύει δεδομένα για μεγάλες περιόδους. Υπάρχουν μερικά βασικά πράγματα που πρέπει να γνωρίζετε για αυτό. Το πρώτο είναι ότι δεν είναι δυνατή η πρόσβαση στη μνήμη κατά την ανανέωση. Αυτό σημαίνει επίσης ότι η απόδοση μπορεί να περιοριστεί από το πόσο συχνά χρειάζονται ανανέωση τα κελιά DRAM.

Γενικά, τα κύτταρα DRAM ανανεώνονται κάθε 64 χιλιοστά του δευτερολέπτου, αν και αυτό μειώνεται στο μισό σε υψηλές θερμοκρασίες. Κάθε σειρά κελιών ανανεώνεται ανεξάρτητα για να μην συμβεί αυτό ταυτόχρονα, προκαλώντας σημαντικό λόξυγκα κάθε 64 χιλιοστά του δευτερολέπτου.

Έξυπνα, ο ελεγκτής μνήμης ρυθμίζει επίσης τους κύκλους ανανέωσης, ενώ η μονάδα RAM κάνει άλλα πράγματα που την εμποδίζουν να διαβάσει ή να γράψει μνήμη, όπως η μετάδοση δεδομένων ανάγνωσης. Ευτυχώς, ο χρόνος που απαιτείται για την ανανέωση ενός κυττάρου είναι μικρός, γενικά 75 ή 120 νανοδευτερόλεπτα. Αυτό σημαίνει ότι ένα τσιπ DRAM ξοδεύει περίπου το 0,4% έως 5% του χρόνου του εκτελώντας μια λειτουργία ανανέωσης.

Πώς να ανανεώσετε τη μνήμη DRAM

Αυτό που ίσως δεν γνωρίζετε για την ανάγνωση δεδομένων από τη μνήμη DRAM είναι ότι είναι καταστροφικό. Η ανάγνωση δεδομένων από τα κελιά μνήμης καταστρέφει αυτά τα δεδομένα. Για να το κρύψει αυτό από το χρήστη, κάθε λειτουργία ανάγνωσης διαβάζει και μεταδίδει τα δεδομένα και εγγράφει τα ίδια δεδομένα πίσω στο κελί μνήμης σε δράση που ονομάζεται προφόρτιση. Δυστυχώς, δεν μπορείτε να βασιστείτε στα τυπικά συμβάντα ανάγνωσης για να χτυπήσετε κάθε γραμμή DRAM που χρησιμοποιείται, επομένως απαιτείται μια συγκεκριμένη λειτουργία ανανέωσης.

Η λειτουργία ανανέωσης δεν είναι τόσο περίπλοκη. Στην πραγματικότητα, καθώς προσπαθεί να ανανεώσει μια ολόκληρη σειρά ταυτόχρονα, αντί να διαβάσει μια συγκεκριμένη στήλη στη σειρά, το σήμα για την ανανέωση μιας σειράς είναι επίσης μικρότερο και πιο αποτελεσματικό. Η διαδικασία ανανέωσης διαβάζει τα δεδομένα στους ενισχυτές αίσθησης και κατευθείαν πίσω στις κυψέλες αντί στα σχετικά αργά buffer εξόδου.

Όλα αυτά γίνονται αυτόματα. Ο ελεγκτής μνήμης τα διαχειρίζεται όλα χωρίς να το γνωρίζει η CPU.

Ακριβείς τιμές

Η φόρτιση DRAM αποσυντίθεται, αλλά η έρευνα έχει δείξει ότι ο ρυθμός ποικίλλει πολύ μεταξύ των κυψελών DRAM, ακόμη και σε ένα μόνο τσιπ. Το μεγαλύτερο ποσοστό περίπου μπορεί να είναι σε θέση να διατηρήσει τα δεδομένα του για έως και 50 δευτερόλεπτα χωρίς να χρειάζεται ανανέωση σε τυπικές θερμοκρασίες. Το 90% μπορεί να αποθηκεύσει δεδομένα για 10 δευτερόλεπτα, το 99% για τρία δευτερόλεπτα και το 99,9% για ένα δευτερόλεπτο.

Δυστυχώς, ορισμένες ακραίες τιμές πρέπει να ανανεώνονται πολύ πιο συχνά. Για να επιτρέπονται ακόμη και τα χειρότερα σενάρια, οι χρόνοι ανανέωσης DRAM είναι χαμηλοί. Αυτή η επιλογή διασφαλίζει ότι δεν θα χαθούν ποτέ δεδομένα, αλλά επηρεάζει επίσης τη χρήση ενέργειας και την απόδοση.

Ορισμένοι ερευνητές έχουν προτείνει εναλλακτικές μεθόδους ανάλυσης και δέσμευσης των κυψελών RAM και προτιμούν να χρησιμοποιούν αυτές με καλύτερους χρόνους αποσύνθεσης. Αυτό θα οδηγούσε σε βελτιωμένη χρήση ενέργειας, ιδιαίτερα χρήσιμη σε συσκευές χαμηλής κατανάλωσης μπαταρίας. Ωστόσο, θα οδηγούσε επίσης σε μεταβλητά επίπεδα απόδοσης RAM.

Επιπλέον, η αλλαγή στον χρόνο αποσύνθεσης με βάση τη θερμοκρασία θα πρέπει να ληφθεί υπόψη. Ακόμη χειρότερα, ορισμένες κυψέλες απλώς χάνουν την απόδοση διατήρησης φορτίου περιστασιακά, πράγμα που σημαίνει ότι η υπερβολική βάση σε αυτό μπορεί μερικές φορές να έχει ως αποτέλεσμα ένα υποτιθέμενο καλό κύτταρο μνήμης να είναι κακό και να απαιτεί τακτική επανασύνδεση .

συμπέρασμα

Ο κύκλος ανανέωσης είναι η διαδικασία στις μονάδες DRAM με την οποία ανανεώνονται τα κελιά μνήμης. Αυτό είναι απαραίτητο επειδή ο σχεδιασμός του κυκλώματος της DRAM έχει ως αποτέλεσμα την αποσύνθεση του φορτίου. Η τακτική ανανέωση των κελιών μνήμης αποτρέπει την απώλεια δεδομένων. Η SRAM δεν χρειάζεται ανανέωση, καθώς ο σχεδιασμός του κυκλώματος της δεν οδηγεί σε αποστράγγιση φόρτισης.

Σημείωση: Ο κύκλος ανανέωσης μπορεί επίσης να αναφέρεται στην τακτική ενημέρωση του υλικού από έναν χρήστη ή οργανισμό.