Mikä on muistin virkistys?

Sekä SRAM että DRAM ovat haihtuvan muistin muotoja. Tämä tarkoittaa, että he tarvitsevat virtalähteen tallentamiensa tietojen säilyttämiseen. Olet ehkä kuullut tietojen poistamisesta RAM-muistista, kun tietokoneesi sammuu, mutta tämä ei ole täysin totta. Tietoja ei nimenomaisesti poisteta; varaus, joka osoittaa muistisoluissa binääriarvon 1 tai 0, karkaa. Vaikka menetelmä eroaa, vaikutus on sama; data on estetty.

Varauksen vapautusprosessi on välttämätön RAM-muistille. Se on niin tärkeä, että se erottaa SRAM-muistin ja DRAM-muistin. Static Random Access Memory ( SRAM ) -solut käyttävät kuutta transistoria, jotka on kytketty ristikytkettyjen invertterien pariksi. Tämä rakenne säilyttää latauksensa loputtomiin niin kauan kuin muistisolussa on virtalähde. Dynamic Random Access Memory ( DRAM ) -kennot käyttävät yhtä transistoria, joka menettää jatkuvasti latauksensa ja joka on päivitettävä säännöllisesti.

Tämä rakenteellinen ero pätee myös SRAM:n ja DRAMin käyttöeroihin. DRAM tarjoaa huomattavasti suuremman tallennustiheyden, mutta vaatii monimutkaisempaa virkistyspiiriä, vaikka tämä vaikutus ei riitä kompensoimaan tiheysetua. SRAM on kuitenkin nopeampi kuin DRAM. Suorittimen välimuistissa SRAM-muistia käytetään pieniä määriä, kun taas DRAM tarjoaa suuren määrän järjestelmämuistia.

Päivityksen anatomia

DRAM-muistin päivityksen ymmärtämiseksi on hyödyllistä tietää, miten sitä luetaan. DRAM-tiedot luetaan riveinä, jolloin koko rivi luetaan kerralla. Tätä varten rivin sanarivi veloitetaan. Tämä aiheuttaa muistisolujen rivin purkamisen vastaaville bittirivilleen. Bittilinjojen vertailujännitteet syötetään sensorivahvistimiin, jotka vahvistavat varauksen minimiin tai maksimiin kunkin bittilinjan tilasta riippuen.

Sen jälkeen sensorivahvistimet lukittuvat ja ovat luettavissa. Tiedot luetaan sitten kustakin määritetystä sarakkeesta muistiväylään siirrettäväksi CPU:lle. Kun riviltä on luettu tarvittavat tiedot, rivin sanarivi ja aistivahvistimet kytketään pois päältä ja bittirivit latautuvat uudelleen.

Vaikka tämä on hyvin monimutkaista, olet ehkä huomannut jotain tärkeää. Lukuprosessi tyhjentää muistisolut. Kun solu on tyhjennetty, niiden uudelleenlukeminen saisi kaikki 0:t, tiedot menetetään. DRAM-muistin lukeminen on tuhoisaa, mutta tiedot pysyvät RAM-muistissasi, kun luet niitä. Puuttuva vaihe selittää tämän ristiriidan. Kun sensorivahvistimet ovat lukittuina, niiden tila syötetään takaisin muistisoluihin, joista he lukevat, pitäen alhaiset solut alhaisena ja lataamalla korkeat solut. Tämä tapahtuu automaattisesti jokaisessa lukutoiminnossa ja on päivitystoiminto.

Päivitystoiminto toimii samalla tavalla, mutta sen sijaan, että tunnistusvahvistimet siirtäisivät pyydetyn tiedon muistiväylään, ne vain lataavat muistisoluja ennen kuin ne sammuvat uudelleen.

Miksi päivitys on tarpeen?

On helppo ymmärtää, miksi muistisolua pitää päivittää tuhoisan lukutoiminnon jälkeen. On vähemmän intuitiivista, miksi muita päivityksiä tarvitaan. Valitettavasti kunkin kennon varauksen ylläpitämiseen käytetyt pienet transistorit eivät ole täydellisiä varauksen säilyttämisessä. Se vain vuotaa pois. Tämä tapahtuu melko nopeasti. Nykyisten muististandardien JEDEC-standardi edellyttää, että kaikki DRAM-sirun rivit päivitetään 64 ms:n välein.

Suorituskyvyn heikkenemisen estämiseksi prosessi suoritetaan opportunistisesti 64 ms välein päivittämällä koko DRAM-sirun yhdessä erässä. Luetut rivit on jo päivitetty, mutta kun DRAM on lepotilassa, lukemattomat rivit päivitetään taustalla.

Tutkimukset ovat osoittaneet, että DRAM-solut voivat säilyttää tietonsa 10 sekuntia ilman, että niitä päivitetään. Jotkut tilastolliset poikkeamat voivat säilyttää tietoja jopa minuutin ajan. Valitettavasti saat myös toisessa suunnassa poikkeamia, jotka eivät kestä latausta hetkeäkään. Hyvin konservatiivinen virkistysjaksoajastin valitaan tietojen katoamisen tai korruption välttämiseksi. Silti nykyaikainen DRAM on tarpeeksi nopea, jotta 64 ms:n välein tapahtuva päivittäminen ei aiheuta huomattavaa suorituskyvyn menetystä.

Vinkki: Tutkijat ovat havainneet, että varausten kesto voi vaihdella merkittävästi solujen välillä, jopa yhdessä DRAM-sirussa. Toisinaan hyvät solut huononevat yhtäkkiä latauksensa pitämisessä, joten et myöskään voi valita luotettavasti.

Tutkimukset ovat myös osoittaneet, että lämpötilalla on merkittävä rooli varauksen vaimenemisnopeudessa. Yli 85 celsiusasteen lataus voi heiketä huomattavasti nopeammin, joten virkistysjakson aika puolittuu. Sitä vastoin kylmä DRAM voi säilyttää latauksensa pidempään. Tämä tiedetään tarpeeksi, että "kylmäkäynnistys" -hyökkäyksillä voidaan yrittää palauttaa sammutuksen yhteydessä "kadonneita" tietoja RAM-muistista jäähdyttämällä sitä.

Johtopäätös

DRAM-solut tarvitsevat säännöllistä päivittämistä tietojen tallentamiseksi pitkällä aikavälillä kahdesta syystä. Ensinnäkin lukutoiminto on tuhoisa. Toiseksi, transistorin varaus heikkenee ajan myötä. Tietojen häviämisen estämiseksi luetut tiedot kirjoitetaan takaisin samoihin muistisoluihin, ja solut, joita ei ole viime aikoina luettu, päivitetään säännöllisesti. Päivitysprosessi on yleensä tarpeen vain muutaman sekunnin välein. Kaikki rivit kuitenkin päivitetään erittäin konservatiivisella aikaskaalalla, jotta estetään tietojen katoaminen soluista, jotka ovat tilastollisesti poikkeavia varauksen vähenemisen nopeudessa.

Päivitystarpeiden vähentäminen lämpötila-antureilla ja retentiotietoisuustekniikoilla olisi mahdollista. Tämä tarkoittaisi sellaisten solujen käyttöä, jotka pitävät latauksen hyvin. Näin vältettäisiin mahdollisuuksien mukaan tilastolliset poikkeamat, jotka edellyttävät tällaista konservatiivista viritystä. Tällaisia ​​tekniikoita ei kuitenkaan yleisesti käytetä, koska ne lisäävät kustannuksia ja monimutkaisuutta ongelman ratkaisemiseksi minimaalisella tehokkuudella. Jaa ajatuksesi alla olevissa kommenteissa.