Što je ciklus osvježavanja?

U vašem računalu vjerojatno postoje dvije vrste memorije klase RAM. Samo se jedan naziva RAM: sistemska memorija ili sistemski RAM. Ova klasa RAM-a naziva se DRAM. U ovoj klasi također možete imati neke SSD-ove s integriranim DRAM-om. VRAM na grafičkoj kartici također je podskup DRAM-a. Imat ćete drugu vrstu RAM-a na samim CPU i GPU maticama. SRAM se koristi za predmemorije na matici.

SRAM je brz. No, nije osobito gust kada se radi o gigabajtima po kvadratnom centimetru, što također pridonosi njegovoj visokoj cijeni. DRAM je sporiji. Međutim, ima mnogo veću gustoću skladištenja i mnogo je jeftiniji. Iz tog razloga, SRAM se koristi u malim količinama na procesorima kao memorija velike brzine, a DRAM se koristi za veće skupove memorije poput gore opisanih.

Razlika između SRAM-a i DRAM-a očita je u njihovoj stvarnoj strukturi. SRAM koristi četiri do šest tranzistora, dok DRAM koristi jedan tranzistor i kondenzator. Ovdje dolazi usporedba gustoće pohrane. Jednostavno ima manje dijelova u DRAM-u, što svaku memorijsku ćeliju čini manjom.

Međutim, razlike u dizajnu imaju još jedan učinak, koji je dovoljno velik da bude titularni čimbenik imenovanja ova dva. S u SRAM-u označava statički, dok D u DRAM-u označava dinamički. To znači da SRAM može zadržati svoj sadržaj na neodređeno vrijeme, dok se DRAM treba redovito osvježavati.

Napomena: ovo pretpostavlja da je dostupno stalno napajanje. SRAM je još uvijek hlapljiva memorija, a ako nestane napajanja, izgubit će podatke koje drži. Baš kao DRAM.

Što je osvježenje memorije?

Arhitektura DRAM-a na razini sklopa znači da naboj memorijske ćelije opada tijekom vremena. Svaka memorijska ćelija mora se redovito osvježavati kako bi se DRAM-u omogućilo dugotrajno pohranjivanje podataka. O tome treba znati nekoliko bitnih stvari. Prvi je da se memoriji ne može pristupiti dok je osvježena. To također znači da performanse mogu biti ograničene time koliko je često DRAM ćelijama potrebno osvježavanje.

Općenito, DRAM ćelije se osvježavaju svake 64 milisekunde, iako se to prepolovljuje na visokim temperaturama. Svaki red stanica se neovisno osvježava kako bi se spriječilo da se to dogodi odjednom, uzrokujući značajno štucanje svake 64 milisekunde.

Pametno kontroler memorije također tempira cikluse osvježavanja dok RAM modul radi druge stvari koje ga sprječavaju u čitanju ili pisanju memorije, kao što je prijenos pročitanih podataka. Srećom, vrijeme potrebno za osvježavanje ćelije je malo, obično 75 ili 120 nanosekundi. To znači da DRAM čip troši otprilike 0,4% do 5% svog vremena izvodeći operaciju osvježavanja.

Kako osvježiti DRAM

Ono što možda ne znate o čitanju podataka iz DRAM-a je da je destruktivno. Čitanje podataka iz memorijskih ćelija uništava te podatke. Kako bi se to sakrilo od korisnika, svaka operacija čitanja čita i prenosi podatke i zapisuje iste podatke natrag u memorijsku ćeliju u akciji koja se naziva predpunjenje. Nažalost, ne može se pouzdati u standardne događaje čitanja da će pogoditi svaki korišteni DRAM red, pa je potrebna posebna operacija osvježavanja.

Operacija osvježavanja nije tako složena. Zapravo, budući da nastoji osvježiti cijeli red odjednom, umjesto čitanja određenog stupca u retku, signal za osvježavanje retka također je manji i učinkovitiji. Proces osvježavanja očitava podatke u senzorska pojačala i ravno natrag u ćelije umjesto u relativno spore izlazne međuspremnike.

Sve se to događa automatski. Memorijski kontroler upravlja svime a da CPU toga nije svjestan.

Outliers

Napunjenost DRAM-a opada, ali istraživanje je pokazalo da brzina jako varira između DRAM ćelija, čak i na jednom čipu. Najviši postotak možda će moći zadržati svoje podatke do 50 sekundi bez potrebe za osvježavanjem na standardnim temperaturama. 90% može pohraniti podatke 10 sekundi, 99% tri sekunde, a 99,9% jednu sekundu.

Nažalost, neke izvanredne vrijednosti potrebno je puno češće osvježavati. Kako bi se omogućili čak i najgori scenariji, vremena osvježavanja DRAM-a su niska. Ovaj izbor osigurava da se podaci nikad ne izgube, ali također utječe na potrošnju energije i performanse.

Neki su istraživači predložili alternativne metode analize i grupiranja RAM stanica i radije koriste one s boljim vremenom raspada. To bi dovelo do poboljšane potrošnje energije, osobito korisno na uređajima koji se napajaju baterijama male snage. Međutim, to bi također dovelo do promjenjivih razina performansi RAM-a.

Dodatno, promjena vremena raspadanja na temelju temperature morala bi se uzeti u obzir. Što je još gore, neke ćelije jednostavno povremeno izgube performanse zadržavanja naboja, što znači da bi previše oslanjanja na to ponekad moglo dovesti do toga da pretpostavljena dobra memorijska ćelija bude loša, što zahtijeva redovito ponovno spajanje .

Zaključak

Ciklus osvježavanja je proces u DRAM modulima kojim se osvježavaju memorijske ćelije. Ovo je neophodno jer dizajn strujnog kruga DRAM-a rezultira opadanjem naboja. Redovito osvježavanje memorijskih ćelija sprječava gubitak podataka. SRAM ne treba osvježavati jer njegov sklop ne dovodi do pražnjenja napunjenosti.

Napomena: Ciklus osvježavanja može se odnositi i na redovito ažuriranje hardvera od strane korisnika ili organizacije.