Čo je to obnovovací cyklus?

Vo vašom počítači sú pravdepodobne dva typy pamäte triedy RAM. Len jedna sa označuje ako RAM: systémová pamäť alebo systémová RAM. Táto trieda pamäte RAM sa nazýva DRAM. V tejto triede môžete mať aj niektoré SSD disky s integrovanou DRAM. VRAM na grafickej karte je tiež podmnožinou DRAM. Na skutočnom CPU a GPU budete mať iný typ RAM. SRAM sa používa pre on-die cache.

SRAM je rýchly. V prepočte na gigabajty na štvorcový centimeter však nie je nijak zvlášť hustý, čo tiež prispieva k jeho vysokej cene. DRAM je pomalšia. Má však oveľa vyššiu hustotu uloženia a je oveľa lacnejšia. Z tohto dôvodu sa SRAM používa v malých množstvách na procesorových matriciach ako vysokorýchlostná pamäť a DRAM sa používa pre väčšie pamäťové oblasti, ako sú tie, ktoré sú opísané vyššie.

Rozdiel medzi SRAM a DRAM je evidentný v ich skutočnej štruktúre. SRAM používa štyri až šesť tranzistorov, zatiaľ čo DRAM používa jeden tranzistor a kondenzátor. Tu prichádza na rad porovnanie hustoty úložiska. V DRAM je jednoducho menej častí, vďaka čomu je každá pamäťová bunka menšia.

Dizajnové rozdiely majú ešte jeden efekt, avšak dostatočne veľký na to, aby bol titulárnym faktorom pomenovania týchto dvoch. S v SRAM znamená Static, zatiaľ čo D v DRAM znamená Dynamic. To znamená, že SRAM môže uchovávať svoj obsah na neurčito, zatiaľ čo DRAM je potrebné pravidelne obnovovať.

Poznámka: Toto predpokladá, že je k dispozícii stále napájanie. SRAM je stále volatilná pamäť a ak dôjde k výpadku napájania, stratí aj dáta, ktoré obsahuje. Rovnako ako DRAM.

Čo je to obnovenie pamäte?

Architektúra DRAM na úrovni obvodu znamená, že náboj pamäťovej bunky sa časom znižuje. Každá pamäťová bunka sa musí pravidelne obnovovať, aby DRAM mohla ukladať dáta na dlhú dobu. O tom treba vedieť niekoľko zásadných vecí. Prvým je, že k pamäti nie je možné pristupovať počas obnovovania. To tiež znamená, že výkon môže byť obmedzený tým, ako často potrebujú bunky DRAM obnovenie.

Vo všeobecnosti sa bunky DRAM obnovujú každých 64 milisekúnd, hoci pri vysokých teplotách sa to znižuje na polovicu. Každý riadok buniek sa obnovuje nezávisle, aby sa to nestalo naraz, čo spôsobuje výrazné čkanie každých 64 milisekúnd.

Pamäťový radič šikovne načasuje aj obnovovacie cykly, kým modul RAM robí iné veci, ktoré mu bránia v čítaní alebo zapisovaní pamäte, ako je napríklad prenos prečítaných údajov. Našťastie, čas potrebný na obnovenie bunky je malý, zvyčajne 75 alebo 120 nanosekúnd. To znamená, že čip DRAM strávi približne 0,4 % až 5 % svojho času vykonávaním operácie obnovenia.

Ako obnoviť DRAM

O čítaní údajov z DRAM možno neviete, že je deštruktívne. Čítanie údajov z pamäťových buniek tieto údaje zničí. Aby sa to pred používateľom skrylo, každá operácia čítania načíta a prenesie dáta a zapíše tie isté dáta späť do pamäťovej bunky v akcii nazývanej predbežné nabíjanie. Bohužiaľ sa nemožno spoliehať na to, že štandardné udalosti čítania zasiahnu každý použitý riadok DRAM, takže je potrebná špecifická obnovovacia operácia.

Operácia obnovenia nie je taká zložitá. V skutočnosti, keďže sa snaží obnoviť celý riadok naraz, namiesto čítania konkrétneho stĺpca v riadku, signál na obnovenie riadku je tiež menší a efektívnejší. Obnovovací proces načíta údaje do snímacích zosilňovačov a priamo späť do buniek, a nie do pomerne pomalých výstupných vyrovnávacích pamätí.

Toto všetko sa deje automaticky. Pamäťový radič to všetko spravuje bez toho, aby si to CPU uvedomovalo.

Odľahlé hodnoty

Nabíjanie DRAM sa znižuje, ale výskum ukázal, že rýchlosť medzi bunkami DRAM sa výrazne líši, dokonca aj na jedinom čipe. Najvyššie percento môže byť schopné udržať svoje údaje až 50 sekúnd bez potreby obnovenia pri štandardných teplotách. 90 % dokáže uložiť dáta na 10 sekúnd, 99 % na tri sekundy a 99,9 % na jednu sekundu.

Bohužiaľ, niektoré odľahlé hodnoty je potrebné obnovovať oveľa častejšie. Aby sa umožnili aj tie najhoršie scenáre, časy obnovy DRAM sú nízke. Táto voľba zaisťuje, že sa nikdy nestratia žiadne údaje, ale ovplyvňuje aj spotrebu energie a výkon.

Niektorí výskumníci navrhli alternatívne metódy analýzy a spájania buniek RAM a uprednostňujú použitie tých s lepšími časmi rozpadu. To by viedlo k zlepšeniu spotreby energie, čo je obzvlášť užitočné na zariadeniach napájaných z batérie s nízkou spotrebou energie. Viedlo by to však aj k rôznym úrovniam výkonu pamäte RAM.

Okrem toho by sa musela zohľadniť aj zmena času rozpadu na základe teploty. Ešte horšie je, že niektoré články jednoducho občas stratia výkon na udržanie náboja, čo znamená, že prílišné spoliehanie sa na to môže niekedy viesť k tomu, že predpokladaná dobrá pamäťová bunka je zlá a vyžaduje pravidelné opätovné spájanie. .

Záver

Obnovovací cyklus je proces v moduloch DRAM, ktorým sa obnovujú pamäťové bunky. Je to potrebné, pretože návrh obvodu DRAM vedie k poklesu náboja. Pravidelné obnovovanie pamäťových buniek zabraňuje strate dát. SRAM nie je potrebné obnovovať, pretože jeho obvodový dizajn nespôsobuje vybitie.

Poznámka: Obnovovací cyklus sa môže týkať aj pravidelnej aktualizácie hardvéru používateľom alebo organizáciou.