Share
Operatīvā atmiņa, vai brīvpiekļuves atmiņa, ir sava veida datora atmiņa, kurā var piekļūt jebkuram atmiņas baitam, nepiesakoties arī iepriekšējiem baitiem. RAM ir nepastāvīgs līdzeklis digitālo datu glabāšanai, tas nozīmē, ka ierīcei jābūt ieslēgtai, lai RAM darbotos. DRAM jeb dinamiskā RAM ir visplašāk izmantotā RAM, ar kuru patērētāji nodarbojas.
Saturs: SRAM vs DRAM
- 1 Izskaidroti dažādi atmiņas veidi
- 2 Uzbūve un funkcija
- 2.1. Dinamiskā RAM (DRAM)
- 2.2. Statiskā operatīvā atmiņa (SRAM)
- 2.3 Ātrums
- 3 Jauda un blīvums
- 4 enerģijas patēriņš
- 5 Cena
- 6 lietojumprogrammas
- 7 atsauces
Izskaidroti dažādi atmiņas veidi
Šajā videoklipā ir izskaidroti dažādi datorā izmantotie atmiņas veidi - DRAM, SRAM (piemēram, procesora L2 kešatmiņā) un NAND zibspuldze (piemēram, izmantota SSD).
Uzbūve un funkcija
Abu veidu RAM struktūras ir atbildīgas par to galvenajām īpašībām, kā arī par attiecīgajiem plusiem un mīnusiem. Lai iegūtu tehnisku, padziļinātu skaidrojumu par to, kā darbojas DRAM un SRAM, skatiet šo Virdžīnijas Universitātes inženierzinātņu lekciju.
Dinamiskā RAM (DRAM)
Katra atmiņas šūna DRAM mikroshēmā satur vienu datu bitu un sastāv no tranzistora un kondensatora. Tranzistors darbojas kā slēdzis, kas ļauj vadības mikroshēmai atmiņas mikroshēmā nolasīt kondensatoru vai mainīt tā stāvokli, savukārt kondensators ir atbildīgs par datu bita turēšanu 1 vai 0 formā.
Funkcijas ziņā kondensators ir kā trauks, kurā glabājas elektroni. Kad šis konteiners ir pilns, tas apzīmē 1, bet elektronu tukšs konteiners apzīmē 0. Tomēr kondensatoriem ir noplūde, kas liek tiem zaudēt šo lādiņu, un rezultātā “tvertne” tukša tikai pēc pāris milisekundēs.
Tādējādi, lai DRAM mikroshēma darbotos, CPU vai atmiņas kontrolierim pirms datu izlādēšanas ir jāuzlādē ar elektroniem piepildītie kondensatori (un tāpēc tie norāda 1), lai saglabātu datus. Lai to izdarītu, atmiņas kontrolieris nolasa datus un pēc tam tos pārraksta. To sauc par atsvaidzināšanu un DRAM mikroshēmā notiek tūkstošiem reižu sekundē. Šajā vietā rodas arī dinamiskās RAM “Dynamic”, jo tas attiecas uz atsvaidzināšanu, kas nepieciešama, lai saglabātu datus.
Tā kā nepieciešams pastāvīgi atjaunināt datus, un tas prasa laiku, DRAM darbojas lēnāk.
Statiskā operatīvā atmiņa (SRAM)
Statiskajā RAM, no otras puses, tiek izmantoti flip-flops, kas var būt vienā no diviem stabiliem stāvokļiem, kurus atbalsta shēmas var nolasīt kā 1 vai 0. Flip-flop, lai arī ir nepieciešami seši tranzistori, ir priekšrocība: nav nepieciešams atsvaidzināties. Nepieciešamība pastāvīgi atsvaidzināt padara SRAM ātrāku nekā DRAM; tomēr, tā kā SRAM ir vajadzīgas vairāk detaļu un vadu, SRAM šūna mikroshēmā aizņem vairāk vietas nekā DRAM šūna. Tādējādi SRAM ir dārgāks ne tikai tāpēc, ka vienā mikroshēmā ir mazāk atmiņas (mazāk blīvs), bet arī tāpēc, ka tos ir grūtāk izgatavot.
Ātrums
Tā kā SRAM nav nepieciešams atsvaidzināt, tas parasti ir ātrāks. Vidējais DRAM piekļuves laiks ir aptuveni 60 nanosekundi, savukārt SRAM var nodrošināt piekļuves laiku, kas ir mazāks par 10 nanosekundēm.
Jauda un blīvums
SRAM struktūras dēļ ir nepieciešams vairāk tranzistoru nekā DRAM, lai saglabātu noteiktu datu daudzumu. Lai gan DRAM modulim ir nepieciešams tikai viens tranzistors un viens kondensators, lai saglabātu katru datu bitu, SRAM ir nepieciešami 6 tranzistori. Tā kā tranzistoru skaits atmiņas modulī nosaka tā ietilpību, līdzīgam tranzistoru skaitam DRAM moduļa ietilpība var būt pat 6 reizes lielāka nekā SRAM modulim..
Elektrības patēriņš
Parasti SRAM modulis patērē mazāk enerģijas nekā DRAM modulis. Tas notiek tāpēc, ka SRAM nepieciešama tikai neliela vienmērīga strāva, kamēr DRAM ir nepieciešama enerģijas pārlāde ik pēc dažām milisekundēm, lai atsvaidzinātu. Šī atsvaidzināšanas strāva ir par vairākām kārtām lielāka nekā zemā SRAM gaidīšanas režīma strāva. Tādējādi SRAM tiek izmantots lielākajā daļā pārnēsājamo un ar akumulatoru darbināmo iekārtu.
Tomēr SRAM enerģijas patēriņš ir atkarīgs no frekvences, kādā tam piekļūst. Kad SRAM lieto lēnāk, tukšgaitas laikā tas patērē gandrīz nenozīmīgu jaudu. No otras puses, augstākās frekvencēs SRAM var patērēt tikpat daudz enerģijas kā DRAM.
Cena
SRAM ir daudz dārgāks nekā DRAM. Gigabaits SRAM kešatmiņas maksā apmēram 5000 ASV dolāru, bet gigabaits DRAM - no 20 līdz 75 USD. Tā kā SRAM izmanto flip-flops, kas var būt izgatavots no ne vairāk kā 6 tranzistoriem, SRAM ir nepieciešams vairāk tranzistoru, lai saglabātu 1 bitu nekā DRAM, kurš izmanto tikai vienu tranzistoru un kondensatoru. Tādējādi tikpat daudz atmiņas SRAM nepieciešams lielāks tranzistoru skaits, kas palielina ražošanas izmaksas.
Lietojumprogrammas
Datora atmiņas veidi Tāpat kā visa RAM, arī DRAM un SRAM ir nepastāvīgas, tāpēc tās nevar izmantot “pastāvīgu” datu, piemēram, operētājsistēmu, vai datu failu, piemēram, attēlu un izklājlapu, glabāšanai..
Visizplatītākais SRAM lietojums ir procesora kešatmiņas kalpošana. Procesora specifikācijās tas ir norādīts kā L2 kešatmiņa vai L3 kešatmiņa. SRAM veiktspēja ir patiešām ātra, bet SRAM ir dārga, tāpēc tipiskās L2 un L3 kešatmiņas vērtības ir no 1 MB līdz 8 MB.
DRAM, piemēram, DDR3, visizplatītākā lietojumprogramma ir gaistoša datoru glabāšana. Kaut arī DRAM nav tik ātrs kā SRAM, tas joprojām ir ļoti ātrs un var tieši pieslēgties CPU kopnei. Parasti DRAM ir aptuveni 1 līdz 2 GB viedtālruņos un planšetdatoros un 4 līdz 16 GB klēpjdatoros.
Atsauces
- 21. lekcija: Uzglabāšana - Datorzinātne Teksasas Ostinas Universitātē
- SRAM atmiņas saskarne ar mikrokontrolleri iegultās sistēmās - EE Herald
- Wikipedia: dinamiska brīvpiekļuves atmiņa
- Wikipedia: Statiskā brīvpiekļuves atmiņa
- Wikipedia: Atmiņas atsvaidzināšana
