Основи роботи DRAM

Динамічна пам'ять

Динамічна пам'ять (Dynamic RAM, DRAM) одержала свою назву від принципу дії її запам'ятовуючих осередків, що виконані у виді конденсаторів, утворених елементами напівпровідникових мікросхем¹. Трохи спрощуючи опис фізичних процесів, можна сказати, що при записі логічної одиниці в осередок конденсатор заряджається, при записі нуля — розряджається. Схема зчитування розряджає через себе цей конденсатор, і якщо заряд був ненульовим, виставляє на своєму виході одиничне значення і подзаряжает конденсатор до колишнього рівня. При відсутності звертання до осередку згодом за рахунок струмів витоку конденсатор розряджається й інформація губиться, тому така пам'ять вимагає постійної періодичної підзарядки конденсаторів (звертання до кожного осередку), тобто пам'ять може працювати тільки в динамічному режимі. Цим вона принципово відрізняється від статичної пам'яті, реалізованої на триггерних осередках і хранящей інформації без звертань до неї як завгодно довго (при включеному харчуванні). Завдяки відносній простоті осередку динамічної пам'яті на одному кристалі вдається розміщати мільйони осередків і одержувати найдешевшу напівпровідникову пам'ять досить високої швидкодії з помірним енергоспоживанням, використовувану як основну пам'ять комп'ютера. Розплатою за низьку ціну є деякі складності в керуванні динамічною пам'яттю, що розглядаються далі.

Запам'ятовуючі осередки мікросхем DRAM організовані у виді двомірної матриці. Адреса рядка і стовпця передається по мультиплексированной шині адреси MA (Multiplexed Address) і стробируется по спаду імпульсів RAS# (Row Access Strobe — строб адреси рядка) і CAS# (Column Access Strobe — строб адреси стовпця).

Обраною мікросхемою пам'яті є та, на яку під час активності (низького рівня) сигналу RAS# приходить сигнал CAS# (теж низьким рівнем). Тип звертання визначається сигналами WE# і CAS#. Тимчасова діаграма «класичних» циклів запису і читання приведене на мал. 8.1. Як видно з діаграми, при читанні дані на виході відносно початку циклу (сигналу RAS#) з'являться не раніш, ніж через інтервал r_RAC, що і є часом доступу.

.

Ключовий параметр мікросхем — час доступу — за всю історію удалося поліпшити усього на порядок (із сотень до декількох десятків наносекунд). За менший історичний період тільки тактова частота процесорів х86 виросла на 3 порядки, так що розривши між потребами процесорів і можливостями комірок пам'яті збільшується. Для подолання цього розриву, по-перше, збільшують розрядність дані пам'яті, а по-друге, будують навколо масивів комірок пам'яті різні хитрі оболонки, що прискорюють доступ до даних. У першу чергу намагаються оптимизировать читання, оскільки операції запису в порівнянні з читанням у більшості випадків виконуються набагато рідше. Відзначимо, що всі, навіть «самі модні» типи пам'яті — SDRAM, DDR SDRAM і Rambus DRAM — мають запам'ятовуюче ядро, що обслуговується описаним вище способом.

Дата добавления: 2014-01-04