Share
vædder, eller Random Access Memory, er en slags computerhukommelse, hvori man kan få adgang til en hvilken som helst byte af hukommelse uden at behøve at få adgang til de foregående byte. RAM er et flygtigt medium til lagring af digitale data, hvilket betyder, at enheden skal være tændt for at RAM'en kan fungere. DRAM, eller dynamisk RAM, er den mest anvendte RAM, som forbrugerne beskæftiger sig med.
Indhold: SRAM vs DRAM
- 1 Forskellige typer hukommelse forklaret
- 2 Struktur og funktion
- 2.1 Dynamisk RAM (DRAM)
- 2.2 Statisk RAM (SRAM)
- 2.3 Hastighed
- 3 Kapacitet og densitet
- 4 Strømforbrug
- 5 Pris
- 6 Ansøgninger
- 7 Referencer
Forskellige typer hukommelse forklares
Den følgende video forklarer de forskellige typer hukommelse, der bruges på en computer - DRAM, SRAM (f.eks. Brugt i en processors L2-cache) og NAND-flash (f.eks. Brugt i en SSD).
Struktur og funktion
Strukturerne i begge typer RAM er ansvarlige for deres vigtigste egenskaber såvel som deres respektive fordele og ulemper. For en teknisk, dybtgående forklaring af, hvordan DRAM og SRAM fungerer, se dette ingeniørforedrag fra University of Virginia.
Dynamisk RAM (DRAM)
Hver hukommelsescelle i en DRAM-chip indeholder en bit data og er sammensat af en transistor og en kondensator. Transistoren fungerer som en switch, der gør det muligt for styringskredsløbet på hukommelseschippen at læse kondensatoren eller ændre dens tilstand, mens kondensatoren er ansvarlig for at holde databiten i form af en 1 eller 0.
Med hensyn til funktion er en kondensator ligesom en container, der opbevarer elektroner. Når denne beholder er fuld, udpeger den en 1, mens en beholder, der er tom for elektroner, udpeger en 0. Imidlertid har kondensatorer en lækage, der får dem til at miste denne ladning, og som et resultat bliver "containeren" tom efter bare nogle få millisekunder.
For at en DRAM-chip skal fungere, skal CPU'en eller hukommelseskontrolleren således genoplade kondensatorerne, der er fyldt med elektroner (og derfor angive en 1), før de tømmes for at bevare dataene. For at gøre dette læser hukommelsescontrolleren dataene og omskriver dem derefter. Dette kaldes forfriskende og forekommer tusinder af gange i sekundet i en DRAM-chip. Det er også her, at "Dynamic" i Dynamic RAM stammer, da det henviser til den opdatering, der er nødvendig for at bevare dataene.
På grund af behovet for konstant at opdatere data, hvilket tager tid, er DRAM langsommere.
Statisk RAM (SRAM)
Statisk RAM anvender på den anden side flip-flops, som kan være i en af to stabile tilstande, som understøtningskredsløbet kan læse som enten en 1 eller en 0. En vipper, selvom den kræver seks transistorer, har fordelen ved behøver ikke at blive opdateret. Manglen på et behov for konstant at opdatere gør SRAM hurtigere end DRAM; fordi SRAM imidlertid har brug for flere dele og ledninger, optager en SRAM-celle mere plads på en chip end en DRAM-celle gør. SRAM er således dyrere, ikke kun fordi der er mindre hukommelse pr. Chip (mindre tæt), men også fordi de er sværere at fremstille.
Hastighed
Da SRAM ikke behøver at opdatere, er det typisk hurtigere. Den gennemsnitlige adgangstid for DRAM er omkring 60 nanosekunder, mens SRAM kan give adgangstider så lave som 10 nanosekunder.
Kapacitet og densitet
På grund af dens struktur har SRAM brug for flere transistorer end DRAM for at gemme en bestemt mængde data. Mens et DRAM-modul kun kræver en transistor og en kondensator til at gemme hver bit af data, har SRAM brug for 6 transistorer. Da antallet af transistorer i et hukommelsesmodul bestemmer dets kapacitet, kan et DRAM-modul for et lignende antal transistorer have op til 6 gange mere kapacitet end et SRAM-modul.
Strømforbrug
Et SRAM-modul bruger typisk mindre strøm end et DRAM-modul. Dette skyldes, at SRAM kun kræver en lille stabil strøm, mens DRAM kræver bursts af strøm hvert par millisekunder for at opdatere. Denne opdateringsstrøm er flere størrelsesordrer større end den lave SRAM standbystrøm. SRAM bruges således i de fleste bærbare og batteridrevne udstyr.
SRAMs strømforbrug afhænger dog af den frekvens, hvor det er tilgængeligt. Når SRAM bruges i et langsommere tempo, trækker det næsten ubetydelig kraft, mens den er i tomgang. På den anden side, ved højere frekvenser, kan SRAM forbruge lige så meget strøm som DRAM.
Pris
SRAM er meget dyrere end DRAM. En gigabyte SRAM-cache koster omkring $ 5000, mens en gigabyte af DRAM koster $ 20- $ 75. Da SRAM bruger flip-flops, der kan være lavet af op til 6 transistorer, har SRAM brug for flere transistorer til at gemme 1 bit end DRAM gør, som kun bruger en enkelt transistor og kondensator. For den samme mængde hukommelse kræver SRAM således et større antal transistorer, hvilket øger produktionsomkostningerne.
Applikationer
Computerhukommelsestyper Som alt RAM er DRAM og SRAM flygtige og kan derfor ikke bruges til at gemme "permanente" data såsom operativsystemer eller datafiler som billeder og regneark.
Den mest almindelige anvendelse af SRAM er at tjene som cache til processoren (CPU). I processor specifikationer er dette angivet som L2 cache eller L3 cache. SRAM-ydelse er virkelig hurtig, men SRAM er dyr, så typiske værdier for L2 og L3-cache er 1MB til 8MB.
Den mest almindelige anvendelse af DRAM - såsom DDR3 - er flygtig opbevaring til computere. Selvom det ikke er så hurtigt som SRAM, er DRAM stadig meget hurtig og kan oprette forbindelse direkte til CPU-bussen. Typiske størrelser af DRAM er ca. 1 til 2 GB i smartphones og tablets, og 4 til 16 GB på bærbare computere.
Referencer
- Foredrag 21: Opbevaring - Computer Science ved University of Texas-Austin
- SRAM-hukommelsesgrænseflade til mikrokontroller i indlejrede systemer - EE Herald
- Wikipedia: Dynamisk hukommelse med tilfældig adgang
- Wikipedia: Statisk hukommelse med tilfældig adgang
- Wikipedia: Hukommelsesopdatering
