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¿Por qué hay que "refrescar" la ram dinámica?

Leo esta pregunta pero en realidad no respondía a mi pregunta. También quiero empezar esta pregunta diciendo que lo hago desde la perspectiva de un estudiante de informática que tomó un curso de ingeniería eléctrica.

En mis apuntes sobre la RAM estática y la RAM dinámica, se dice que una sola célula de RAM estática está construida enteramente de transistores, y mantendrá 1 bit de datos mientras se aplique energía a la célula.

Por otro lado, una celda de RAM dinámica se construye principalmente con un condensador. Entiendo intuitivamente que un condensador 'pierde' carga hasta que el voltaje en cualquiera de las placas es igual, y dice en mis notas que esto significa que la RAM dinámica debe ser refrescada cada 10-100 milisegundos.

Mi pregunta es por qué es necesaria la actualización. ¿Cuál es la diferencia entre la energía que se aplica a la RAM estática y a la RAM dinámica? ¿No se puede aplicar energía a la RAM dinámica de la misma forma que a la RAM estática para mantener los datos? ¿Por qué requiere una señal de refresco específica?

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hacktastical Puntos 560

¿Por qué actualizar?

La DRAM utiliza condensadores como células de almacenamiento. Estos condensadores, al ser muy pequeños y estar hechos de silicio, pierden tensión con el tiempo. Esa es la D de la DRAM: las celdas son dinámico su estado de carga cambia.

Para preservar el estado lógico de esas celdas DRAM con fugas, su estado debe leerse antes de que se haya desvanecido su carga y, a continuación, volver a escribirse para devolver su estado a la carga completa recién escrita. Eso es el refresco, en pocas palabras.

Para evitarlo, las DRAM utilizan un ciclo especial de lectura y escritura denominado actualizar que golpea varias celdas a la vez y las escribe de nuevo. Normalmente, se trata de una o varias filas de celdas, aproximadamente 1/256 de la DRAM cada vez.

La operación de refresco del host es una carrera contra el tiempo: todas las filas de la DRAM tienen que ser golpeadas a tiempo antes de que se escape su contenido. Normalmente se tarda entre 8 y 16 ms en alcanzar todas las filas.

En cambio, la RAM estática, o SRAM, utiliza un latch como elemento de almacenamiento. El latch mantiene su estado mientras se mantiene encendido o se escribe con un nuevo valor.

¿Qué significa esto en cuanto a potencia y densidad?

La SRAM puede, en teoría, tener una potencia de espera casi nula, ya que utiliza un latch CMOS para almacenar los datos. En la práctica, la SRAM rápida tendrá una corriente de fuga en espera bastante alta y una corriente aún mayor durante la actividad debido al uso de transistores de bajo umbral para aumentar la velocidad.

Los latches SRAM necesitan entre 4 y 8 transistores por bit, y todos ellos pueden tener fugas.

Más información aquí: https://en.wikichip.org/wiki/static_random-access_memory

Mientras tanto, la DRAM tiene energía de reserva para hacer frente a los refrescos. Los fabricantes de chips se esfuerzan mucho por ofrecer modos de autorrecarga de bajo consumo que alarguen el tiempo entre cada operación de actualización y no requieran la intervención del host una vez que se entra en ese modo. Este modo de autorrefresco se utiliza en el estado de "reposo" del ordenador, lo que permite apagar la CPU y despertarla casi al instante.

En cuanto a la densidad, la DRAM utiliza básicamente un transistor por celda, que se conecta al condensador excavado verticalmente como un pozo en el silicio. Esto hace que el área de la DRAM por bit sea muy pequeña en comparación con las celdas SRAM 6T u 8T. Con menos transistores, también se reducen las fugas de la DRAM por bit.

Más información aquí: http://www.cse.scu.edu/~tschwarz/coen180/LN/DRAM.html#CellDesign

Así que, en general, debido a su densidad y al menor número de transistores por bit, la DRAM es sustancialmente más potente que la SRAM rápida, pero sustancialmente peor que la SRAM lenta y de bajas fugas, ya que requiere refresco.

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david Puntos 1800

El punto crítico es que la DRAM debe ser leída para ser refrescada correctamente. Debe leer el voltaje del condensador y luego decidir si refrescar el valor como un 0 o como un 1.

Pero no hay un "circuito de lectura continua" integrado en los chips de ram dinámica de alta densidad. Tienes que dirigirte a la celda de RAM para leerla y refrescarla.

Por el contrario, basta con aplicar un voltaje constante a una célula ariete estática. Un voltaje constante la mantiene en estado 1 o 0.

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