Динамическая память ( DRAM )

• Динамическая оперативная память (DRAM – Dynamic Random Access Memory) – энергозависимая память с произвольным доступом, каждая ячейка которой состоит из одного конденсатора и нескольких транзисторов. Конденсатор хранит один бит данных, а транзисторы играют роль ключей, удерживающих заряд в конденсаторе и разрешающих доступ к конденсатору при чтении и записи данных.

Динамическая память (DRAM): чтение

• 1. Входы усилителей уровня отключаются от выходов ячеек памяти

• 2. Бит линии подзаряжаются и переходят в состоянии между лог. 0 и лог.1.

• 3. Цепи подзаряда отключаются.

• 4. Выбирается строка памяти которую необходимо считать, происходит отпирание транзисторов.

• 5. Выполняется подключение усилителей уровня к выходам ячеек памяти Выходы усилителей соединены с входами триггеров-защелок (latch).

• 6. Происходит установка адреса столбца и данные ячейки попадают на шину данных.

• 7. Усилитель уровня восстанавливает заряд на конденсаторах.

Динамическая память (DRAM): запись

• 1. Выбирается строка памяти для записи

• 2. К выходу усилителя уровня выбранного столбца подводится напряжение лог.0/лог.1 (зависит от реализации).

• 3. Бит линия держится в стабильном состоянии благодаря положительной обратной связи усилителя.

• 4. Выполняется подключение шины данных к ячейке памяти, происходит заряд/разряд конденсатора.

Динамическая память (DRAM): регенерация

• В отличие от быстрой, но дорогой статической памяти типа SRAM которая является конструктивно более сложным и более дорогим типом памяти и используется в основном в кэш-памяти, медленная, но дешёвая память DRAM изготавливается на основе конденсаторов небольшой ёмкости, которые быстро теряют заряд, поэтому информацию приходится обновлять через определённые промежутки времени во избежание потерь данных. Этот процесс называется регенерацией памяти. Он реализуется специальным контроллером, установленным на материнской плате или же на кристалле центрального процессора (в случае если контроллер памяти встроен в процессор). На протяжении времени, называемого шагом регенерации, в DRAM перезаписывается целая строка ячеек, и через 8-64 мс обновляются все строки памяти.

Пакетный режим передачи данных (Burst Mode)

• Пакетный режим передачи данных: при необходимости чтения из памяти (или записи в память) одного машинного слова, процессор считывает вместе с ним ещё несколько подряд расположенных слов. Длина каждого машинного слова, т.е. размер отдельного блока данных, передаваемого между микропроцессором и памятью, равна разрядности внешней шины данных микросхемы памяти.

• Длина передаваемого пакета данных может быть различна, т.е. может быть различным количество машинных слов, передаваемых подряд после поступления команды на чтение или запись в память. Минимальная длина пакета (BL) составляет 2 слова, возможна длина в 4 и 8 слов. Время пересылки информации из памяти в процессор измеряют в тактах работы шины памяти. У памяти SDR SDRAM за один такт передаётся одно машинное слово, поэтому промежуток времени на передачу одного пакета данных при минимальной длине пакета BL=2 равен t_BL= 2 такта работы шины памяти. Память DDR (DDR2) SDRAM передаёт 2 машинных слова за 1 такт работы шины (по сигналам фронта и среза синхроимпульса), поэтому передача пакета данных минимальной длины у DDR-памяти займёт 1 такт работы шины (t_BL= 1), а пакет максимальной длины (BL=8) будет передаваться 4 такта.

Скорость работы памяти

• Оперативная память с точки зрения скорости её работы характеризуется, как минимум, несколькими параметрами - шириной шины данных, частотой синхронизации (или связанной с ней пропускной способностью), и задержками, которые возникают при работе памяти. Желательно, чтобы пропускная способность должна быть как можно больше, а задержки (так называемая латентность памяти)- как можно меньше. Под пропускной способностью памяти или полосой пропускания (bandwidth) следует понимать, как много данных может принять/передать память через шину данных за единицу времени (пиковое значение). Рассчитывается пропускная способность по следующей формуле:

• Bandwidth = Частота шины памяти х Разрядность шины (в битах) х 1/8 х Число блоков, передаваемых за такт.

• Исходя из этого, пропускная способность памяти DDR400 такова:

•  200 МГц х 64 бита х 1/8 х 2 блока/такт = 3200 Мб/сек.