Статическая и динамическая оперативная память

Оперативные запоминающие устройства

Режим удвоенной скорости

Пакетный режим

Пакетный режим (Burst Mode) — режим, при котором на запрос по конкретному

адресу память возвращает пакет данных, хранящихся не только по этому адресу,

но и по нескольким последующим адресам.

Разрядность ячейки памяти современных ВМ обычно равна одному байту, в то время как ширина шины данных, как правило, составляет четыре байта. Следова- тельно, одно обращение к памяти требует последовательного доступа к четырем смеж- ным ячейкам — пакету1. С учетом этого обстоятельства в ИМС памяти часто использу- ется модификация страничного режима, носящая название группового или пакетного режима. При его реализации адрес столбца заносится в ИМС только для первой ячей- ки пакета, а переход к очередному столбцу производится уже внутри микросхемы. Это позволяет для каждого пакета исключить три из четырех операций занесения в ИМС адреса столбца и тем самым еще более сократить среднее время доступа.

Важным этапом в дальнейшем развитии технологии микросхем памяти стал ре-жим DDR (Double Data Rate) — удвоенная скорость передачи данных. Сущность метода заключается в передаче данных по обоим фронтам импульса синхрониза- ции, то есть дважды за период. Таким образом, пропускная способность увеличи-вается в те же два раза.

Помимо упомянутых используются и другие приемы повышения быстродей-ствия ИМС памяти, такие как включение в состав микросхемы вспомогательнойкэш-памяти и независимые тракты данных, позволяющие одновременно производить обмен с шиной данных и обращение к матрице ЗЭ.

Большинство из применяемых в настоящее время типов микросхем оперативной памяти не в состоянии сохранять данные без внешнего источника энергии, то есть являются энергозависимыми (volatile memory). Широкое распространение таких устройств связано с рядом их достоинств по сравнению с энергонезависимыми типами ОЗУ (non-volatile memory): большей емкостью, низким энергопотребле-нием, более высоким быстродействием и невысокой себестоимостью хранения еди-ницы информации.

Энергозависимые ОЗУ можно подразделить на две основные подгруппы: ди-намическую память (DRAM — Dynamic Random, Access Memory) и статическую память (SRAM — Static Random Access Memory).

В статических ОЗУ запоминающий элемент может хранить записанную инфор-

мацию неограниченно долго (при наличии питающего напряжения). Запоминаю-

щий элемент динамического ОЗУ способен хранить информацию только в течение

достаточно короткого промежутка времени, после которого информацию нужно

восстанавливать заново, иначе она будет потеряна. Динамические ЗУ, как и стати-

ческие, энергозависимы.

Роль запоминающего элемента в статическом ОЗУ исполняет триггер. Такой

триггер представляет собой схему с двумя устойчивыми состояниями, обычно со-

стоящую из четырех или шести транзисторов (рис. 5.7). Схема с четырьмя транзи-

сторами обеспечивает большую емкость микросхемы, а следовательно, меньшую

стоимость, однако у такой схемы большой ток утечки, когда информация просто

хранится. Также триггер на четырех транзисторах более чувствителен к воздей-

ствию внешних источников излучения, которые могут стать причиной потери ин-

формации. Наличие двух дополнительных транзисторов позволяет в какой-то мере

компенсировать упомянутые недостатки схемы на четырех транзисторах, но, глав-

ное — увеличить быстродействие памяти.

Запоминающий элемент динамической памяти значительно проще. Он состо-

ит из одного конденсатора и запирающего транзистора (рис. 5.8).

Наличие или отсутствие заряда в конденсаторе интерпретируется как 1 или О

соответственно. Простота схемы позволяет достичь высокой плотности размеще-

ния ЗЭ и, в итоге, снизить стоимость. Главный недостаток подобной технологии

связан с тем, что накапливаемый на конденсаторе заряд со временем теряется. Даже

при хорошем диэлектрике с электрическим сопротивлением в несколько тераом

(1012 Ом), используемом при изготовлении элементарных конденсаторов ЗЭ, за-

ряд теряется достаточно быстро. Размеры у такого конденсатора микроскопичес-

кие, а емкость имеет порядок 10-15 Ф. При такой емкости на одном конденсаторе

накапливается всего около 40 000 электронов. Среднее время утечки заряда ЗЭ

динамической памяти составляет сотни или даже десятки миллисекунд, поэтому

заряд необходимо успеть восстановить в течение данного отрезка времени, иначе

хранящаяся информация будет утеряна. Периодическое восстановление заряда ЗЭ

называется регенерацией и осуществляется каждые 2-8 мс.

В различных типах ИМС динамической памяти нашли применение три основ-

ных метода регенерации:

• одним сигналом RAS (RОR — RAS Only Refresh);

• сигналом CAS, предваряющим сигнал RAS(CBR — CAS Before RAS);

• автоматическая регенерация (SR — Self Refresh).

Регенерация одним RAS использовалась еще в первых микросхемах DRAM.