Dlaczego SRAM jest szybszy niż DRAM?

14

W nowoczesnych procesorach wielordzeniowych pamięci podręczne procesorów ( L1,L2i L3) składają się SRAMze zmniejszającymi się prędkościami ( L2pamięci podręczne mają wyższą prędkość SRAM niż L3pamięci podręczne, co jest kompromisem kosztowym). Głównym powodem użycia SRAMjest jego przewaga prędkości w stosunku do używanej pamięci głównej DRAM. Chciałbym zrozumieć, dlaczego SRAMma przewagę prędkości DRAM?

memory cpu cpu-architecture cpu-cache Maniak
źródło

Odpowiedzi:

24

Zaczerpnięte z artykułu na temat HowStuffWorks (podsumowane):

Dynamiczna pamięć RAM:

Wewnątrz układu dynamicznej pamięci RAM (DRAM) każda komórka pamięci zawiera jeden bit informacji i składa się z dwóch części: tranzystora i kondensatora. Tranzystor działa jak przełącznik, który pozwala obwodowi sterującemu na chipie pamięci odczytać kondensator lub zmienić jego stan.

Następnie artykuł porównuje kondensatory DRAM z pojemnikami, w których pamięć DRAM jest wypełniona elektronami do przechowywania informacji (przechowywanie 1s). Te elektrony są opróżniane po usunięciu informacji (zapisywanie zer). Problem z kondensatorami polega na tym, że mają przecieki i dość szybko tracą informacje. W celu zachowania informacji zewnętrzne źródło ( CPUlub Memory Controller) musi naładować wszystkie kondensatory posiadające 1 przed rozładowaniem.

Ta operacja odświeżania ma swoją nazwę od dynamicznej pamięci RAM. Dynamiczna pamięć RAM musi być cały czas dynamicznie odświeżana, w przeciwnym razie zapomni o tym, co trzyma. Minusem całego tego odświeżania jest to, że wymaga czasu i spowalnia pamięć.

Statyczna pamięć RAM:

Statyczna pamięć RAM wykorzystuje zupełnie inną technologię. W statycznej pamięci RAM forma flip-flop przechowuje każdy bit pamięci. Flip-flop dla komórki pamięci wymaga 4 lub 6 tranzystorów wraz z pewnym okablowaniem, ale nigdy nie musi być odświeżany. Dzięki temu statyczna pamięć RAM jest znacznie szybsza niż pamięć dynamiczna. Ponieważ jednak ma więcej części, komórka pamięci statycznej zajmuje o wiele więcej miejsca w układzie niż komórka pamięci dynamicznej. Dlatego masz mniej pamięci na układ, co powoduje, że statyczna pamięć RAM jest znacznie droższa.

Jest to dość interesujący artykuł, więc sugerowałbym go przeczytać. Wziąłem najistotniejsze punkty z tego artykułu, aby pomóc odpowiedzieć na twoje pytanie.

Yass
źródło
7
Istnieje pewne nieporozumienie dotyczące DRAM i SRAM. DRAM jest zoptymalizowany pod kątem gęstości (większa pojemność), a SRAM jest zoptymalizowany pod kątem szybkości (opóźnienie dostępu). Ogólnie SRAM jest szybszy niż DRAM. Jednak zasadniczo możliwe jest zaprojektowanie pamięci DRAM tak, aby była szybsza niż SRAM, ale producenci DRAM tego nie robią, ponieważ najważniejszym czynnikiem sprzedaży dla nich jest koszt za bit. Dzięki temu obniżają koszt na bit kosztem szybkości. Wiele osób źle rozumie ten zasadniczy fakt.
aminfar
@aminfar: Powiedziałeś, że zasadniczo możliwe jest uczynienie DRAM szybszym niż SRAM, ale byłoby to drogie. Ale SRAM jest już drogi. Dlaczego więc nie widzimy pamięci DRAM używanej jako pamięci podręczne procesora?
Tara,
@Dudeson mają różne procesy produkcyjne i wymagania. Być może użycie pamięci DRAM do pamięci podręcznej procesora z dobrym opóźnieniem dostępu byłoby jeszcze droższe niż SRAM. Oprócz produkcji należy wziąć pod uwagę inne rzeczy, takie jak odświeżenie.
aminfar