Share
RAM, of werkgeheugen, is een soort computergeheugen waarin elke byte van het geheugen kan worden benaderd zonder dat ook de vorige bytes moeten worden benaderd. RAM is een vluchtig medium voor het opslaan van digitale gegevens, wat betekent dat het apparaat moet worden ingeschakeld om het RAM-geheugen te laten werken. DRAM of Dynamic RAM is het meest gebruikte RAM-geheugen waarmee consumenten omgaan. DDR3 is een voorbeeld van DRAM.
SRAM, of statische RAM, biedt betere prestaties dan DRAM, omdat DRAM periodiek moet worden vernieuwd wanneer deze in gebruik is, terwijl SRAM dat niet doet. SRAM is echter duurder en minder dicht dan DRAM, dus SRAM-grootten zijn ordes van grootte lager dan DRAM.
Vergelijkingstabel
| Dynamisch willekeurig toegankelijk geheugen | Statisch willekeurig toegankelijk geheugen | |
|---|---|---|
| Introductie (van Wikipedia) | Dynamisch willekeurig toegankelijk geheugen is een type willekeurig toegankelijk geheugen dat elk bit van gegevens opslaat in een afzonderlijke condensator binnen een geïntegreerd circuit. | Statisch willekeurig toegankelijk geheugen is een type halfgeleidergeheugen dat bistabiele vergrendelingsschakelingen gebruikt om elk bit op te slaan. De term static onderscheidt deze van dynamische RAM (DRAM), die periodiek moet worden vernieuwd. |
| Typische applicaties | Hoofdgeheugen op een computer (bijvoorbeeld DDR3). Niet voor langdurige opslag. | L2 en L3 cache in een CPU |
| Typische maten | 1 GB tot 2 GB in smartphones en tablets; 4 GB tot 16 GB op laptops | 1 MB tot 16 MB |
| Plaats waar aanwezig | Aanwezig op het moederbord. | Presenteren op processors of tussen processor en hoofdgeheugen. |
Inhoud: SRAM versus DRAM
- 1 Verschillende soorten geheugen verklaard
- 2 Structuur en functie
- 2.1 Dynamische RAM (DRAM)
- 2.2 Statische RAM (SRAM)
- 2.3 Snelheid
- 3 Capaciteit en dichtheid
- 4 Stroomverbruik
- 5 Prijs
- 6 Toepassingen
- 7 Referenties
Verschillende soorten geheugen verklaard
De volgende video legt de verschillende types geheugen uit die op een computer worden gebruikt: DRAM, SRAM (zoals gebruikt in de L2-cache van een processor) en NAND-flash (bijvoorbeeld gebruikt in een SSD).
Structuur en functie
De structuren van beide soorten RAM zijn verantwoordelijk voor hun hoofdkenmerken en hun respectieve voor- en nadelen. Voor een technische, diepgaande uitleg over hoe DRAM en SRAM werken, zie deze technische lezing van de Universiteit van Virginia.
Dynamische RAM (DRAM)
Elke geheugencel in een DRAM-chip bevat één bit gegevens en is samengesteld uit een transistor en een condensator. De transistor fungeert als een schakelaar die het regelcircuit op de geheugenchip in staat stelt om de condensator te lezen of de toestand ervan te veranderen, terwijl de condensator verantwoordelijk is voor het vasthouden van het bit van gegevens in de vorm van een 1 of 0.
Qua functie is een condensator als een container die elektronen opslaat. Wanneer deze container vol is, duidt deze een 1 aan, terwijl een lege elektronencontainer een 0 aangeeft. Condensatoren hebben echter een lekkage waardoor ze deze lading verliezen, en als resultaat wordt de "container" na slechts enkele lege cellen leeg. milliseconden.
Dus om een DRAM-chip te laten werken, moet de CPU of geheugencontroller de condensatoren opladen die zijn gevuld met elektronen (en dus een 1 aangeven) voordat ze worden ontladen om de gegevens te behouden. Hiertoe leest de geheugencontroller de gegevens en herschrijft deze vervolgens opnieuw. Dit wordt verfrissend genoemd en komt duizenden keren per seconde voor in een DRAM-chip. Dit is ook de oorsprong van de "Dynamic" in Dynamic RAM, omdat deze verwijst naar de verversing die nodig is om de gegevens te behouden.
Vanwege de noodzaak om gegevens voortdurend te vernieuwen, wat tijd kost, is DRAM langzamer.
Statische RAM (SRAM)
Statische RAM gebruikt daarentegen flip-flops, die in een van de twee stabiele toestanden kunnen zijn die de ondersteuningscircuit kan lezen als een 1 of een 0. Een flip-flop, terwijl zes transistoren nodig zijn, heeft het voordeel van niet hoeft te worden vernieuwd. Het ontbreken van een behoefte om voortdurend te vernieuwen maakt SRAM sneller dan DRAM; Omdat SRAM echter meer onderdelen en bedrading nodig heeft, neemt een SRAM-cel meer ruimte op een chip in dan een DRAM-cel. SRAM is dus duurder, niet alleen omdat er minder geheugen per chip is (minder compact) maar ook omdat ze moeilijker te produceren zijn.
Snelheid
Omdat SRAM niet hoeft te worden vernieuwd, is het meestal sneller. De gemiddelde toegangstijd van DRAM is ongeveer 60 nanoseconden, terwijl SRAM toegangstijden tot slechts 10 nanoseconden kan geven.
Capaciteit en dichtheid
Vanwege de structuur heeft SRAM meer transistors nodig dan DRAM om een bepaalde hoeveelheid gegevens op te slaan. Hoewel een DRAM-module slechts één transistor en één condensator nodig heeft om elk bit gegevens op te slaan, heeft SRAM zes transistors nodig. Aangezien het aantal transistoren in een geheugenmodule de capaciteit bepaalt, kan voor een vergelijkbaar aantal transistoren een DRAM-module tot 6 keer meer capaciteit hebben dan een SRAM-module.
Energieverbruik
Doorgaans verbruikt een SRAM-module minder stroom dan een DRAM-module. Dit komt omdat SRAM slechts een kleine stabiele stroom vereist, terwijl DRAM om de paar milliseconden stroomstoten vereist om te vernieuwen. Deze verversingsstroom is enkele ordes van grootte groter dan de lage SRAM-standby-stroom. SRAM wordt dus gebruikt in de meeste draagbare en op batterijen werkende apparatuur.
Het stroomverbruik van SRAM hangt echter af van de frequentie waartoe het wordt gebruikt. Wanneer SRAM in een langzamer tempo wordt gebruikt, trekt het bijna verwaarloosbare stroom tijdens stationair gebruik. Aan de andere kant kan SRAM op hogere frequenties evenveel stroom verbruiken als DRAM.
Prijs
SRAM is veel duurder dan DRAM. Een gigabyte aan SRAM-cache kost ongeveer $ 5000, terwijl een gigabyte DRAM $ 20- $ 75 kost. Aangezien SRAM flip-flops gebruikt, die uit maximaal 6 transistors kunnen bestaan, heeft SRAM meer transistors nodig om 1 bit op te slaan dan DRAM, die slechts een enkele transistor en condensator gebruikt. Voor dezelfde hoeveelheid geheugen vereist SRAM dus een groter aantal transistoren, wat de productiekosten verhoogt.
toepassingen
Computer geheugentypen Zoals alle RAM, DRAM en SRAM zijn vluchtig en kunnen daarom niet worden gebruikt voor het opslaan van "permanente" gegevens zoals besturingssystemen of databestanden zoals afbeeldingen en spreadsheets.
De meest voorkomende toepassing van SRAM is om te dienen als cache voor de processor (CPU). In processorspecificaties wordt dit weergegeven als L2-cache of L3-cache. SRAM-prestaties zijn erg snel, maar SRAM is duur, dus de standaardwaarden van L2- en L3-cache zijn 1 MB tot 8 MB.
De meest voorkomende toepassing van DRAM - zoals DDR3 - is vluchtige opslag voor computers. Hoewel niet zo snel als SRAM, is DRAM nog steeds erg snel en kan rechtstreeks worden verbonden met de CPU-bus. Typische DRAM-formaten zijn ongeveer 1 tot 2 GB in smartphones en tablets en 4 tot 16 GB in laptops.
Referenties
- Hoorcollege 21: Opslag - Computerwetenschappen aan de Universiteit van Texas-Austin
- SRAM-geheugeninterface naar microcontroller in ingebedde systemen - EE Herald
- Wikipedia: dynamisch willekeurig toegankelijk geheugen
- Wikipedia: statisch willekeurig toegankelijk geheugen
- Wikipedia: geheugen vernieuwen
