Озу подвержено «склерозу»

После отключения питания ОЗУ, оно напрочь забывает о том, какой оперативной работой занималось до того, как вы нажали на кнопку Power. Более того, если бы не специально предпринимаемые меры, ОЗУ «умудрилось» бы позабыть, что хранило в своих ячейках с десяток миллисекунд назад. Это связано с естественным процессом утечки тока с емкости.

В отличие от Statics RAM, динамическая память энергозависима и требует периодического восполнения энергии в паразитных емкостях, что реализуется стандартной процедурой регенерации. Эта аппаратная процедура инициируется интервальным таймером каждые 15,6 мкс (рис. 5) и выполняется через канал ПДП. Для регенерации используются только стробы RAS#, а стробы CAS# в процессе не участвуют.

На протяжении этого времени, называемого шагом регенерации, в DRAM перезаписывается целая строка ячеек. Так, на протяжении 8–64 мс обновляются все строки памяти.

Для перезаписи ячеек ОЗУ достаточно перебирать строку за строкой и выполнять «фиктивную» (без вывода данных на магистраль данных памяти) команду чтения. В этом случае каждая ячейка строки перезапишется через схему предзаряда, а данные не попадут в буферы выхода данных. Шина данных — в высокоимпедансном состоянии. На модификацию ячейки при считывании расходуется два такта синхронизации.

Очевидно, что процедура регенерации памяти (в классическом варианте) «тормозит» работу системы, поскольку в это время обмен данными с ОЗУ невозможен. Регенерация, основанная на обычном переборе строк (независимо в какой последовательности) в современных типах DRAM не применяется. Существует несколько экономичных вариантов этой процедуры — расширенный, пакетный, распределенный и пр.

Регенерация с циклом CBR (CAS Before RAS) более практична. Начало процесса инициируется контроллером ОЗУ и индицируется синхростробами. Срез строба RAS# помещается в промежуток времени низкого уровня CAS#. Внутренний счетчик перебирает адреса строк для регенерации. Для выполнения регенерации типа CBR также используется прием «фиктивного» чтения.

Наиболее экономична скрытая регенерация. Каждый рабочий цикл чтения или записи сопровождается удержанием строба CAS# в низкоуровневом состоянии. На протяжении этого периода времени, уровень строба RAS# нарастает и падает — и микро схема, в соответствии с показанием внутреннего счетчика, выполняет цикл регенерации. Регенерация протекает не при фиктивном, а при реальном считывании данных из буфера, что не вызывает потерь времени.

Из новых технологий регенерации выделим PASR (Partial Array Self Refresh), применяемую Samsung Electronics в чипах памяти SDRAM с низким уровнем энергопотребления. Регенерация ячеек выполняется только в период ожидания в тех банках памяти, в которых имеются данные. Параллельно с этой технологией реализуется и метод TCSR (Temperature Compensated Self Refresh), предназначенный для регулировки скорости регенерации в зависимости от рабочей температуры.

Как DRAM избавлялась от «вредных привычек»

Архитектурные и технологические решения позволяют минимизировать в DRAM временные задержки (латентность).

Страничная память в интерлив

Не ищите в ОЗУ страницу. Это — логическая категория, существующая для удобства обращения. Память разбивается на четное количество банков, состоящих из страниц малого объема.

При каждом обращении контроллерпамяти генерирует адресные элементы для доступа к строкам и к столбцам. Между этими операциями существует временной «зазор» (ΔТ1), который, накапливаясь, приводит к высокой латентности. Доступ к памяти в режиме быстрого страничного обмена (FPM, Fast Page Mode) позволяет минимизировать эти потери.

Временной выигрыш при доступе к ОЗУ в режиме FPM состоит в том, что задержки (ΔТ1) возникают лишь при первом доступе к ячейкам страницы. Потери времени на первое обращение к ОЗУ, вне зависимости оттипа DRAM, — «ахиллесова пята» динамической памяти.

Все последующие обращения к столбцам страницы выполняются на уже выбранном адресе строки (открытой строке). Таким образом, адрес строки активен на протяжении всех циклов доступа к строке памяти, а адреса столбцов стробируются импульсами CAS# каждый раз, когда в этом есть необходимость (рис. 6).

Интерлив, или чередование банков, — режим работы, используется всеми модулями динамической памяти. Как известно, каждое последующее обращение к DRAM возможно лишь по завершению переходных процессов в ячейках.

В памяти с интерливом каждая последующая строка выбирается в новом банке, что позволяет ячейкам строки из предыдущего банка восстановить свои кондиции. Увеличение количества последовательно выбираемых банков памяти способствует снижению временных потерь, связанных с перезарядкой емкостей.

Память DRAM FPM и ее модификации — EDO (Extended Data Out) и BEDO (Burst EDO) применялись для группового обмена с ОЗУ. В EDO совмещены по времени операция передачи в ОЗУ адреса и выборка текущих данных. Благодаря этому и удается выиграть пару тактов.

В таблице 1 рассмотрены характеристики некоторых типов памятиDRAM.