Pourquoi la DRAM doit-elle être rafraîchie mais pas la SRAM ?

La DRAM stocke chaque bit sous forme de charge sur un condensateur, qui se décharge lentement, de sorte que le contenu doit être périodiquement lu et réécrit (rafraîchi) pour éviter toute perte. La SRAM maintient chaque bit dans une bascule qui conserve son état tant qu'elle est alimentée, elle n'a donc pas besoin de rafraîchissement.

Pourquoi la SRAM est-elle utilisée pour les caches et la DRAM pour la mémoire principale ?

La SRAM est beaucoup plus rapide mais plus volumineuse par bit et plus coûteuse, ce qui la rend idéale pour les petits caches où la vitesse est critique. La DRAM est plus dense et moins chère par bit mais plus lente, ce qui la rend adaptée à la grande mémoire principale où la capacité est plus importante que la latence brute.

Technologies de la mémoire et DRAM

Les technologies de mémoire sont les dispositifs physiques qui stockent des données au niveau de la mémoire principale — principalement la RAM dynamique (DRAM) pour la capacité et la RAM statique (SRAM) pour la vitesse — dont la synchronisation, la bande passante et l'organisation déterminent le niveau de performance de la hiérarchie de la mémoire.

Trouver un sujet avec PaperMindBientôtFind papers & topics

Tools & resources

Télécharger les diapositives

Learn & explore

VidéoBientôt

Definition

Les technologies de mémoire sont les dispositifs semi-conducteurs et connexes utilisés pour implémenter la mémoire informatique, principalement la DRAM, qui stocke chaque bit sous forme de charge sur un condensateur et doit être périodiquement rafraîchie, et la SRAM, qui stocke les bits dans des bascules pour un stockage plus rapide mais moins dense.

Scope

Ce thème couvre les technologies de dispositifs sous-jacentes à la mémoire : les cellules SRAM utilisées dans les caches, les cellules DRAM et leur besoin de rafraîchissement, l'organisation de la DRAM en bancs, lignes et colonnes, les paramètres de synchronisation et les normes (telles que les familles DDR), la bande passante et les canaux de mémoire, et les mémoires non volatiles émergentes. Il exclut la gestion de la mémoire au niveau du cache et du système d'exploitation (organisation et politiques de cache, mémoire virtuelle et pagination) ainsi que les dispositifs de stockage secondaire persistants.

Core questions

En quoi les cellules SRAM et DRAM diffèrent-elles en termes de vitesse, de densité, de coût et de consommation d'énergie ?
Pourquoi la DRAM doit-elle être rafraîchie, et comment est-elle organisée en bancs, lignes et colonnes ?
Quels paramètres de synchronisation et quelles normes régissent l'accès et la bande passante de la DRAM ?
Comment les mémoires non volatiles émergentes s'intègrent-elles dans la hiérarchie de la mémoire ?

Key concepts

cellule SRAM
cellule DRAM et rafraîchissement
bancs, lignes et colonnes
activation et précharge de ligne
normes de mémoire DDR
bande passante et canaux de mémoire
latence de la mémoire
mémoire non volatile

Mechanisms

Une cellule SRAM maintient un bit dans une petite bascule, offrant un accès rapide mais une faible densité. Une cellule DRAM stocke un bit sous forme de charge sur un minuscule condensateur, qui fuit et doit être rafraîchi périodiquement. Les puces DRAM sont organisées en bancs de lignes et de colonnes ; un accès active une ligne dans un tampon d'amplificateur de détection, puis lit ou écrit des colonnes à partir de celle-ci. Les interfaces à double débit de données (DDR) et les canaux multiples augmentent la bande passante, tandis que la latence est déterminée par les temps d'activation de ligne et d'accès aux colonnes.

Clinical relevance

Étant donné que les processeurs dépassent largement la vitesse de la mémoire, les caractéristiques de la DRAM — latence, bande passante et coût d'activation des lignes — façonnent directement les performances du système et motivent l'ensemble de la hiérarchie de cache. Les propriétés de la DRAM créent également des problèmes de fiabilité et de sécurité, tels que l'effet de perturbation Rowhammer, et les mémoires non volatiles émergentes sont en train de remodeler la manière dont les systèmes combinent mémoire et stockage.

History

Robert Dennard a inventé la cellule DRAM à un transistor chez IBM entre 1966 et 1968, et la DRAM est devenue la technologie de mémoire principale dominante. Des normes successives synchrones et à double débit de données (DDR) ont augmenté la bande passante au fil des décennies, tandis que la SRAM est restée la technologie des caches sur puce. Les mémoires non volatiles et empilées sont apparues plus tard pour répondre aux besoins de capacité et à la frontière de la mémoire persistante.

Key figures

Robert Dennard
John L. Hennessy
David A. Patterson
Bruce Jacob

Seminal works

hennessy2019
jacob2008

Frequently asked questions

Pourquoi la DRAM doit-elle être rafraîchie mais pas la SRAM ?: La DRAM stocke chaque bit sous forme de charge sur un condensateur, qui se décharge lentement, de sorte que le contenu doit être périodiquement lu et réécrit (rafraîchi) pour éviter toute perte. La SRAM maintient chaque bit dans une bascule qui conserve son état tant qu'elle est alimentée, elle n'a donc pas besoin de rafraîchissement.
Pourquoi la SRAM est-elle utilisée pour les caches et la DRAM pour la mémoire principale ?: La SRAM est beaucoup plus rapide mais plus volumineuse par bit et plus coûteuse, ce qui la rend idéale pour les petits caches où la vitesse est critique. La DRAM est plus dense et moins chère par bit mais plus lente, ce qui la rend adaptée à la grande mémoire principale où la capacité est plus importante que la latence brute.