Sram что это такое
Что такое SRAM?
в Компьютеры 03.09.2018 0 131 Просмотров
Статическая память произвольного доступа (SRAM) – это тип компьютерной памяти, используемый в различных электронных приложениях, включая игрушки, автомобили, цифровые устройства и компьютеры. SRAM память – это память, которая для хранения информации требует постоянного потока энергии. Хотя она быстрее, чем память DRAM, но SRAM стоит дороже и имеет меньше информации на единицу объема.
Поэтому, она обычно используется используется для критических вторичных применений, таких как быстрая кэш-память для центральных процессоров (ЦП). Кэш ЦП может значительно повысить общую производительность компьютера с относительно небольшим объёмом выделенной памяти.
По сравнению с DRAM, SRAM более энергоэффективная в режиме ожидания. Тем не менее, разгон процессора может отрицать это преимущество энергосбережения. Разгон приводит к тому, что процессор работает быстрее, чем его спецификация заявленная производителем. В этом случае кеш SRAM тратит меньше времени в энергосберегающем режиме ожидания.
SRAM также присутствует во многих современных жёстких дисках в качестве дискового кеша. Кэш диска используется для временного хранения данных, к которым часто обращаются. Извлечение данных из кеша во много раз быстрее, чем извлечение его из стандартного жесткого диска, спроектированного с помощью пластин. Люди также могут найти SRAM в модемных маршрутизаторах, принтерах, цифровых камерах и компакт-дисках (CD) или цифровых универсальных дисках (DVD). Игрушки с электронными интерфейсами также обычно используют этот тип памяти.
Статическая ОЗУ может быть синхронной или асинхронной. Асинхронная SRAM не зависит от тактовой частоты процессора, а синхронная синхронизируется с тактовой частотой процессора.
SRAM может быть встроена в один из двух типов транзисторных микросхем: транзистор с биполярным соединением или транзистор с полевым эффектом металл-оксид-полупроводник (MOFSET). Первый делает SRAM чрезвычайно быстрой, но также она потребляет много энергии. Этот тип транзистора используется в специальных приложениях. MOFSET – это более распространенный тип памяти, используемый в различных приложениях, обсуждаемых здесь. Пользователи компьютеров не должны путать SRAM с SDRAM или синхронной динамической памятью произвольного доступа. SDRAM – это флейвор DRAM и они функционирует по-разному.
Статическая оперативная память (SRAM)
Статическая память или Static Ramdom Accesse — SRAM или СОЗУ – это полупроводниковая энергозависимая оперативная память с положительной обратной связью, обеспечивающей хранение двоичных или троичных разрядов. Отсутствие конденсаторов в конструкции микросхем исключает потерю заряда и, соответственно не требует поддержки состояния регенерации, что необходимо для работы динамической памяти. Микросхема статической памяти имеет произвольный доступ к хранимой информации и позволяет выбирать для чтения или записи любые биты или байты.
Достоинства и недостатки SRAM
Главным достоинством статической памяти является её высокое быстродействие, превышающее показатели динамической памяти. Благодаря минимальному времени доступа, не превышающему 2 нс, микросхемы статической памяти могут работать синхронно с процессорами, обеспечивая высокое быстродействие.
К достоинствам статической памяти также следует отнести:
Главным недостатком СОЗУ является то, что её микросхема имеет намного меньшую плотность хранения данных, чем динамическая ОЗУ. Это означает увеличенные габариты, более высокую стоимость и меньшую ёмкость хранения данных. По своим габаритам микросхемы памяти SRAM в среднем в 30 раз превышают размеры и стоимость динамической памяти, что делает нецелесообразным её использование в качестве оперативной памяти.
Сфера применения микросхем статической памяти
Высокая скорость SRAM делает её незаменимой в сетевом оборудовании для буферизации информации как при приёме, так и после её обработки сетевой картой или маршрутизатором. Статическая память здесь используется совместно с динамической. При этом память DRAM используется в качестве буфера большого объема, а на статическую возлагается роль быстрого буфера, работающего непосредственно при приеме или передаче информации из сети. SRAM широко используется и в других устройствах, где необходимо обеспечить высокое быстродействие чтения и записи информации.
Виды SRAM
Существуют следующие типы статической памяти:
Компания Макро Групп предлагает большой выбор микросхем статической оперативной памяти синхронного и асинхронного типов. Мы предлагаем продукцию ведущих мировых производителей, гарантируем качество, доступные цены и надежные поставки любых партий товара.
Вебинар «Микросхемы ОЗУ Alliance Memory»
Как выбрать оперативную память?
Большинство устройств оперативной памяти имеют различные интерфейсы и собственные рабочие частоты. Почти каждое вычислительное устройство нуждается в ОЗУ. Устройство (например, смартфоны, планшеты, настольные компьютеры, ноутбуки, графические калькуляторы, HD телевизоры, портативные игровые системы и т.д.). Объем ОЗУ разный для всех типов и моделей устройств. В основном вся оперативная память в служит одной и той же цели.
Известные типы ОЗУ:
Что такое оперативная память?
Оперативная память расшифровывается как «оперативное запоминающее устройство» или аббривиатурой «ОЗУ». Предоставляет компьютерам виртуальное пространство, необходимое для управления информацией и решения проблем в настоящий момент. Можно подумать что это бумага для повторного использования, на которой пишут карандашом заметки, цифры или рисунки.
Если не хватает места на бумаге, вы стираете то, что вам больше не нужно. Оперативная память работает аналогично, когда ей требуется больше места для работы с временной информацией (то есть с запущенным программным обеспечением или программами). Большие листы бумаги позволяют вам набрасывать больше и больше идей за раз, прежде чем стирать. Больше оперативной памяти внутри компьютеров разделяют информацию прежде чем стереть аналогичным сопособом.
Оперативная память имеет различные формы (то есть физическое соединение с вычислительными системами или взаимодействие с ними), емкости (измеряемые в МБ или ГБ), скорости (измеряемые в МГц или ГГц) и архитектуры. Эти и другие аспекты важно учитывать при обновлении систем с ОЗУ, поскольку компьютерные системы (например, аппаратные средства, материнские платы) должны придерживаться строгих критериев.
Статическая RAM (SRAM)
Преимуществами использования SRAM (по сравнению с DRAM) считается низкое энергопотребление и высокая скорость доступа. Недостатками использования SRAM (по сравнению с DRAM) это меньшая емкость памяти и высокие затраты на производство.
Из-за этих характеристик SRAM используется в таких компонентах:
Динамическое ОЗУ (DRAM)
Преимущества использования DRAM (по сравнению с SRAM) заключаются в низких затратах на производство и большей емкости памяти. Недостатками использования DRAM (по сравнению с SRAM) являются более медленные скорости доступа и высокое энергопотребление.
Из-за этих характеристик DRAM используется в таких устройствах:
В 1990-х годах разработана расширенная динамическая ОЗУ с данными (EDO DRAM), за которой последовала ее эволюция, ОЗУ Burst EDO (BEDO DRAM). Эти типы памяти были привлекательны благодаря повышенной производительности/эффективности при меньших затратах. Но технология устарела в результате разработки SDRAM.
Синхронное динамическое ОЗУ (SDRAM)
Конвейерная обработка не влияет на время, необходимое для обработки инструкций, она позволяет одновременно выполнять больше инструкций. Обработка одной инструкции чтения и одной записи за такт приводит к более высокой общей скорости передачи/производительности ЦП. SDRAM поддерживает конвейеризацию благодаря делению памяти на отдельные участки, что и обусловило ее широкое предпочтение по сравнению с базовым DRAM.
Синхронное динамическое ОЗУ с одной скоростью передачи данных (SDR SDRAM)
Сравнение между SDR SDRAM и DDR SDRAM:
Синхронное динамическое ОЗУ с двойной скоростью передачи данных (DDR SDRAM)
DDR SDRAM работает как SDR SDRAM, только в два раза быстрее. DDR SDRAM способна обрабатывать две инструкции чтения и две записи за такт (следовательно, «двойной»). Функция DDR SDRAM аналогична, и имеет физические различия (184 контакта и один паз на разъеме) по сравнению с SDR SDRAM (168 контактов и две выемки на разъеме). DDR SDRAM также работает при низком стандартном напряжении (2,5 В от 3,3 В), предотвращая обратную совместимость с SDR SDRAM.
Синхронное динамическое ОЗУ с двойной скоростью передачи данных (GDDR SDRAM)
Флэш-память
Флэш-память чаще используется в таких устройствах:
SRAM (память)
Статическая оперативная память с произвольным доступом ( SRAM, static random access memory ) — полупроводниковая оперативная память, в которой каждый двоичный или троичный разряд хранится в схеме с положительной обратной связью, позволяющей поддерживать состояние без регенерации, необходимой в динамической памяти (DRAM). Тем не менее, сохранять данные без перезаписи SRAM может только пока есть питание, то есть SRAM остается энергозависимым типом памяти. Произвольный доступ (RAM — random access memory) — возможность выбирать для записи/чтения любой из битов (тритов) (чаще байтов (трайтов), зависит от особенностей конструкции), в отличие от памяти с последовательным доступом (SAM — sequential access memory).
Содержание
Двоичная SRAM
Типичная ячейка статической двоичной памяти (двоичный триггер) на КМОП-технологии состоит из двух перекрёстно (кольцом) включённых инверторов и ключевых транзисторов для обеспечения доступа к ячейке (рис. 1.). Часто для увеличения плотности упаковки элементов на кристалле в качестве нагрузки применяют поликремниевые резисторы. Недостатком такого решения является рост статического энергопотребления.
Линия WL (Word Line) управляет двумя транзисторами доступа. Линии BL и BL (Bit Line) — битовые линии, используются и для записи данных и для чтения данных.
Запись. При подаче «0» на линию BL или BL параллельно включенные транзисторные пары (M5 и M1) и (M6 и M3) образуют логические схемы 2ИЛИ, последующая подача «1» на линию WL открывает транзистор M5 или M6, что приводит к соответствующему переключению триггера.
Чтение. При подаче «1» на линию WL открываются транзисторы M5 и M6, уровни записанные в триггере выставляются на линии BL и BL и попадают на схемы чтения.
Переключение триггеров через транзисторы доступа является неявной логической функцией приоритетного переключения, которая в явном виде, для двоичных триггеров, строится на двухвходовых логических элементах 2ИЛИ-НЕ или 2И-НЕ. Схема ячейки с явным переключением является обычным RS-триггером. При явной схеме переключения линии чтения и записи разделяются, отпадает нужда в транзисторах доступа в схеме записи-чтения с неявным приоритетом(по 2 транзистора на 1 ячейку), но появляется нужда в схемах записи-чтения с явным приоритетом.
В настоящее время появилась усовершенствованная схема [2] с обратной связью отключаемой сигналом записи, которая не требует транзисторов нагрузки и соответственно избавлена от высокого потребления энергии при записи.
Троичная SRAM
Один логический элемент 2ИЛИ-НЕ состоит из двух двухзатворных транзисторов (четырёх однозатворных), три — из шести (двенадцати однозатворных), плюс три транзистора доступа, всего — девять транзисторов (пятнадцать) на одну трёхбитную ячейку памяти (трит).
Преимущества
Недостатки
Тем не менее, высокое энергопотребление не является принципиальной особенностью SRAM, оно обусловлено высокими скоростями обмена с данным видом внутренней памяти процессора. Энергия потребляется только в момент изменения информации в ячейке SRAM.
Применение
SRAM применяется в микроконтроллерах и ПЛИС, в которых объём ОЗУ невелик (единицы килобайт), зато нужны низкое энергопотребление (за счёт отсутствия сложного контроллера динамической памяти), предсказываемое с точностью до такта время работы подпрограмм и отладка прямо на устройстве.
В устройствах с большим объёмом ОЗУ рабочая память выполняется как DRAM. SRAM’ом же делают регистры и кеш-память.
См. также
Примечания
 | Это заготовка статьи о компьютерах. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. Это примечание по возможности следует заменить более точным. |
 Микроконтроллеры | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Архитектура |
| ||||||
| Производители | Analog Devices • Atmel • Silabs • Freescale • Fujitsu • Holtek • Hynix • Infineon • Intel • Microchip • Maxim • Parallax • NXP Semiconductors • Renesas • Texas Instruments • Toshiba • Ubicom • Zilog • Cypress | ||||||
| Компоненты | Регистр • Процессор • SRAM • EEPROM • Флеш-память • Кварцевый резонатор • Кварцевый генератор • RC-генератор • Корпус | ||||||
| Периферия | Таймер • АЦП • ЦАП • Компаратор • ШИМ-контроллер • Счётчик • LCD • Датчик температуры • Watchdog Timer | ||||||
| Интерфейсы | CAN • UART • USB • SPI • I²C • Ethernet • 1-Wire | ||||||
| ОС | FreeRTOS • μClinux • BeRTOS • ChibiOS/RT • eCos • RTEMS • Unison • MicroC/OS-II • Nucleus | ||||||
| Программирование | JTAG • C2 • Программатор • Ассемблер • Прерывание • MPLAB • AVR Studio • MCStudio | ||||||
Полезное
Смотреть что такое «SRAM (память)» в других словарях:
SRAM — SRAM: SRAM (память) один из видов компьютерной памяти, статическая память с произвольным доступом. SRAM (компания) американская компания, один из крупнейших в мире производителей оборудования для велосипедов. См. также Срам … Википедия
Память с произвольной выборкой — Варианты конструкции модулей RAM, используемые в качестве ОЗУ компьютеров. Сверху вниз: DIP, SIPP, SIMM 30 pin, SIMM 72 pin, DIMM, DDR DIMM Запоминающее устройство с произвольным доступом ЗУПД (или Запоминающее устройство произвольной выборки… … Википедия
Память с произвольным доступом — Варианты конструкции модулей RAM, используемые в качестве ОЗУ компьютеров. Сверху вниз: DIP, SIPP, SIMM 30 pin, SIMM 72 pin, DIMM, DDR DIMM Запоминающее устройство с произвольным доступом ЗУПД (или Запоминающее устройство произвольной выборки… … Википедия
Память с изменением фазового состояния — Для термина «PCM» см. другие значения. Типы компьютерной памяти Энергозависимая DRAM (в том числе DDR SDRAM) SRAM Перспективные T RAM Z RAM TTRAM Из истории Память на линиях задержки Запоминающая электронстатическая трубка Запоминающая ЭЛТ Эн … Википедия
Память на магнитных сердечниках — Типы компьютерной памяти Энергозависимая DRAM (в том числе DDR SDRAM) SRAM Перспективные T RAM Z RAM TTRAM Из истории Память на линиях задержки Запоминающая электронстатическая трубка Запоминающая ЭЛТ Энергонезависимая ПЗУ … Википедия
Память на линиях задержки — Типы компьютерной памяти Энергозависимая DRAM (в том числе DDR SDRAM) SRAM Перспективные T RAM Z RAM TTRAM Из истории Память на линиях задержки Запоминающая электронстатическая трубка Запоминающая ЭЛТ Энергонезависимая … Википедия
SRAM (static random access memory) — Статическая память (static RAM), применяемая на наиболее критичных к скорости участках процессоров … Глоссарий терминов бытовой и компьютерной техники Samsung
SRAM (static random access memory) — Статическая память (static RAM), применяемая на наиболее критичных к скорости участках процессоров … Глоссарий терминов бытовой и компьютерной техники Samsung
Магниторезистивная оперативная память — Типы компьютерной памяти Энергозависимая DRAM (в том числе DDR SDRAM) SRAM Перспективные T RAM Z RAM TTRAM Из истории Память на линиях задержки Запоминающая электронстатическая трубка Запоминающая ЭЛТ Энергонезависимая … Википедия
Оперативная память — Запрос «ОЗУ» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Модули ОЗУ для ПК … Википедия
Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library
Персональные инструменты
SRAM (Static Random Access Memory)
Содержание
История
Принципы функционирования SRAM
Устройство матрицы статической памяти
Подобно ячейкам динамической памяти триггеры объединяются в единую матрицу, состоящую из строк (row) и столбцов (column), последние из которых так же называются битами (bit).
Этого ограничения лишена многопортовая память. Каждая ячейка многопортовой памяти содержит один-единственный триггер, но имеет несколько комплектов управляющих транзисторов, каждый из которых подключен к «своим» линиям ROW и BIT, благодаря чему различные ячейки матрицы могут обрабатываться независимо. Такой подход намного более прогрессивен, чем деление памяти на банки. Ведь, в последнем случае параллелизм достигается лишь при обращении к ячейкам различных банков, что не всегда выполнимо, а много портовая память допускает одновременную обработку любых ячеек, избавляя программиста от необходимости вникать в особенности ее архитектуры. (Замечание: печально, но кэш-память x86-процессор не истинно многопортовая, а состоит из восьми одно-портовых матриц, подключенных к двух портовой интерфейсной обвязке)
Устройство интерфейсной обвязки
Номера столбцов и строк поступают на декодеры столбца и строки соответственно. После декодирования расшифрованный номер строки поступает на дополнительный декодер, вычисляющий, принадлежащую ей матрицу. Оттуда он попадает непосредственно на выборщик строки, который открывает «защелки» требуемой страницы. В зависимости от выбранного режима работы чувствительный усилитель, подсоединенный к битовым линейкам матрицы, либо считывает состояние триггеров соответствующей raw-линейки, либо «перещелкает» их согласно записываемой информации.
Временные диаграммы чтения/записи
Цикл записи
Цикл записи происходит в обратном порядке. Сначала мы выставляем на шину адрес записываемой ячейки и одновременно с этим сбрасываем сигнал WE в низкое состояние. Затем, дождавшись, когда наш адрес декодируется, усилиться и поступит на соответствующие битовые линии, сбрасываем CS в низкий уровень, приказывая микросхеме подать сигнал высокого уровня на требуемую линию row. Защелка, удерживающая триггер, откроется и в зависимости от состоянии bit-линии, триггер переключится в то или иное состояние.
Сравнение DRAM и SRAM в компьютерной среде
По сравнению с DRAM быстродействие SRAM намного выше, но плотность ее гораздо ниже, а цена довольно высока. Более низкая плотность означает, что микросхемы SRAM имеют большие габариты, хотя их информационная емкость намного меньше. Большое число транзисторов и кластеризованное их размещение не только увеличивает габариты микросхем SRAM, но и значительно повышает стоимость технологического процесса по сравнению с аналогичными параметрами для микросхем DRAM. Например, емкость модуля DRAM может равняться 64 Мбайт или больше, в то время как емкость модуля SRAM приблизительно того же размера составляет только 2 Мбайт, причем их стоимость будет одинаковой. Таким образом, габариты SRAM в среднем в 30 раз превышают размеры DRAM, то же самое можно сказать и о стоимости. Все это не позволяет использовать память типа SRAM в качестве оперативной памяти в персональных компьютерах.
Несмотря на это разработчики все-таки применяют память типа SRAM для повышения эффективности ПК. Но во избежание значительного повышения стоимости устанавливается только небольшой объем высокоскоростной памяти SRAM, которая используется в качестве кэш-памяти. Кэш-память работает на тактовых частотах, близких или даже равных тактовым частотам процессора, причем обычно именно эта память непосредственно используется процессором при чтении и записи. Во время операций чтения данные в высокоскоростную кэш-память предварительно записываются из оперативной памяти с низким быстродействием, т.е. из DRAM. Еще недавно время доступа DRAM было не менее 60 нс (что соответствует тактовой частоте 16 МГц). Для преобразования времени доступа из наносекунд в мегагерцы используется следующая формула:
Обратное вычисление осуществляется с помощью такой формулы:
Сегодня память может работать на частоте 1 ГГц и выше, однако до конца 1990-х годов память DRAM была ограничена быстродействием 16 нс (16 МГц). Когда процессор ПК работал на тактовой частоте 16 МГц и ниже, DRAM могла быть синхронизирована с системной платой и процессором, поэтому кэш был не нужен. Как только тактовая частота процессора поднялась выше 16 МГц, синхронизировать DRAM с процессором стало невозможно, и именно тогда разработчики начали использовать SRAM в персональных компьютерах. Это произошло в 1986 и 1987 годах, когда появились компьютеры с процессором 386, работающим на частотах 16 и 20 МГц. Именно в этих ПК впервые нашла применение так называемая кэшпамять, т.е. высокоскоростной буфер, построенный на микросхемах SRAM, который непосредственно обменивается данными с процессором. Поскольку быстродействие кэша может быть сравнимо с процессорным, контроллер кэша может предугадывать потребности процессора в данных и предварительно загружать необходимые данные в высокоскоростную кэшпамять. Тогда при выдаче процессором адреса памяти данные могут быть переданы из высокоскоростного кэша, а не из оперативной памяти, быстродействие которой намного ниже.
Типы статической памяти
Существует как минимум три типа статической памяти: асинхронная (только что рассмотренная выше), синхронная и конвейерная. Все они практически ничем не отличаются от соответствующих им типов динамической памяти, поэтому, во избежание никому не нужного повторения ниже приведено лишь краткое их описание.
Асинхронная статическая память
Синхронная статическая память
Синхронная статическая память выполняет все операции одновременно с тактовыми сигналами, в результате чего время доступа к ячейке укладывается в один-единственный такт. Именно на синхронной статической памяти реализуется кэш первого уровня современных процессоров.
Конвейерная статическая память
Конвейерная статическая память представляет собой синхронную статическую память, оснащенную специальными «защелками», удерживающими линии данных, что позволяет читать (записывать) содержимое одной ячейки параллельно с передачей адреса другой. Так же, конвейерная память может обрабатывать несколько смежных ячеек за один рабочий цикл. Достаточно передать лишь адрес первой ячейки пакета, а адреса остальных микросхема вычислит самостоятельно За счет большей аппаратной сложности конвейерной памяти, время доступа к первой ячейке пакета увеличивается на один такт, однако, это практически не снижает производительности, т.к. все последующие ячейки пакета обрабатываются без задержек.