Статическая оперативная память

Обновлено: 21.11.2024

Статическая оперативная память (SRAM) содержит N регистров, адресуемых логарифмическими N битами адреса A. SRAM названа так потому, что базовые триггеры обновляются сами по себе и поэтому являются «статическими». Помимо триггеров, SRAM также нуждается в декодере, который декодирует A в унарное значение, используемое для выбора правильного регистра. Доступ к SRAM на кристалле лишь немного медленнее, чем доступ к регистру, из-за дополнительной задержки декодирования. На момент написания статьи можно было получить встроенные SRAM со временем доступа 0,5 нс. Обычно время доступа составляет 1–2 нс для встроенной SRAM и 5–10 нс для внешней SRAM.

Домен 2

Эрик Конрад, . Джошуа Фельдман, одиннадцатый час CISSP® (третье издание), 2017 г.

DRAM и SRAM

SRAM — это быстрая и дорогая память, в которой для хранения битов используются небольшие защелки, называемые триггерами. Динамическая память с произвольным доступом (DRAM) хранит биты в небольших конденсаторах (например, в небольших батареях) и работает медленнее и дешевле, чем SRAM. Конденсаторы, используемые в DRAM, дают утечку заряда, поэтому их необходимо постоянно обновлять для поддержания целостности, обычно каждые несколько или несколько сотен миллисекунд, в зависимости от типа DRAM. Обновление считывает и записывает биты обратно в память. SRAM не требует обновления и сохраняет целостность, пока подается питание.

Цифровые строительные блоки

Сара Л. Харрис, Дэвид Харрис, в Digital Design and Computer Architecture, 2022

5.5.3 Статическая оперативная память (SRAM)

SRAM (произносится как "es-ram") является статической, поскольку сохраненные биты не нужно обновлять. На рис. 5.48 показана битовая ячейка SRAM. Бит данных хранится в преобразователях с перекрестной связью, подобных описанным в разделе 3.2. Каждая ячейка имеет два выхода, битовую линию и битовую линию ¯. Когда словная линия установлена, оба транзистора nMOS включаются, и значения данных передаются в или из битовых линий. В отличие от DRAM, если шум ухудшает значение сохраненного бита, инверторы с перекрестной связью восстанавливают значение.

Рисунок 5.48. Битовая ячейка SRAM

Архитектура встроенной платформы

Питер Барри , Патрик Кроули , Modern Embedded Computing , 2012 г.

Контроллеры SRAM

Статическая оперативная память — это энергозависимая технология хранения. Технология, используемая при создании ячейки SRAM, такая же, как и для обычной логики SOC; в результате блоки памяти SRAM могут быть добавлены к SOC (в отличие от DRAM, которая использует совершенно другую технологию и не находится непосредственно на кристалле SOC). Скорость SRAM обычно намного выше, чем у технологий DRAM, и SRAM часто отвечает на запрос в течение пары тактовых циклов ЦП. Когда блок SRAM размещается на кристалле, он располагается в определенной позиции в карте адресов. Системное программное обеспечение и драйверы устройств могут выделять части SRAM для своего использования. Обратите внимание, что операционная система обычно не управляет динамическим выделением/освобождением такой памяти; Обычно предоставление таких функций предоставляется пакету поддержки платы. Память SRAM обычно выделяется для специальной структуры данных, к которой очень часто обращается процессор, или, возможно, для элемента временных потоковых данных с устройства ввода-вывода. Как правило, эти блоки SRAM не связаны кэш-памятью с основной системой памяти; следует соблюдать осторожность при использовании этих областей, и они должны быть сопоставлены с некэшируемым адресным пространством. На некоторых платформах части инфраструктуры кэша можно перепрофилировать как SRAM, выделение/поиск кэша отключено, а ячейки SRAM в блоке кэша представлены как область памяти. Это известно как кэш как ОЗУ; некоторые также называют эту очень близкую оперативную память с малой задержкой (по отношению к ядру) сильно связанной памятью.

Ячейки кэша ЦП часто состоят из высокоскоростных ячеек SRAM. Естественно, есть компромисс; плотность SRAM намного ниже, чем у DRAM, поэтому объем памяти на кристалле не превышает мегабайт, тогда как DRAM часто измеряется гигабайтами.

Учитывая, что время доступа для чтения/записи к памяти SRAM намного меньше, чем к DRAM, нам не нужно использовать сложные методы для конвейерной обработки запросов через контроллер. Контроллеры SRAM обычно либо обрабатывают одну транзакцию за раз, либо, возможно, направляют небольшое количество незавершенных транзакций с помощью простой разделенной шины транзакций. Построчная адресация не дает выигрыша в производительности, как в случае с DRAM.

Вы должны понимать, что поведение системы при записи подслов памяти может быть ниже, чем вы могли ожидать. По мере уменьшения плотности ячеек памяти они могут стать жертвами ошибок (как в случае DRAM), поэтому во многих случаях ячейки SRAM имеют дополнительную избыточность для обеспечения битов ошибок ECC.Когда программное обеспечение выполняет запись подслова (например, одного байта), контроллер SRAM должен сначала выполнить чтение слова, объединить новый байт, а затем записать обратно слово обновления в SRAM с правильными битами ECC, покрывающими целое слово. В более ранних конструкциях SRAM без ECC SRAM часто предоставляла возможность записи байтов без дополнительных затрат на производительность.

Проблемы реализации

Брюс Джейкоб, . Дэвид Т. Ван, системы памяти, 2008 г.

Импульсная строка слов

Ранние реализации SRAM утверждали словарные строки в течение значительной части времени цикла. Строки слов обычно устанавливаются рано (после задержки декодирования) и сбрасываются позже при доступе. Этот метод, несмотря на свою функциональность, неэффективен [Amrutur and Horowitz, 1994]. При доступе на чтение утверждение линии слов приводит к тому, что одна из пар битовых линий вытягивается вниз, создавая перепад напряжения между битовыми линиями. При наличии достаточного дифференциала (точное значение будет зависеть от технологии обработки и напряжения смещения усилителя считывания) усилитель считывания может усилить этот дифференциал и ускорить считывание. На этом этапе любой дополнительный дифференциал, возникающий в битовых линиях в результате продолжающегося утверждения словарной линии, не будет значительно ускорять восприятие и потребует больше энергии и времени предварительной зарядки.

Большинство SRAM теперь используют какую-то импульсную линию слов, где линия слов может быть установлена ​​только в течение небольшого периода времени, необходимого для создания достаточного дифференциального напряжения битовой линии, после чего она отключается. Этот метод предотвращает развитие перепада напряжения в битовой линии больше, чем это необходимо, уменьшая мощность, рассеиваемую в процессе предварительной зарядки.

Ширина импульсной строки слова управляется либо с помощью статических задержек (где строка слова отключается после определенного количества задержек, установленных во время разработки или фиксируемых специальной схемой задержки во время встроенного самотестирования), либо с помощью некоторых обратная связь, полученная из информации, извлеченной из цепей (подробно будет обсуждаться позже).

На рис. 5.13 показаны временные диаграммы для системы со схемой импульсной линии слов (PWL) и без нее. Как видно из диаграммы, выходные данные от обеих систем производятся почти одновременно, но продолжающееся утверждение словарной линии для схем без PWL приводит к большим дифференциалам, возникающим по битовой линии, которые служат только для рассеивания дополнительной мощности во время предварительной зарядки.

РИСУНОК 5.13. Временные диаграммы, показывающие импульсные и неимпульсные схемы словарной строки.

План North American Electric Reliability Corporation по защите критически важной инфраструктуры (NERC CIP) представляет собой набор стандартов.

Структура управления рисками ISO 31000 – это международный стандарт, который предоставляет компаниям рекомендации и принципы для .

Чистый риск относится к рискам, которые находятся вне контроля человека и приводят к убыткам или их отсутствию без возможности получения финансовой выгоды.

Экранированная подсеть или брандмауэр с тройным подключением относится к сетевой архитектуре, в которой один брандмауэр используется с тремя сетями .

Метаморфное и полиморфное вредоносное ПО – это два типа вредоносных программ (вредоносных программ), код которых может изменяться по мере их распространения.

В контексте вычислений Windows и Microsoft Active Directory (AD) идентификатор безопасности (SID) — это уникальное значение, которое равно .

Медицинская транскрипция (МТ) – это ручная обработка голосовых сообщений, продиктованных врачами и другими медицинскими работниками.

Электронное отделение интенсивной терапии (eICU) — это форма или модель телемедицины, в которой используются самые современные технологии.

Защищенная медицинская информация (PHI), также называемая личной медицинской информацией, представляет собой демографическую информацию, медицинскую .

Снижение рисков – это стратегия подготовки к угрозам, с которыми сталкивается бизнес, и уменьшения их последствий.

Отказоустойчивая технология — это способность компьютерной системы, электронной системы или сети обеспечивать бесперебойное обслуживание.

Синхронная репликация — это процесс копирования данных по сети хранения, локальной или глобальной сети, поэтому .

Интерфейс управления облачными данными (CDMI) – это международный стандарт, определяющий функциональный интерфейс, используемый приложениями.

Износ флэш-памяти NAND — это пробой оксидного слоя внутри транзисторов с плавающим затвором флэш-памяти NAND.

Выносливость при записи — это количество циклов программирования/стирания (P/E), которое может быть применено к блоку флэш-памяти перед сохранением .

Статическая оперативная память (Static RAM или SRAM) — это тип RAM, который хранит данные в статической форме, то есть до тех пор, пока в памяти есть питание. В отличие от динамического ОЗУ, его не нужно обновлять.

SRAM хранит бит данных на четырех транзисторах, используя два инвертора с перекрестной связью.Два устойчивых состояния характеризуют 0 и 1. Во время операций чтения и записи еще два транзистора доступа используются для управления доступностью ячейки памяти. Для хранения одного бита памяти требуется шесть полевых транзисторов металл-оксид-полупроводник (MOFSET). MOFSET — это один из двух типов микросхем SRAM; другой - транзистор с биполярным переходом. Биполярный транзистор работает очень быстро, но потребляет много энергии. MOFSET — популярный тип SRAM.

Этот термин произносится как "S-RAM", а не как "sram".

Techopedia рассказывает о статической оперативной памяти (SRAM)

Существует два типа оперативной памяти: статическая оперативная память (SRAM) и динамическая оперативная память (DRAM). Основной памятью компьютера является динамическая оперативная память. Все микросхемы DRAM в линейных модулях памяти Rambus (RIMM), одиночных линейных модулях памяти (SIMM) и двухканальных модулях памяти (DIMM) необходимо обновлять каждые несколько миллисекунд. (Это делается путем перезаписи данных в модуль.)

DRAM постоянно обновляется более 100 раз в секунду. Статическая оперативная память (SRAM) работает намного быстрее и не требует обновления, как динамическая RAM.

Хотя SRAM может работать на более высоких скоростях, чем DRAM, ее производство дороже из-за сложной внутренней структуры, поэтому большая часть RAM на материнской плате — это DRAM. Кроме того, из-за своего компактного размера он не идеален для основной памяти. SRAM лучше всего подходит для вторичных операций, таких как быстрая кэш-память ЦП и хранение регистров. SRAM чаще всего встречается на жестких дисках в виде дискового кэша. Он также содержится в компакт-дисках (CD), принтерах, модемах-маршрутизаторах, цифровых универсальных дисках (DVD) и цифровых камерах.

Время доступа к SRAM намного меньше, чем к DRAM. SRAM составляет около 10 наносекунд; Время доступа DRAM составляет около 60 наносекунд. Кроме того, время цикла SRAM намного короче, чем у DRAM, потому что его не нужно обновлять. Время цикла SRAM короче, потому что не нужно останавливаться между обращениями для обновления.

- обзор, информация или руководство по основам технологии памяти SRAM.

SRAM или статическая оперативная память – это форма полупроводниковой памяти, широко используемая в электронике, микропроцессорах и общих вычислительных приложениях. Эта форма полупроводниковой памяти получила свое название из-за того, что данные хранятся там статически и не нуждаются в динамическом обновлении, как в случае памяти DRAM. Хотя данные в памяти SRAM не нуждаются в динамическом обновлении, они по-прежнему нестабильны, а это означает, что при отключении питания от устройства памяти данные не сохраняются и исчезают.

Основы SRAM

Есть две ключевые особенности статической оперативной памяти SRAM, которые отличают ее от других доступных типов памяти:

  • Данные хранятся статически: это означает, что данные хранятся в полупроводниковой памяти без необходимости обновления, пока к памяти подается питание.
  • Память SRAM – это разновидность оперативной памяти. Память с произвольным доступом — это память, в которой ячейки полупроводниковой памяти могут быть записаны или прочитаны в любом порядке, независимо от последней ячейки памяти, к которой был осуществлен доступ.
    • ли>

Схема отдельной ячейки памяти SRAM обычно состоит из четырех транзисторов, сконфигурированных как два инвертора с перекрестной связью. В этом формате схема имеет два устойчивых состояния, которые соответствуют логическим состояниям «0» и «1». В дополнение к четырем транзисторам в основной ячейке памяти требуются дополнительные два транзистора для управления доступом к ячейке памяти во время операций чтения и записи. Всего получается шесть транзисторов, образующих так называемую ячейку памяти 6T. Иногда дополнительные транзисторы используются для получения ячеек памяти 8T или 10T. Эти дополнительные транзисторы используются для таких функций, как реализация дополнительных портов в файле регистров и т. д. для памяти SRAM.

Несмотря на то, что в SRAM можно использовать любое трехконтактное переключающее устройство, полевые МОП-транзисторы и, в частности, КМОП-технология обычно используются для обеспечения очень низкого уровня энергопотребления. Поскольку полупроводниковая память имеет очень большие размеры, каждая ячейка должна обеспечивать очень низкий уровень энергопотребления, чтобы микросхема не рассеивала слишком много энергии.

Работа с ячейкой памяти SRAM

Работа с ячейкой памяти SRAM относительно проста. Когда ячейка выбрана, записываемое значение сохраняется в триггерах с перекрестной связью. Ячейки расположены в виде матрицы с индивидуальной адресацией каждой ячейки. Большинство запоминающих устройств SRAM выбирают всю строку ячеек за раз и считывают содержимое всех ячеек в строке по линиям столбцов.

Хотя нет необходимости иметь две битовые линии, использующие сигнал и его инверсию, это нормальная практика, которая улучшает пределы шума и улучшает целостность данных.Две битовые линии передаются на два входных порта компаратора, чтобы обеспечить доступ к преимуществам режима дифференциальных данных и более точное обнаружение присутствующих небольших колебаний напряжения.

Доступ к ячейке памяти SRAM обеспечивается строкой Word. Это управляет двумя транзисторами управления доступом, которые определяют, должна ли ячейка быть подключена к битовым линиям. Эти две строки используются для передачи данных как для чтения, так и для записи.

В настоящее время доступно множество различных типов полупроводниковой памяти. Необходимо сделать выбор в отношении правильного типа памяти для данного приложения. Возможно, двумя наиболее широко используемыми типами являются память DRAM и SRAM, обе из которых используются в процессорах и компьютерах. Из этих двух SRAM немного дороже DRAM. Однако SRAM работает быстрее и потребляет меньше энергии, особенно в режиме ожидания. В дополнение к этому памятью SRAM легче управлять, чем DRAM, поскольку не нужно учитывать циклы обновления, и в дополнение к этому способ доступа к SRAM представляет собой более точно произвольный доступ. Еще одним преимуществом SRAM является то, что она более плотная, чем DRAM.

Благодаря этим параметрам память SRAM используется там, где важна скорость или низкое энергопотребление. Его более высокая плотность и менее сложная структура также позволяют использовать его в сценариях полупроводниковой памяти, где используется память большой емкости, например, в случае оперативной памяти в компьютерах.

Читайте также: