Что такое ОЗУ?
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) — это тип полупроводниковой памяти, которая может считывать и записывать данные.
Существует два основных типа ОЗУ: SRAM (статическое ОЗУ) и DRAM (динамическое ОЗУ).
SRAM хранит данные на основе логического значения триггерной схемы, в то время как DRAM хранит данные на основе наличия или отсутствия заряда в конденсаторе. Однако обе являются энергозависимыми запоминающими устройствами, сохраненное содержимое которых исчезает при отключении питания.
В последнее время, с развитием мобильных устройств и Интернета вещей, спрос на энергонезависимую оперативную память также растет. Ожидается, что энергонезависимая оперативная память, такая как сегнетоэлектрическая оперативная память (FeRAM), магниторезистивная оперативная память (MRAM), память с изменением фазы и резистивная оперативная память, станет следующим поколением оперативных памяти.
ПЗУ (постоянная память), которую часто путают с ОЗУ, относится к памяти только для чтения.
Применение ОЗУ
ОЗУ используется в самых разных цифровых устройствах, таких как ПК, смартфоны, цифровые камеры и игровые консоли, и является важным компонентом, который позволяет ЦП (центральному процессору) обрабатывать программы и данные быстро и эффективно.
1. Основная память и кэш-память в персональных компьютерах
ОЗУ используется для самых разных целей. Наиболее распространенное применение — запуск операционной системы (ОС) и прикладных программ. Она загружает программы и данные, позволяя ЦП быстро получать доступ к необходимой ему информации.
Чем больше размер ОЗУ, тем больше она может запускать несколько программ одновременно и обрабатывать большие объемы данных. Она также используется в качестве кэш-памяти на серверах для обеспечения быстрого и эффективного доступа к данным.
2. Видеокарты
RAM также используется для обработки графики и видео. Видеокарты оснащены RAM для быстрой обработки изображений и воспроизведения видео.
3. Игровые устройства
RAM также является важным компонентом игр. Игры визуализируются с помощью быстрой вычислительной мощности и более быстрой обработки видеокарт; чем больше RAM, тем более точная и сложная графическая обработка может быть выполнена.
В последнее время спрос на ОЗУ стремительно растет, особенно в области игр и виртуальной реальности (VR). Эти приложения требуют быстрой, высокопроизводительной ОЗУ.
Ожидается, что в будущем будет продолжаться разработка более производительной ОЗУ, что увеличит скорость обработки данных компьютером и графическую выразительность.
Принципы ОЗУ
1. SRAM
SRAM обычно использует схему триггера, откалиброванную с шестью транзисторами в качестве базовой ячейки памяти, и один бит данных записывается в каждую схему триггера. При записи данных схема триггера включается путем установки высокого потенциала линии слов, и данные (H или L) из линии битов передаются в схему. Когда линия слов установлена на низкий уровень, записанные данные сохраняются и могут храниться до тех пор, пока подается напряжение питания.
При считывании данных, после предварительной зарядки битовых линий и инвертированных битовых линий, линия слов устанавливается на высокий уровень, чтобы включить схему триггера, и потенциал, соответствующий сохраненным данным, передается на битовые линии и инвертированные битовые линии. Усилитель считывания, установленный в конце битовой линии и инвертированной битовой линии, контролирует разность потенциалов и выводит определенные данные.
2.DRAM
DRAM обычно состоит из одного транзистора и одного конденсатора в качестве базовой ячейки памяти, и один бит данных записывается в каждый конденсатор.
При записи данных конденсатор заряжается, когда потенциал словарной линии высокий, транзистор включен, а битовая линия высокая. Данные DRAM определяются как 1, когда конденсатор заряжен, и как 0, когда заряд отсутствует.
После операции записи, когда словарная линия низкая, транзистор выключается, а заряд в конденсаторе сохраняется.
При чтении данных словарная линия устанавливается на высокий уровень, а транзистор включается. Потенциал битовой линии изменяется в зависимости от наличия или отсутствия заряда в конденсаторе, а усилитель считывания, установленный в конце битовой линии, обнаруживает небольшую разницу потенциалов и считывает данные.
DRAM характеризуется тем, что заряд, хранящийся в конденсаторе, утекает и уменьшается с течением времени. Поэтому для считывания данных и их перезаписи через регулярные интервалы времени требуется операция обновления.
Как выбрать RAM
SRAM (статическое ОЗУ) и DRAM (динамическое ОЗУ) — это технологии полупроводниковой памяти, используемые для временного хранения данных. Поскольку эти технологии имеют разные характеристики, важно сделать правильный выбор в зависимости от области применения и требований.
Выбирайте SRAM или DRAM на основе следующих аспектов:
1. Скорость
SRAM быстрее, чем DRAM; она используется в приложениях, где важна высокая скорость, например, в качестве кэша ЦП. DRAM, с другой стороны, относительно медленная, но подходит для общих приложений основной памяти.
2. Потребляемая мощность
SRAM потребляет меньше энергии, чем DRAM. SRAM подходит для приложений, где важно низкое энергопотребление (например, встроенные системы и устройства IoT).
3. Емкость
DRAM обеспечивает большую емкость и более низкую стоимость, чем SRAM. Выбирайте DRAM, когда вам нужно обрабатывать большие объемы данных (например, ПК и серверы).
4. Хранение данных
SRAM может хранить данные, пока включено питание, но DRAM необходимо обновлять через регулярные промежутки времени. Если важна стабильность хранения данных, подойдет SRAM.
5. Надежность
SRAM более надежен, чем DRAM, и более устойчив к условиям окружающей среды и изменениям производственного процесса. SRAM подходит для приложений, где надежность имеет решающее значение (например, военные, космические и промышленные приложения).
6. Цена
DRAM более распространен, чем SRAM, и стоит дешевле из-за большего объема производства. Выбирайте DRAM, когда бюджет ограничен или когда требуются большие объемы памяти.
SRAM часто выбирают для приложений, где важны высокая скорость, низкое энергопотребление, стабильность хранения данных и надежность. DRAM, с другой стороны, подходит, когда требуется большая емкость и недорогая память.
