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RAM, o memoria ad accesso casuale, è un tipo di memoria del computer in cui è possibile accedere a qualsiasi byte di memoria senza dover accedere anche ai byte precedenti. La RAM è un supporto volatile per la memorizzazione di dati digitali, il che significa che il dispositivo deve essere acceso affinché la RAM funzioni. DRAM, o RAM dinamica, è la RAM più utilizzata dai consumatori. DDR3 è un esempio di DRAM.
SRAM, o RAM statica, offre prestazioni migliori rispetto alla DRAM poiché la DRAM deve essere aggiornata periodicamente quando è in uso, mentre SRAM no. Tuttavia, SRAM è più costoso e meno denso della DRAM, quindi le dimensioni SRAM sono di ordine inferiore rispetto alla DRAM.
Grafico comparativo
| Memoria dinamica ad accesso casuale | Memoria ad accesso casuale statico | |
|---|---|---|
| Introduzione (da Wikipedia) | La memoria dinamica ad accesso casuale è un tipo di memoria ad accesso casuale che memorizza ciascun bit di dati in un condensatore separato all'interno di un circuito integrato. | La memoria ad accesso casuale statico è un tipo di memoria a semiconduttore che utilizza circuiti bistabili di memorizzazione per memorizzare ciascun bit. Il termine static lo differenzia dalla RAM dinamica (DRAM) che deve essere periodicamente aggiornata. |
| Applicazioni tipiche | Memoria principale in un computer (ad esempio DDR3). Non per la conservazione a lungo termine. | Cache L2 e L3 in una CPU |
| Dimensioni tipiche | Da 1 GB a 2 GB in smartphone e tablet; Da 4 GB a 16 GB nei laptop | Da 1 MB a 16 MB |
| Luogo dove presente | Presente sulla scheda madre. | Presente su processori o tra processore e memoria principale. |
Contenuto: SRAM vs DRAM
- 1 diversi tipi di memoria spiegati
- 2 Struttura e funzione
- 2.1 RAM dinamica (DRAM)
- 2.2 Static RAM (SRAM)
- 2.3 Velocità
- 3 Capacità e densità
- 4 Consumo di energia
- 5 Prezzo
- 6 applicazioni
- 7 riferimenti
Spiegato diversi tipi di memoria
Il seguente video spiega i diversi tipi di memoria utilizzati in un computer: DRAM, SRAM (come quelli usati nella cache L2 di un processore) e flash NAND (ad esempio utilizzati in un SSD).
Struttura e funzione
Le strutture di entrambi i tipi di RAM sono responsabili delle loro caratteristiche principali e dei rispettivi pro e contro. Per una spiegazione tecnica e approfondita su come funzionano DRAM e SRAM, vedere questa lezione di ingegneria dall'Università della Virginia.
RAM dinamica (DRAM)
Ogni cella di memoria in un chip DRAM contiene un bit di dati ed è composta da un transistor e un condensatore. Il transistor funziona come un interruttore che consente al circuito di controllo sul chip di memoria di leggere il condensatore o modificarne lo stato, mentre il condensatore è responsabile del mantenimento del bit di dati sotto forma di 1 o 0.
In termini di funzione, un condensatore è come un contenitore che immagazzina elettroni. Quando questo contenitore è pieno, designa un 1, mentre un contenitore vuoto di elettroni indica uno 0. Tuttavia, i condensatori hanno una perdita che li fa perdere questa carica e, di conseguenza, il "contenitore" diventa vuoto dopo pochi millisecondi.
Pertanto, affinché un chip DRAM funzioni, la CPU o il controller di memoria devono ricaricare i condensatori che sono pieni di elettroni (e quindi indicano un 1) prima di scaricarsi per conservare i dati. Per fare ciò, il controller di memoria legge i dati e quindi lo riscrive. Questo è chiamato aggiornamento e si verifica migliaia di volte al secondo in un chip DRAM. Questo è anche il punto in cui la "Dynamic" nella RAM dinamica ha origine, poiché si riferisce all'aggiornamento necessario per conservare i dati.
A causa della necessità di aggiornare costantemente i dati, che richiede tempo, la DRAM è più lenta.
Static RAM (SRAM)
La RAM statica, d'altra parte, utilizza flip-flop, che possono essere in uno dei due stati stabili che il circuito di supporto può leggere come 1 o 0. Un flip-flop, pur richiedendo sei transistor, ha il vantaggio di non ha bisogno di essere rinfrescato. La mancanza di un costante aggiornamento rende SRAM più veloce della DRAM; tuttavia, poiché SRAM richiede più parti e cavi, una cella SRAM occupa più spazio su un chip rispetto a una cella DRAM. Quindi, SRAM è più costoso, non solo perché c'è meno memoria per chip (meno denso) ma anche perché sono più difficili da produrre.
Velocità
Poiché SRAM non ha bisogno di aggiornare, è in genere più veloce. Il tempo di accesso medio della DRAM è di circa 60 nanosecondi, mentre SRAM può fornire tempi di accesso fino a 10 nanosecondi.
Capacità e densità
A causa della sua struttura, SRAM necessita di più transistor della DRAM per memorizzare una certa quantità di dati. Mentre un modulo DRAM richiede solo un transistor e un condensatore per memorizzare ogni bit di dati, SRAM necessita di 6 transistor. Poiché il numero di transistor in un modulo di memoria ne determina la capacità, per un numero simile di transistor, un modulo DRAM può avere una capacità fino a 6 volte maggiore rispetto a un modulo SRAM.
Consumo di energia
In genere, un modulo SRAM consuma meno energia di un modulo DRAM. Questo perché SRAM richiede solo una piccola corrente costante mentre la DRAM richiede raffiche di potenza ogni pochi millisecondi per l'aggiornamento. Questa corrente di aggiornamento è di diversi ordini di grandezza superiore alla corrente di standby SRAM bassa. Pertanto, SRAM viene utilizzato nella maggior parte delle apparecchiature portatili e alimentate a batteria.
Tuttavia, il consumo di energia della SRAM dipende dalla frequenza a cui si accede. Quando SRAM viene utilizzato a un ritmo più lento, assorbe potenza quasi trascurabile mentre è inattivo. D'altra parte, a frequenze più alte, SRAM può consumare tanta potenza quanto la DRAM.
Prezzo
SRAM è molto più costoso della DRAM. Un gigabyte di cache SRAM costa circa $ 5000, mentre un gigabyte di DRAM costa $ 20- $ 75. Poiché SRAM utilizza i flip-flop, che possono essere fatti con un massimo di 6 transistor, SRAM necessita di più transistor per memorizzare 1 bit rispetto a DRAM, che utilizza solo un transistor singolo e un condensatore. Pertanto, per la stessa quantità di memoria, SRAM richiede un numero maggiore di transistor, il che aumenta il costo di produzione.
applicazioni
Tipi di memoria del computer Come tutte le RAM, DRAM e SRAM sono volatili e quindi non possono essere utilizzati per memorizzare dati "permanenti" come sistemi operativi o file di dati come immagini e fogli di calcolo.
L'applicazione più comune di SRAM è quella di fungere da cache per il processore (CPU). Nelle specifiche del processore, questo è elencato come cache L2 o cache L3. Le prestazioni SRAM sono molto veloci ma SRAM è costoso, quindi i valori tipici della cache L2 e L3 vanno da 1 MB a 8 MB.
L'applicazione più comune di DRAM, come DDR3, è l'archiviazione volatile per i computer. Anche se non veloce come SRAM, la DRAM è ancora molto veloce e può connettersi direttamente al bus della CPU. Le dimensioni tipiche della DRAM sono da 1 a 2 GB in smartphone e tablet e da 4 a 16 GB in portatili.
Riferimenti
- Lecture 21: Storage - Informatica presso l'Università del Texas-Austin
- Interfaccia di memoria SRAM per microcontrollore in sistemi embedded - EE Herald
- Wikipedia: memoria dinamica ad accesso casuale
- Wikipedia: memoria ad accesso casuale statico
- Wikipedia: aggiornamento della memoria
