RAM代表随机存取存储器,是计算机/服务器存储器的一种。放置在处理器上的半导体器件,它存储用于CPU计算的变量。此外,RAM还为寄存器(又称请求信息)提供存储位置。首先,CPU接收包含数据的内存地址或位置的读取指令。然后,计算机将地址传送给RAM 控制器。最后,读取的数据被传输回CPU缓存。
这种读/写操作称为时序。计时速度更快且延迟更小的计算机可以实现更即时的访问时间和更少的延迟。相反,较慢的计时会导致性能降低和延迟增加。RAM可以访问内存的任何字节,而无需访问之前的字节。不过,RAM是一种用于存储数据的易失性介质,需要为其所在的任何设备供电才能访问内存并工作。
RAM有两种类型的存储器,分别是SRAM和DRAM。
- DRAM,也称为动态随机存取存储器,是一种广泛使用的RAM类型。它是一种可以保存大量数据但需要大量电量的存储芯片。
- SRAM,即静态随机存取存储器,也是一种存储芯片。与DRAM相比,它使用更少的功耗并提供更好的性能。这是因为DRAM在使用时需要刷新。SRAM不需要刷新。
SRAM和DRAM的结构决定了它们的主要特性、优缺点和应用。
静态RAM(SRAM)最适用于:
- CPU缓存
- 硬盘缓存
- 网络缓存
- 微处理器
- 玩具
- 电脑
- 路由器
- 电器设备
- 便携式和电池供电设备
动态RAM(DRAM)最适用于:
- 系统内存
- 连接到CPU总线
- 智能手机和平板电脑
- 笔记本电脑
- 需要大容量存储器的数字电子产品
- 显卡
SRAM和DRAM主要区别
SRAM和DRAM之间是有区别的,在使用时务必要注意,以下是二者之间的主要区别
SRAM | DRAM | |
---|---|---|
成本 | 比较昂贵 | 相对便宜 |
性能 | 较好 | 较差 |
用法 | 更快的读/写数据速度,存取时间最短的片上存储器 | 读/写数据的速度较慢,具有更长访问时间的片外存储器 |
密度 | 较低 | 较高 |
电量使用情况 | 使用更少的电量 | 使用更多电量 |
存储容量 | 较小 | 较大 |
物理安置 | 处理器或处理器和主存储器之间 | 母板 |
数据寿命 | 长 | 短 |
什么是SRAM存储器?
只要有电,SRAM就会将数据保留在内存中。与DRAM不同,SRAM不需要不断刷新。不需要刷新是非常好的,因为这意味着更好的性能以及更少的功耗。
SRAM通常用作计算机的内存高速缓存。例如,它们可以在处理器的L2或L3缓存中找到。由于其成本和尺寸,SRAM通常不用作计算机的主存储器。但是,你可能会发现SRAM用作磁盘驱动器、打印机外围设备、网络路由器或交换机中的缓冲区高速缓存。
但是,你可以将SRAM用于各种其他目的。例如,SRAM可能是计算机视频卡或显卡上RAMDAC或数模转换器的一部分。SRAM还存在于许多其他设备中,例如手机、平板电脑和可穿戴设备。此外,你还可以发现医疗产品、玩具、电器、汽车、工业设备和各种物联网设备中嵌入的SRAM。
SRAM结构
SRAM主要用作CPU的内存高速缓存,这种类型的半导体由触发器存储器组成,并使用双稳态锁存电路来存储每一位。使用四到六个晶体管存储单元存储数据。
在SRAM芯片中,只要供电,每个存储单元都会以二进制形式存储一个数字。一旦触发器存储了一位,它将保留该值,直到保存相反的一位。SRAM相对较大,但它确实可以快速访问数据。另外,SRAM是片上存储器的形式。
SRAM优点
SRAM和DRAM都有各自的优点。然而,与DRAM相比,SRAM往往速度更快,存取时间短至10纳秒。此外,无需像DRAM那样不断刷新SRAM。SRAM的功耗也比DRAM低,并且只需要稳定的小电流。
SRAM缺点
虽然SRAM有很多优点,但SRAM也有缺点。SRAM往往更昂贵,并且需要更多的芯片空间。每个芯片的内存更少,而且制造起来更困难。SRAM消耗的功率取决于访问频率,因此当SRAM以较慢的速度使用时,它在空闲时消耗的功率几乎可以忽略不计。然而,SRAM在较高频率下消耗的能量与DRAM一样多。
SRAM的3种类型
这三种类型的SRAM模块用于升级旧计算机中的系统缓存,以便它们可以存储更多数据。小编已经介绍过使高速成为可能的是上面的SRAM。SRAM速度快的另一个原因是它允许微处理器访问硬盘以外的其它存储源。
SRAM具有三个模块:
- 异步静态RAM:这种SRAM是有史以来第一种类型,通常用于为旧机器提供廉价的升级,升级可能包括内存或速度。
- 同步突发静态RAM:这种类型的SRAM价格昂贵,但速度非常快。
- 流水线突发静态RAM: PBSRAM是当今最常用的SRAM。在第一轮访问之后,它的设计是允许其他访问周期需要更少的机器周期,从而允许更多的数据输出。
静态随机存储器价格
凭借SRAM的速度和尺寸优势,与DRAM相比,SRAM的价格要高得多也就不足为奇了。虽然SRAM缓存的成本约为5,000美元,但千兆字节或DRAM的成本明显较低,约为50美元。
由于SRAM使用触发器,触发器最多可以由6个晶体管组成,因此SRAM比DRAM需要更多的晶体管来存储1位。如果我们比较的话,DRAM只使用单个晶体管和电容器。因此,对于相同容量的存储器,SRAM 需要更多数量的晶体管,所有这些都增加了生产成本。
什么是DRAM存储器?
DRAM也是是一种半导体存储器。DRAM通常用于存储计算机处理器工作所需的程序代码。然而,你也可以在个人计算机、工作站和服务器上找到DRAM。RAM允许PC处理器直接访问内存的任何部分,而不是从起始位置依次访问。
与硬盘等存储设备相比,RAM可以更快地访问数据。RAM速度更快主要是因为它的位置,靠近计算机处理器。
DRAM结构
DRAM基于1T1C,即单晶体管、单电容器单元结构。这些细胞排列成矩形、网格状阵列。电压被施加到DRAM单元中的晶体管。然后,该电压被赋予数据值并放置在位线上。完成后它会对存储电容器充电。每一位数据都存储在一个电容器中。
随着时间的推移,当晶体管关闭时,电容器中的电荷往往会放电。这就是为什么电容器中存储的数据必须每64毫秒刷新一次。DRAM所需的芯片面积较小,因为它的组件较少。因此,与SRAM相比,DRAM芯片拥有更多的内存。另外,DRAM还具有片外存储器的特性。
DRAM优点
使用DRAM有很多优点。也许最值得注意的问题之一是成本。与SRAM相比,成本往往要低得多。它的设计也非常简单,而且它只需要一个晶体管这一事实在价格点上有所帮助。大多数计算机使用DRAM,因为它以更低的成本支持更高的密度。
DRAM还提供高密度级别并可以存储大量数据。此外,只要DRAM正在运行,内存就可以刷新和删除。
DRAM缺点
与SRAM一样,DRAM也有优点和缺点。说到缺点,DRAM比SRAM慢。DRAM每隔几毫秒就需要很少的功率突发,它需要这种功率,因为它需要刷新。这需要时间,因此DRAM速度很慢。DRAM平均访问时间为60纳秒,相比之下,正如我们之前谈到的,SRAM 的访问时间可以在 10 纳秒左右。
DRAM另一个缺点是它实际上需要电力。否则,你将丢失数据。与SRAM相比,DRAM功耗也更高。
5种DRAM类型
- 同步DRAM:这种类型的DRAM用于同步CPU时钟速度与内存速度。这让内存控制器知道CPU时钟的周期,并允许CPU同时执行更多操作。
- Rambus DRAM:这种类型的DRAM有点过时了。2000年代初期,它更广泛地应用于显卡中。
- 双倍数据速率SDRAM:这种类型的DRAM几乎使同步DRAM的带宽加倍,因为它使用双钉扎。双钉扎允许数据在时钟信号的上升沿和下降沿传输。DDR SDRAM随着时间的推移有不同的迭代,包括DDR2 SDRAM、DDR3 SDRAM和DDR4 SDRAM。
- 快速页面模式DRAM: 这种类型的DRAM通过专注于快速页面访问而提供比其它DRAM类型更高的性能。
- 扩展数据输出DRAM: 这种类型的DRAM缩短了从微处理器(例如 Intel Pentium)上读取内存的时间。
DRAM定价
与SRAM相比,DRAM比SRAM便宜得多。部分定价是由于其千兆字节的定价。1GB DRAM的价格约为50美元,而SRAM的价格可能高达5,000美元以上。
SRAM和DRAM可以一起使用吗?
由于SRAM和DRAM之间的差异如此巨大,人们可能想知道是否可以同时使用两者。肯定的回答是,可以同时使用它们,而且事实上,它们是相辅相成的。如果硬件结合了这两种设计,那么确实没有理由不将它们一起使用。如果同时使用两者,可能会发现对两者之间的RAM延迟也很有好处。
如果同时使用两者,那么就会得到一个既便宜又快速的内存系统。简而言之:将获得两全其美的好处。
总结
静态RAM(SRAM)和动态 RAM(DRAM)是RAM的两种类型。SRAM往往具有更好的性能和更低的功耗要求。然而,SRAM往往比DRAM贵得多。SRAM 还占用更多空间,并且通常用于计算机的内存高速缓存,并且由于其成本和尺寸而不用于主存储器。SRAM也使用晶体管,而DRAM使用电容器,晶体管不多。
大多数计算机使用DRAM而不是SRAM,但SRAM还用于其它用途,例如计算机显卡上的数模转换器。由于DRAM和SRAM之间的差异,DRAM更适合主存储器,而SRAM更适合处理器缓存。