Čo je nestála pamäť

Prchavá pamäť je pamäť počítača, ktorá vyžaduje elektrinu na ukladanie informácií (na rozdiel od energeticky nezávislej). Pokiaľ je napájací zdroj pripojený k tomuto typu pamäte, údaje sa uložia. Hneď ako sa vypne, informácie sa rýchlo stratia.

Existuje niekoľko aplikácií volatilných úložných zariadení. Môžu byť dokonca použité ako hlavné úložisko údajov. Ich kľúčovou výhodou oproti pevným diskom je vysoká rýchlosť výmeny informácií. Okrem toho vlastnosť energetická závislosť pomáha chrániť informácie s obmedzeným prístupom, pretože po vypnutí napájania sa stanú nedostupnými. Väčšina typov pamäte RAM (pamäť s náhodným prístupom, RAM) je volatilná.

Existujú nasledujúce hlavné typy volatilnej pamäte:

• statický;
• dynamický.

Statická pamäť

Hlavnou výhodou statickej pamäte RAM (SRAM) je, že je oveľa rýchlejšia ako dynamická pamäť RAM. Jeho nevýhodou je vysoká cena. Statická pamäť nevyžaduje neustálu regeneráciu. Zároveň však potrebuje nepretržitý prúd na udržanie rozdielu napätia. Na uloženie jedného bitu informácií používa čip statickej pamäte bunku 6 tranzistorov.

Štyri tranzistory M1-M4 tvoria 2 invertory s krížovou spätnou väzbou a priamo sa používajú na ukladanie jedného bitu údajov. Pamäťová bunka má 2 stabilné stavy, ktoré sú potrebné na uloženie 0 alebo 1. Ďalšie dva tranzistory riadia prístup k pamäťovej bunke počas operácií čítania a zápisu údajov.

Spotreba energie statickej pamäte

Spotreba energie závisí od toho, ako často sa pristupuje k statickej prchavej pamäti, ale vo všeobecnosti je to málo dôležité. Niekedy môže spotrebovať toľko elektriny ako dynamická pamäť (pri použití pri vysokých frekvenciách). Na druhej strane, keď je v pohotovostnom stave, spotrebuje veľmi malé množstvo elektriny: niekoľko mikrowattov.

Aplikácia statickej pamäte

Používa sa statická pamäť zabudovaná do čipu:

• ako RAM alebo vyrovnávacia pamäť v 32-bitových mikrokontroléroch;
• ako hlavná vyrovnávacia pamäť v výkonných procesoroch, napríklad rodina X86;
• v integrovaných obvodoch na špeciálne účely (ASIC);
• v užívateľsky programovateľných hradlových poliach (FPGA);
• in programovateľné logické integrované obvody (FPGA, CPLD).

Okrem toho sa používa Statická prchavá pamäť:

• vo vedeckých a priemyselných subsystémoch, v automobilovej elektronike;
• v osobných počítačoch, smerovačoch a periférnych zariadeniach ako interná vyrovnávacia pamäť procesora a vyrovnávacia pamäť pevného disku alebo smerovača;
• v displejoch z tekutých kryštálov (LCD displeje) a tlačiarňach na ukladanie zobrazených alebo vytlačených obrázkov.

Výhody a nevýhody statickej pamäte

Pozitívny:

• nízka spotreba energie;
• jednoduchosť (nevyžaduje sa žiadna regeneračná schéma);
• spoľahlivosť.

Mínus:

• vysoké náklady;
• malá kapacita;
• veľké veľkosti;
• zmena spotreby energie.

Dynamická pamäť

Napriek tomu, že oba typy prchavých pamätí vyžadujú na ukladanie údajov elektrický prúd, majú určité rozdiely. Dynamická pamäť s náhodným prístupom (dynamic RAM, DRAM) je veľmi populárna vďaka svojej efektívnosti a nákladom. Na skladovanie jeden bit informácií v DRAM na integrovanom obvode používa jeden kondenzátor a jeden tranzistor. To umožňuje efektívne využiť priestor integrovaného obvodu a robí tento typ pamäte lacným.

Regenerácia Pamäte

Proces pravidelného čítania informácií z pamäťových buniek počítača a ich okamžitého prepisovania do rovnakých buniek bez úpravy sa nazýva regenerácia pamäte. Toto je proces na pozadí na ukladanie údajov do dynamickej volatilnej pamäte. Je to definujúca charakteristika takejto odrody.

Informácie v dynamickej pamäti sú uložené vo forme prítomnosti alebo neprítomnosti náboja na miniatúrnom kondenzátore. V priebehu času sa poplatok znižuje. Preto, ak sa údaje neregenerujú včas, môžu sa úplne stratiť. Na ochranu pred stratou údajov sa pravidelne čítajú a prepisujú pomocou externého obvodu. V dôsledku toho sa náboj kondenzátora obnoví do pôvodného stavu.

Typy dynamickej pamäte

Asynchrónna dynamická pamäť je prvý typ DRAM, ktorý sa objavil v neskorých 1960. Aktívne sa používal až do roku 1997, kým nebol nahradený synchrónnym DRAM. Pamäť sa nazýva asynchrónna, pretože prístup k nej nie je synchronizovaný s hodinovým signálom počítačového systému.

Synchrónna dynamická pamäť našla široké uplatnenie v moderných mechanizmoch. Tento typ prchavej pamäte počítača reaguje na signály čítania a zápisu synchrónne so signálom generátora systémových hodín. Synchrónna pamäť beží pri vyšších rýchlostiach v porovnaní s asynchrónnou pamäťou. Od roku 1993 , tento typ prevláda v osobné počítače užívateľov po celom svete.

Spočiatku sa synchrónna dynamická pamäť nazývala SDRAM. V budúcnosti sa rýchlosť prenosu dát zvýšila o 2 krát a pamäť sa objavila na trhu pod názvom DDR1. Neskôr boli vydané DDR2, DDR3 a DDR4. Najnovšia generácia (DDR4) bola vytvorená v druhej polovici roku 2014. V marci 2017 sa začal vývoj energeticky závislých pamäťových zariadení DDR5.