Dynamisk RAM

Dynamisk RAM er en type flygtig hukommelse, hvor hver bit normalt lagres som en elektrisk ladning i en meget lille kondensator. En transistor fungerer som kontakt til kondensatoren. Fordi den elektriske ladning gradvist aftager, skal indholdet med korte mellemrum aflæses og skrives tilbage. Denne proces kaldes opfriskning (på engelsk refresh) og er baggrunden for betegnelsen dynamisk RAM.

Faktaboks

Også kendt som: DRAM, forkortelse for engelsk Dynamic Random Access Memory

En DRAM-chip er opdelt i rækker og kolonner, som igen er samlet i delvist uafhængige banker. Ved læsning åbnes først en hel række, hvis indhold aflæses. Derefter udvælges de ønskede data i rækken. Aflæsningen påvirker ladningen i cellerne, og rækkens indhold må derfor gendannes som en del af operationen. Adgangstiden afhænger blandt andet af, om den ønskede række allerede er åben.

En DRAM-celle kræver mindre plads end en celle i statisk RAM (SRAM). DRAM kan derfor fremstilles med stor lagerkapacitet til en relativt lav pris pr. bit. Til gengæld er DRAM langsommere end SRAM og kræver kredsløb til opfriskning og styring. DRAM bruges derfor især som arbejdslager, mens SRAM blandt andet bruges i processorers cachelager. Forskellene mellem de fleste DRAM-typer ligger ikke i selve lagercellens grundprincip, men i den måde, hvorpå cellerne organiseres, styres og forbindes med processoren.

Tidlige asynkrone DRAM-typer

De første almindeligt anvendte DRAM-typer havde en asynkron grænseflade. Det betyder, at hukommelsens operationer ikke var direkte synkroniseret med et fælles clocksignal. Hukommelsescontrolleren angav en rækkeadresse og derefter en kolonneadresse ved hjælp af styresignaler. Controlleren måtte selv sørge for, at hvert signal blev afgivet på det rigtige tidspunkt og med de nødvendige pauser mellem operationerne.

FPM DRAM

FPM DRAM (fast page mode DRAM) gjorde det muligt at holde en række åben og derefter læse flere kolonner fra den samme række uden at sende rækkeadressen igen. Adgange inden for den åbne række kunne derfor gennemføres hurtigere end adgange, der krævede åbning af en ny række. FPM DRAM var almindelig i computere i 1980’erne og første del af 1990’erne.

EDO DRAM

EDO DRAM (extended data out DRAM) var en videreudvikling af FPM DRAM, hvor de læste data blev holdt gyldige på dataudgangen, mens den næste hukommelsesoperation blev indledt. Det gjorde det muligt at overlappe dele af to operationer og gav en højere overførselshastighed. EDO blev udbredt i 1990’erne, men både EDO og FPM blev derefter afløst af synkron DRAM.

Synkrone DRAM-typer

Corsair DDR2-533 RAM.modul.

Corsair DDR2-533 RAM modul

Af Appaloosa.

Licens: CC BY SA 3.0

SDRAM (synchronous dynamic RAM) arbejder i takt med et clocksignal, som også anvendes af hukommelsescontrolleren. Kommandoer kan derfor sendes på forudsigelige tidspunkter, og flere operationer kan overlappe hinanden. SDRAM er desuden opdelt i banker, så én bank kan forberede en række, mens data overføres fra en anden bank.

Betegnelsen SDRAM bruges både bredt om al synkron DRAM og mere snævert om den første generation, som overførte data én gang pr. clockcyklus. Denne type kaldes også SDR SDRAM, hvor SDR står for single data rate. Den blev dominerende i pc’er i anden halvdel af 1990’erne og afløste FPM og EDO. DDR-hukommelse og de fleste senere DRAM-familier er teknisk set også former for synkron DRAM.

DDR SDRAM

DDR SDRAM (double data rate synchronous dynamic RAM) overfører data på både den stigende og den faldende flanke af clocksignalet. Der kan dermed gennemføres to dataoverførsler pr. clockcyklus. Den første DDR-generation byggede videre på den eksisterende SDRAM-arkitektur og gav væsentligt større båndbredde uden en tilsvarende forøgelse af den grundlæggende clockfrekvens.

DDR-familien omfatter flere generationer. Hver generation har øget den mulige overførselshastighed og indført ændringer i blandt andet spænding, signalføring, bankstruktur og den mængde data, som hentes internt ved hver operation. Nyere generationer har funktioner, der forbedrer fejlkontrol og driftsstabilitet.

Generationerne er ikke indbyrdes kompatible. De anvender forskellige elektriske specifikationer og normalt også forskelligt udformede hukommelsesmoduler. Et DDR-modul fra én generation kan derfor ikke indsættes i et bundkort beregnet til en anden version.

Hukommelse med lavere energiforbrug

LPDDR (low-power double data rate) er en familie af DRAM, der er udviklet med henblik på lavt energiforbrug og begrænset varmeudvikling. Den anvender blandt andet lave driftsspændinger, særlige dvaletilstande og muligheder for kun at opfriske dele af lageret. LPDDR er især blevet anvendt i mobiltelefoner, tablets og andre batteridrevne apparater, men bruges også i bærbare computere.

LPDDR-kredse har traditionelt været loddet direkte på systemkortet eller anbragt sammen med andre kredse, men i nyere udgaver kan teknologien også anvendes i udskiftelige, kompakte moduler.

Hukommelse til grafikprocessorer

Grafikprocessorer skal ofte behandle store datamængder med en meget høj og jævn overførselshastighed. Tidlig VRAM (video RAM) var derfor udformet med to adgange til den samme hukommelse. Grafikprocessoren kunne løbende hente billeddata gennem en særlig seriel udgang, samtidig med at nye data blev skrevet gennem den almindelige adgang. VRAM var især vigtig i grafikkort og arbejdsstationer i 1980’erne og 1990’erne. Betegnelsen VRAM bruges i dag også i bredere betydning om den hukommelse, der er til rådighed på et grafikkort, uanset den tekniske type.

SGRAM

SGRAM (synchronous graphics RAM) var en synkron DRAM-type, der var tilpasset grafikbehandling. Den kunne blandt andet udføre visse operationer på flere hukommelsesområder samtidig. SGRAM og de tidlige generationer af GDDR (graphics double data rate) erstattede efterhånden den traditionelle VRAM, fordi de leverede høj båndbredde med enklere og billigere chips.

GDDR er optimeret til høj båndbredde frem for lavest muligt samlet energiforbrug og har typisk et højere effektforbrug end LPDDR. GDDR bruges både til computergrafik, kunstig intelligens og andre beregninger med store datamængder.

Læs mere i Lex

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

Fagansvarlig for Hardware

Kristian Langborg-Hansen

Lektor, M. Sc. computer science, Copenhagen Business Academy