Динамическая оперативная память
Динамическая память с произвольным доступом ( динамическая RAM или DRAM ) — тип полупроводниковой памяти с произвольным доступом , в которой каждый бит данных хранится в ячейке памяти , обычно состоящей из крошечного конденсатора и транзистора , как правило, на основе металл-оксид-полупроводник . (МОП) технологии. Хотя в большинстве конструкций ячеек памяти DRAM используются конденсатор и транзистор, в некоторых используется только два транзистора. В конструкциях, где используется конденсатор, конденсатор может либо заряжаться, либо разряжаться; эти два состояния представляют собой два значения бита, условно называемые 0 и 1. Электрический зарядна конденсаторах постепенно утекает; без вмешательства данные о конденсаторе вскоре будут потеряны. Чтобы предотвратить это, DRAM требует схемы обновления внешней памяти , которая периодически перезаписывает данные в конденсаторах, восстанавливая их первоначальный заряд. Этот процесс обновления является определяющей характеристикой динамической памяти с произвольным доступом, в отличие от статической памяти с произвольным доступом (SRAM), которая не требует обновления данных. В отличие от флэш-памяти , DRAM является энергозависимой памятью (по сравнению с энергонезависимой памятью ), поскольку она быстро теряет данные при отключении питания. Тем не менее, DRAM обладает ограниченной остаточной памятью данных .
DRAM обычно представляет собой микросхему интегральной схемы , которая может состоять из десятков или миллиардов ячеек памяти DRAM. Чипы DRAM широко используются в цифровой электронике , где требуется недорогая компьютерная память большой емкости. Одним из самых больших приложений для DRAM является основная память (в просторечии называемая «ОЗУ») в современных компьютерах и графических картах (где «основная память» называется графической памятью ). Он также используется во многих портативных устройствах и видеоиграх .консоли. Напротив, SRAM, которая быстрее и дороже, чем DRAM, обычно используется там, где скорость имеет большее значение, чем стоимость и размер, например, кэш-память в процессорах .
Необходимость обновления DRAM требует более сложной схемы и времени, чем SRAM. Это компенсируется структурной простотой ячеек памяти DRAM: на бит требуется только один транзистор и конденсатор по сравнению с четырьмя или шестью транзисторами в SRAM. Это позволяет DRAM достигать очень высокой плотности с одновременным снижением стоимости на бит. Обновление данных потребляет энергию, и для управления общим энергопотреблением используются различные методы.
В 2017 году цена за бит DRAM выросла на 47%, что стало самым большим скачком за 30 лет после скачка на 45% в 1988 году, в то время как в последние годы цена снижалась. [3]
Криптоаналитическая машина под кодовым названием «Водолей» , использовавшаяся в Блетчли-парке во время Второй мировой войны , включала встроенную динамическую память. Бумажная лента была прочитана, а символы на ней «запоминались в динамическом хранилище. ... В хранилище использовалась большая батарея конденсаторов, которые были либо заряжены, либо нет, заряженный конденсатор представлял крест (1) и незаряженный конденсатор точка ( 0). Поскольку заряд постепенно утекал, применялся периодический импульс для пополнения тех, кто еще был заряжен (отсюда термин «динамический»)». [4]
В 1964 году Арнольд Фарбер и Юджин Шлиг, работая в IBM, создали ячейку памяти с жестким подключением, используя транзисторный затвор и туннельную диодную защелку . Они заменили защелку двумя транзисторами и двумя резисторами , конфигурация, которая стала известна как ячейка Фарбера-Шлига. В том же году они представили закрытие изобретения, но оно было изначально отклонено. [5] [6] В 1965 году Бенджамин Агуста и его команда из IBM создали 16-битный кремниевый чип памяти на основе ячейки Фарбера-Шлига с 80 транзисторами, 64 резисторами и 4 диодами. Электронный калькулятор Toshiba "Toscal" BC-1411 , представленный в ноябре 1965 г. [7] [8]использовал форму емкостной DRAM (180 бит), построенной из дискретных биполярных ячеек памяти. [7] [9]
