Warum ist SRAM schneller als DRAM?

In modernen Mehrkernprozessoren bestehen die Prozessor-Caches ( L1,L2und L3) aus SRAMabnehmenden Geschwindigkeiten ( L2Caches sind SRAMs mit höherer Geschwindigkeit als L3Caches, was einen Kosten-Kompromiss darstellt). Der Hauptgrund für die Verwendung SRAMist der Geschwindigkeitsvorteil gegenüber dem verwendeten Hauptspeicher DRAM. Ich möchte verstehen, warum SRAMein Geschwindigkeitsvorteil gegenüber hat DRAM.

— Aussenseiter
quelle

Aus einem Artikel über HowStuffWorks (zusammengefasst) entnommen :

Dynamischer RAM:

In einem dynamischen RAM-Chip (DRAM) enthält jede Speicherzelle ein Informationsbit und besteht aus zwei Teilen: einem Transistor und einem Kondensator. Der Transistor fungiert als Schalter, mit dem die Steuerschaltung auf dem Speicherchip den Kondensator lesen oder seinen Zustand ändern kann.

Der Artikel vergleicht dann die Kondensatoren auf dem DRAM mit Eimern, in denen der DRAM mit Elektronen gefüllt ist, um Informationen zu speichern (Speichern von 1s). Diese Elektronen werden entleert, wenn Informationen entfernt werden (Speicherung von Nullen). Das Problem bei Kondensatoren ist, dass sie Undichtigkeiten aufweisen und recht schnell Informationen verlieren. Um die Informationen zu erhalten, muss eine externe Quelle ( CPUoder Memory Controller) alle Kondensatoren mit einer 1 aufladen, bevor sie sich entladen.

Bei dieser Auffrischoperation erhält der dynamische RAM seinen Namen. Das dynamische RAM muss ständig dynamisch aktualisiert werden, sonst wird vergessen, was es enthält. Der Nachteil dieser Erfrischung ist, dass sie einige Zeit in Anspruch nimmt und den Speicher verlangsamt.

Statischer RAM:

Statisches RAM verwendet eine völlig andere Technologie. Im statischen RAM hält eine Form von Flip-Flop jedes Speicherbit. Ein Flip-Flop für eine Speicherzelle benötigt 4 oder 6 Transistoren zusammen mit etwas Verdrahtung, muss jedoch nie aufgefrischt werden. Dadurch ist der statische RAM erheblich schneller als der dynamische RAM. Da eine statische Speicherzelle jedoch mehr Teile aufweist, nimmt sie viel mehr Platz auf einem Chip ein als eine dynamische Speicherzelle. Dadurch erhalten Sie weniger Speicher pro Chip, und das macht statischen RAM viel teurer.

Es ist ein ziemlich interessanter Artikel, daher würde ich vorschlagen, ihn zu lesen. Ich habe die wichtigsten Punkte aus dem Artikel entnommen, um Ihre Frage zu beantworten.

— Yass
quelle

Es gibt einige Missverständnisse über DRAM und SRAM. DRAM ist auf Dichte (höhere Kapazität) und SRAM auf Geschwindigkeit (Zugriffslatenz) optimiert. SRAM ist also im Allgemeinen schneller als DRAM. Grundsätzlich ist es jedoch möglich, DRAM schneller als SRAM zu entwickeln, aber DRAM-Hersteller tun dies nicht, da der wichtigste Verkaufsfaktor für sie die Kosten pro Bit sind. Sie senken also die Kosten pro Bit auf Kosten der Geschwindigkeit. Viele Menschen verstehen diese wesentliche Tatsache falsch.

— Aminfar

@aminfar: Sie sagten, es sei grundsätzlich möglich, DRAM schneller als SRAM zu machen, aber es wäre teuer. Aber SRAM ist schon teuer. Warum wird DRAM dann nicht als CPU-Cache verwendet?

— Tara

@Dudeson sie haben unterschiedliche Herstellungsverfahren und Anforderungen. Möglicherweise wäre die Verwendung von DRAM für CPU-Caches mit guter Zugriffslatenz sogar noch teurer als SRAM. Abgesehen von der Herstellung sind noch andere Dinge zu beachten, z. B. das Auffrischen.

— Aminfar