SRAM

Allikas: Vikipeedia


SRAM (Static Random Access Memory) ehk staatiline juhupöördlusega mälu on pooljuhi tüüp, kus sõna staatiline viitab sellele, et erinevalt dünaamilisest RAM-ist (DRAM), ei pea SRAM-i oma ehituse tõttu perioodiliselt uuendama. SRAM-i külmutades on võimalik selles olevaid andmeid salvestada ka pärast voolu eemaldamist[1], kuid siiski peetakse seda haihtuvaks mäluliigiks sest voolu kadumisel aja jooksul mälus olnud andmed kaovad .

Disain[muuda | redigeeri lähteteksti]

Kuuetransistoriline CMOS-i SRAM komponent.

SRAM-i igat bitti hoitakse neljal transistoril, mis moodustavad kaks inverterit. Sellel salvestuskomponendil on kaks stabiilset seisundit, mida kasutatakse 0 ja 1 äramärkimiseks. Kaks lisatransistorit lasevad kontrollida sissepääsu sellele komponendile lugemis- ja kirjutamisoperatsioonidel. Tüüpiline SRAM kasutab kuut isoleeritud paisuga väljatransistorit ühe biti talletamiseks. Lisaks kuuetransistoristele SRAM kiipidele, kasutavad osad SRAM-id kuut, kümmet või isegi enamat transistorit biti kohta.[2][3] Seda tavaliselt kasutatakse selleks, et lisada enam kui ühe (lugemis ja/või kirjutamis) pordi.
Üldiselt kehtib reegel, et mida vähem transistoreid on komponendi kohta tarvis, seda väiksem iga komponent võib olla. Kuna silikoonviilu protsesseerimise hind on üsnagi stabiilne, siis väiksemate komponentide kasutamine vähendab ühe biti mälu hinda.

Komponendid, mis kasutavad vähem kui 6 transistorit on võimalik, kuid sellised 3T[4][5] või 1T komponendid on DRAM, mitte SRAM.

SRAM-i töökäik[muuda | redigeeri lähteteksti]

SRAM-i elemendil on kolm olekut, see võib olla: ootel (vooluringis ei toimu midagi), loeb (andmeid nõutakse) ja kirjutab (uuendatakse selle sisemust). Selleks, et SRAM saaks töötada lugemis- ja kirjutamisolekus, peab olema lugemisvõime ning kirjutamis-stabiilsus.

Siini käitumisviis[muuda | redigeeri lähteteksti]

Muutmälu, millel on juurdepääsu aeg 70 nanosekundit, annab õiged andmed välja 70 ns jooksul ajast, mil aadressi liin on korrektne. Aga andmeid hoitakse veidi aega ka veel (5–10 ns). Tõusu ja languse ajad samuti mõjutavad õigeid ajavahemikke vastavalt ~5 ns. Lugedes madalamat osa aadressi valikus saab lugeda ja kirjutada märkimisväärselt vähema ajaga (30 ns.[6]

SRAM-i eelised ja puudused[muuda | redigeeri lähteteksti]

SRAM kiip piraat NES konsoolist.

Eelised[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Lugemine ja kirjutamine kiirem kui DRAM-il, ümberlülitamine käib aktiivselt läbi inverteri.
  • Sümmeetria tõttu on väikeste signaalide tuvastamine lihtsam.
  • Tarbib enamasti vähem energiat.
  • Kergem ühendada.
  • Valmistatavad kiibid võtavad vastu igal ajahetkel kõiki aadresse.

Puudused[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Keerukam ja kallim, kuna vajab 6 transistorit võrreldes DRAM-i ühega.
  • Adresseerimiseks on vaja rohkem siine[7].


Kasutusalad[muuda | redigeeri lähteteksti]

Omadused[muuda | redigeeri lähteteksti]

SRAM on kallim, kuid kiirem ning nõuab märkimisväärselt vähem voolu (eriti kui on ootel) kui DRAM. Seetõttu kasutatakse seda, kus läbilaskvus ja/või madal voolutarve on tähtsad. SRAM-i on lihtsam kontrollida ning on üldiselt rohkem juhupöördluslik kui hiljutisemad DRAM-i tüübid. Kuna sisemine struktuur on keerulisem, siis SRAM on hõredam kui DRAM ja seetõttu ei kasutada seda kui on tegu suuremahuliste ja odavate aparaatide jaoks, näiteks personaalarvutid.

Kiirus ja voolutarve[muuda | redigeeri lähteteksti]

SRAM-i voolutarve oleneb suurelt sellest, kui tihedalt selle poole pöördutakse; see võib võtta sama palju voolu kui DRAM, kui seda kasutatakse suurtel sagedustel. Samas, kui staatilist RAM-i kasutada aeglasemal sammul, siis kasutab see väga vähe voolu ja sellel on peaaegu nullilähedane voolutarve, kui see on ootel.

Staatilist RAM-i kasutatakse enamasti:

  • Üldise otstarbega tooted
    • Asünkroonse asetusega, näiteks 28 nõelalised 32 Kx8 kiibid ning sarnased tooted, kuni 16 MBit kiibi kohta.
    • Sünkroonse asetusega, harilikult kasutatakse cachide ja muude otstarvete jaoks, mis vajab väikseid ja kiireid andmeedastusi, kuni 18 Mbit (256Kx72) koobi kohta.
  • Integreerituna kiibi külge
    • RAM-ina või cache mäluna mikro-controlleritel (üldiselt umbes 32 baidi ning 128 kilobaidi vahel)
    • Põhicache-ina võimsatel mikroprotsessoritel, näiteks x86 perekonna omadel ja paljudel teistel (8 KB kuni mitu MB)

Integreeritud kasutus[muuda | redigeeri lähteteksti]

Paljudes tööstuse ja teaduse alasüsteemides, autode elektroonikas jne. kasutatakse staatilist RAM-i. Mõni hulk (kilobaidid või vähem) kasutatakse ka praktiliselt kõikides moodsates tarvikutes, mänguasjades ja paljudes muudes olukordades. Mõned megabaidid võivad olla keerulisemates toodetes nagu näiteks digikaamerates, mobiiltelefonides, süntesaatorites jne.

Arvutites[muuda | redigeeri lähteteksti]

SRAM-i kasutatakse ka personaalarvutites, tööjaamades, ruuterites ja lisaseadmetes: protsessori cache-is, kõvaketta puhvrites, ruuteri puhvrites jne. LCD monitorid ja arvutiprinterid ka enamasti kasutavad staatilist RAM-i, et hoida pilti mida näidata või printida.

SRAM-i tüübid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Mittehajuv SRAM[muuda | redigeeri lähteteksti]

Mittehajuvatel SRAM-idel (nvSram, ing. keeles Non-Volatile SRAM) on harilik SRAM-i funktsionaalsus, aga need salvestavad andmed kui vool eemaldada, kindlustamaks tähtsa informatsiooni säilimist. nvSRAM-idel on palju kasutusalasid – arvutivõrgud, lennundus, meditsiin ning paljud muud[8], kus andmesäilitus on tähtis ja patareid on ebapraktilised.

Asünkroonne SRAM[muuda | redigeeri lähteteksti]

Asünkroonne SRAM on saadaval vahemikus 4 Kb kuni 64 MB. Seda kasutatakse erinevates kohtades, näiteks ruuterites, IP-telefonides, DSLAM kaartides ning autode elektroonikas.

Transistori tüübi järgi[muuda | redigeeri lähteteksti]

Flip-flop tüübi järgi[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Binaarne SRAM
  • Ternaarne SRAM[9]

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  1. Sergei Skorobogatov (juuni 2002). "Low temperature data remanence in static RAM". University of Cambridge, Computer Laboratory. Vaadatud 2008-02-27. 
  2. A 160 mV Robust Schmitt Trigger Based Subthreshold SRAM
  3. United States Patent 6975532: Quasi-static random access memory
  4. United States Patent 6975531: 6F2 3-transistor DRAM gain cell
  5. 3T-iRAM(r) Technology
  6. "Tentative Toshiba mos digital integrated circuit silicon gate cmos 4,194,304-word by 16-bit cmos pseudo static RAM".  13112011 toshiba.com
  7. Indrek Jõgi, Digitaalelektroonika IX loeng, (05.11.2011).
  8. Computer organization. (väljaanne 4th ed. ). [S.l.]: McGraw-Hill. ISBN 0-07-114323-8. 
  9. 12-Trit Ternary SRAM