Šta je nestabilna memorija

Volatile memorija je memorija računara koja zahteva električnu energiju za skladištenje informacija (za razliku od nehlapljive). Sve dok je napajanje povezano sa ovom vrstom memorije, podaci se sačuvaju. Čim se isključi, informacije se brzo gube.

Postoji nekoliko aplikacija uređaja za skladištenje zavisnih od energije. Mogu se čak koristiti i kao glavno skladište podataka. Njihova ključna prednost u odnosu na čvrste diskove je velika brzina razmene informacija. Pored toga, svojstvo zavisnosti od energije pomaže u zaštiti informacija o ograničenom pristupu, jer postaje nedostupno kada je napajanje isključeno. Većina tipova RAM-a (memorija sa nasumičnim pristupom, RAM) su nestabilne.

Postoje sljedeće glavne vrste isparljive memorije:

• statički;
• dynamic.

Statička memorija

Glavna prednost statičkog RAM-a (statički RAM, SRAM) je ta što je mnogo brži od dinamičkog. Njegov nedostatak je visoka cijena. Statička memorija ne zahtijeva stalnu regeneraciju. Ali u isto vrijeme potrebna mu je stalna struja za održavanje razlike napona. Za spremanje jednog bita informacija, statički memorijski čip koristi ćeliju od 6 tranzistora.

Četiri tranzistora M1-M4 čine 2 pretvarača sa unakrsnim povratnim informacijama i direktno se koriste za čuvanje jednog bita podataka. Memorijska ćelija ima 2 stabilna stanja koja su potrebna za spremanje 0 ili 1. Dodatna dva tranzistora kontroliraju pristup memorijskoj ćeliji tokom operacija čitanja i pisanja podataka.

Potrošnja statičke memorije

Potrošnja energije zavisi od toga koliko često se pristupa statičkoj nestabilnoj memoriji, ali uopšte ima malu vrednost. Ponekad može da troši onoliko električne energije koliko i dinamička memorija (kada se koristi na visokim frekvencijama). S druge strane, kada je u stanju pripravnosti, troši vrlo malu količinu električne energije: nekoliko mikrovata.

Primjena statičke memorije

Koristi se statička memorija Ugrađena u čip:

• kao RAM ili keš memorija u 32-bitnim mikrokontrolerima;
• kao glavna keš memorija u moćnim procesorima, na primer, porodica X86;
• u integrisanim kolima posebne namene (ASICs);
• u nizovima vrata koji se mogu programirati od strane korisnika (FPGA);
• u programabilnim logičkim integrisanim kolima (FPGA, CPLD).

Pored toga, koristi se statička isparljiva memorija:

• u naučnim i industrijskim podsistemima, u automobilskoj elektronici;
• u ličnim računarima, usmjerivačima i perifernom opremom kao interna predmemorija procesora i međuspremnika tvrdog diska ili usmjerivača;
• u displejima sa tečnim kristalima (LCD displeji) i štampačima za čuvanje prikazanih ili štampanih slika.

Prednosti i nedostaci statičke memorije

Pozitivno:

• niska potrošnja energije;
• jednostavnost (nije potrebna šema regeneracije);
• pouzdanost.

Protiv:

• visoka cijena;
• mali kapacitet;
• velike veličine;
• promjena potrošnje energije.

Dinamička memorija

Uprkos činjenici da obje vrste isparljive memorije zahtijevaju električnu struju za spremanje podataka, one imaju neke razlike. Dinamička memorija sa slučajnim pristupom (dynamic RAM, DRAM) je veoma popularna zbog svoje efikasnosti i cene. Jedan kondenzator i jedan tranzistor se koriste za skladištenje jednog bita informacija u DRAM-u na integrisanom kolu. Ovo omogućava efikasno korišćenje prostora integrisanog kola i čini ovu vrstu memorije jeftinom.

Regeneracija Memorije

Proces periodičnog čitanja informacija iz memorijskih ćelija računara i njihovog trenutnog prepisivanja u iste ćelije bez modifikacije naziva se regeneracija memorije. Ovo je proces u pozadini za čuvanje podataka u dinamičkoj nestabilnoj memoriji. To je definirajuća karakteristika za takvu sortu.

Informacije u dinamičkoj memoriji čuvaju se u obliku prisustva ili odsustva naboja na minijaturnom kondenzatoru. Tokom vremena, punjenje se smanjuje. Stoga, ako se podaci ne regenerišu na vrijeme, mogu se potpuno izgubiti. Da bi se zaštitili od gubitka podataka, oni se periodično čitaju i prepisuju pomoću vanjskog kola. Kao rezultat, kondenzatorski naboj se vraća u prvobitno stanje.

Vrste dinamičke memorije

Asinhrona dinamička memorija je prva vrsta DRAM-a koja se pojavila krajem 1960-ih. Aktivno se koristio do 1997. godine, sve dok ga nije zamijenio sinhroni DRAM. Memorija se naziva asinhrona zbog činjenice da joj pristup nije sinhronizovan sa signalom sata računarskog sistema.

Sinhrona dinamička memorija našla je široku primenu u savremenim mehanizmima. Ova vrsta isparljive memorije računara reaguje na čitanje i pisanje signala sinhrono sa signalom generatora sistemskog sata. Sinhrona memorija radi pri većim brzinama u poređenju sa asinhronom memorijom. Od 1993. godine , ovaj tip je dominantan u personalni računari korisnika širom svijeta.

U početku se sinhrona dinamička memorija zvala SDRAM. U budućnosti se brzina prenosa podataka povećala za 2 puta, a memorija se pojavila na tržištu pod imenom DDR1. Kasnije su objavljeni DDR2, DDR3 i DDR4. Najnovija generacija (DDR4) nastala je u drugoj polovini 2014. U martu 2017. godine započeo je razvoj energetski ovisnih DDR5 memorijskih uređaja.