Co je těkavá paměť

Energeticky závislá paměť je počítačová paměť, která vyžaduje pro ukládání informací dostupnost elektřiny (na rozdíl od energeticky nezávislé). Pokud je napájecí zdroj připojen k tomuto druhu paměti, data se ukládají. Jakmile se vypne, informace se rychle ztratí.

Existuje několik oblastí použití energeticky závislých úložných zařízení. Mohou být dokonce použity jako primární úložiště dat. Jejich klíčovou výhodou oproti pevným diskům je rychlá rychlost výměny informací. Vlastnost volatility navíc pomáhá chránit omezené informace, protože se stanou nedostupnými, když je napájení vypnuto. Většina typů paměti RAM (Random-Access Memory, RAM) - těkavé.

Existují následující hlavní typy volatilní paměti:

• statický;
• dynamický.

Statická paměť

Hlavní výhodou statické paměti RAM (Static RAM, SRAM) je, že je mnohem rychlejší než dynamická paměť. Jeho nevýhodou je vysoká cena. Statická paměť nevyžaduje trvalou regeneraci. Zároveň však potřebuje nepřetržitý proud, aby udržel rozdíl napětí. Pro uložení jednoho bitu informací používá statický paměťový čip buňku 6 tranzistorů.

Čtyři tranzistory M1-M4 tvoří 2 invertory s křížovými zpětnými vazbami a jsou přímo aplikovány na ukládání jednoho datového bitu. Paměťová buňka má 2 stabilní stavy, které jsou potřebné k uložení 0 nebo 1. Další dva tranzistory řídí přístup k paměťovému místu během operací čtení a zápisu dat.

Spotřeba energie statické paměti

Spotřeba energie závisí na častém přístupu ke statické těkavé paměti, ale obecně má malý význam. Někdy může spotřebovat tolik elektřiny jako dynamická paměť (při použití při vysokých frekvencích). Na druhou stranu, když je v pohotovostním stavu, spotřebovává velmi malé množství elektřiny: několik mikrovattů.

Aplikace statické paměti

Statická paměť zabudovaná do čipu platí:

• jako RAM nebo mezipaměť v 32bitových mikrokontrolérech;
• jako hlavní mezipaměť ve výkonných procesorech, například v rodině x86;
• v integrovaných obvodech pro zvláštní účely (ASIC);
• v programovatelných ventilových maticích (FPGA);
• v programovatelných logických integrovaných obvodech (FPGA, CPLD) .

Kromě toho se používá statická těkavá paměť:

• ve vědeckých a průmyslových subsystémech, v automobilové elektronice;
• v osobních počítačích, směrovačích a periferních zařízeních jako interní mezipaměť procesoru a vyrovnávací paměť pevného disku nebo routeru;
• v displejích z tekutých krystalů (LCD displeje) a tiskárnách pro ukládání zobrazeného nebo tištěného obrazu.

Výhody a nevýhody statické paměti

Plus:

• nízká spotřeba energie;
• jednoduchost (nevyžaduje se žádný regenerační obvod);
• spolehlivost.

Minus:

• vysoké náklady;
• malá kapacita;
• velké velikosti;
• měnící se spotřeba energie.

Dynamická paměť

Přestože oba druhy těkavé paměti vyžadují k uchování dat elektrický proud, mají určité rozdíly. Dynamické operační paměťové zařízení (dynamická RAM, DRAM) má velkou popularitu kvůli své účinnosti a nákladům. Pro skladování jeden bit informací v DRAM na integrovaném obvodu používá jeden kondenzátor a jeden tranzistor. To umožňuje efektivní využití prostoru integrovaného obvodu a činí pojmenovaný druh paměti levným.

Regenerace paměti

Proces periodického čtení informací z buněk počítačové paměti a jejich okamžitého přepsání do stejných buněk beze změny se nazývá regenerace paměti. Jedná se o proces na pozadí pro ukládání dat v dynamické těkavé paměti. Je určující charakteristikou této odrůdy.

Informace v dynamické paměti jsou uloženy jako přítomnost nebo nepřítomnost náboje na miniaturním kondenzátoru. V průběhu času se náboj snižuje. Pokud tedy data nejsou regenerována včas, mohou být zcela ztracena. K ochraně před ztrátou dat se provádí jejich periodické čtení a přepisování pomocí externího schématu. V důsledku toho se náboj kondenzátoru obnoví do původního stavu.

Druhy dynamické paměti

Asynchronní dynamická paměť je prvním typem DRAM, který se objevil koncem šedesátých let. Aktivně se používal až do roku 1997, dokud nebyl nahrazen synchronním DRAM. Paměť se nazývá asynchronní, protože přístup k ní není synchronizován s hodinovým signálem počítačového systému.

Synchronní dynamická paměť našla široké uplatnění v moderních mechanismech. Tento typ energeticky závislé paměti počítače reaguje na signály čtení a zápisu synchronně se signálem generátoru systémových hodin. Synchronní paměť pracuje při vyšších rychlostech ve srovnání s asynchronní. Od roku 1993 tento typ je převládající v PC uživatelů po celém světě.

Synchronní dynamická paměť se původně nazývala SDRAM. V budoucnu se rychlost přenosu dat zdvojnásobila a paměť se objevila na trhu pod názvem DDR1. Následně byly vydány DDR2, DDR3 a DDR4. Poslední generace (DDR4) byla vytvořena ve druhé polovině roku 2014. V březnu 2017 byl zahájen vývoj energeticky závislých paměťových zařízení DDR5.