DRAM (Dynamic Random Access Memory) (Deutsch)

Dynamic Random Access Memory (DRAM) ist eine Art Halbleiterspeicher, der normalerweise für die Daten oder den Programmcode verwendet wird, die ein Computerprozessor benötigt, um zu funktionieren. DRAM ist eine gängige Art von Random Access Memory (RAM), die in PCS, Workstations und Servern verwendet wird. Durch den zufälligen Zugriff kann der PC-Prozessor direkt auf einen beliebigen Teil des Speichers zugreifen, anstatt nacheinander von einem Startplatz aus fortfahren zu müssen., RAM befindet sich in der Nähe des Prozessors eines Computers und ermöglicht einen schnelleren Zugriff auf Daten als Speichermedien wie Festplatten und Solid-State-Laufwerke.

Wie funktioniert DRAM?

Der Speicher besteht aus Datenbits oder Programmcode, die in einem zweidimensionalen Raster angeordnet sind. DRAM speichert Datenbits in einer sogenannten Speicher-oder Speicherzelle, die aus einem Kondensator und einem Transistor besteht. Die Speicherzellen sind typischerweise in einer rechteckigen Konfiguration organisiert. Wenn eine Ladung durch eine Säule gesendet wird, wird der Transistor an der Säule aktiviert., Eine DRAM-Speicherzelle ist dynamisch, was bedeutet, dass sie alle paar Millisekunden aktualisiert oder eine neue elektronische Ladung erhalten muss, um Ladungslecks aus dem Kondensator auszugleichen.

Die Speicherzellen arbeiten mit anderen Schaltkreisen, die verwendet werden können, um Zeilen und Spalten zu identifizieren, den Aktualisierungsprozess zu verfolgen, eine Zelle anzuweisen, eine Ladung anzunehmen und Daten aus einer Zelle zu lesen oder wiederherzustellen.

DRAM ist eine Option des Halbleiterspeichers, die ein Systemdesigner beim Erstellen eines Computers verwenden kann., Alternative Speicheroptionen umfassen statisches RAM (SRAM), elektrisch löschbaren programmierbaren schreibgeschützten Speicher (EEPROM), NOR Flash und NAND Flash. Viele Systeme verwenden mehr als einen Speichertyp.

DRAM-Typen

Es gibt viele DRAM-Typen, die in einem Gerät verwendet werden können. Einige Beispiele sind die folgenden:

• Synchronous DRAM (SDRAM) synchronisiert Speichergeschwindigkeiten mit CPU-Taktraten und informiert den Speichercontroller über den CPU-Taktzyklus. Dadurch kann die CPU mehr Anweisungen gleichzeitig ausführen.,
• Rambus DRAM (RDRAM) wurde in den frühen 2000er Jahren häufiger für Grafikkarten verwendet.
• Doppelte Datenrate SDRAM (DDR SDRAM) verdoppelt fast die Bandbreite in der Datenrate von SDRAM durch doppelte Pinning. Dieser Prozess ermöglicht die Übertragung von Daten an steigenden und fallenden Kanten eines Taktsignals. Es war im Laufe der Zeit in verschiedenen Iterationen verfügbar, einschließlich DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM und DDR4 SDRAM.
• Fast page mode DRAM (FPM DRAM) bietet eine höhere Leistung als andere DRAM-Typen durch die Konzentration auf schnellen Seitenzugriff.,
• Erweiterte daten out DRAM (EDO DRAM) verbessert die zeit zu lesen von speicher auf mikroprozessoren, wie die Intel Pentium.

Zu den großen DRAM-Herstellern gehören Samsung, Rambus, PNY Technologies und SK Hynix.

Typen von DRAM-Paketen

Es gibt zwei Haupttypen von DRAM-Paketen: Single Inline Memory Module (SIMM) und Dual Inline Memory Module (DIMM). Single inline memory Modul-packaging ist nun als obsolet und wurde in den 1980er bis 1990er Jahren. SIMMs kam in 30 und 72 pin sets und hatten typischerweise 32-bit-Datentransfer-raten., DIMMs hingegen werden heute häufig verwendet und sind Dual Inline-was bedeutet, dass sie Pins auf beiden Seiten des Chips haben. DIMMS haben üblicherweise 168-Pin-Anschlüsse – oder mehr – und unterstützen eine 64-Bit – Datenübertragungsrate.

DRAM-Pakettypen für DIMMs werden als verschiedene integrierte Schaltungsarchitekturen festgelegt. Einige davon umfassen Folgendes:

• Ungepufferte DIMMs (UDIMMs) werden häufig auf Desktops und Laptops verwendet. Diese kosten weniger und laufen schneller, sind aber weniger stabil.
• Registrierte DIMMs (RD-DIMMs) werden häufig mit Servern verwendet., Diese sind stabiler und reduzieren die Belastung eines CPUs-Speichercontrollers.
• Vollständig gepufferte DIMMs (FB-DIMMs) werden in größeren Speichersystemen verwendet. Diese sind zuverlässiger, da sie Fehlererkennungsmethoden verbessern und die Signalintegrität aufrechterhalten können.

Vorteile

Zu den Hauptvorteilen von DRAM gehören die folgenden:

• Sein Design ist einfach und erfordert nur einen Transistor.,
• Die Kosten sind im Vergleich zu alternativen Speichertypen wie SRAM gering.
• Es bietet höhere dichte ebenen.
• Mit DRAM können weitere Daten gespeichert werden.
• Speicher kann aktualisiert und gelöscht werden, während ein Programm ausgeführt wird.

Nachteile

Zu den Hauptnachteilen von DRAM gehören die folgenden:

• Der Speicher ist flüchtig.
• Der Stromverbrauch ist im Vergleich zu anderen Optionen hoch.
• Die Fertigung ist komplex.
• Daten in Speicherzellen müssen aktualisiert werden.
• Es ist langsamer als SRAM.

DRAM vs., SRAM

DRAM ist ein Nachfolger von SRAM. Speicherdesigner reduzierten die Anzahl der Elemente pro Bit und eliminierten differentielle Bitlinien, um die Chipfläche zu sparen, um DRAM zu erstellen. Infolgedessen ist die Herstellung von DRAM kostengünstiger als die von SRAM.

Aber SRAM behält einige Vorteile gegenüber DRAM. SRAM muss nicht aktualisiert werden, da es nach dem Prinzip arbeitet, den Stromfluss in eine von zwei Richtungen zu schalten, anstatt eine Ladung innerhalb einer Speicherzelle zu halten. SRAM wird im Allgemeinen für den Cache-Speicher verwendet, auf den schneller zugegriffen werden kann als auf DRAM.,

SRAM ist in der lage byte-level liest/schreibt, und ist schneller bei liest/schreibt als DRAM. DRAM schreibt Daten auf Byte-Ebene und liest auf Mehrbyte-Seitenebene.

Leistungsunterschiede variieren je nachdem, ob sich das System im aktiven oder im Ruhemodus befindet. DRAM benötigt im aktiven Zustand weniger Strom als SRAM, aber SRAM verbraucht im Schlafmodus erheblich weniger Strom als DRAM.

Geschichte

Eine der ersten Anwendungen von DRAM war 1965 in einem Toshiba-Rechner-unter Verwendung einer kapazitiven Form von DRAM, die aus bipolaren Speicherzellen hergestellt wurde., Im selben Jahr schuf IBM einen 16-Bit-Silizium-Speicherchip. Zu diesem Zeitpunkt konnte der verwendete bipolare DRAM jedoch nicht mit dem Magnetkern-Speicher konkurrieren. Dies galt für DRAM bis zur Erfindung des Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET), der zum Metalloxid-Halbleiter-DRAM — oder MOS-DRAM — führt. Das Patent für MOS DRAM wurde 1968 erteilt. 1969 sah Intel DRAM entwickeln, die eine drei Transistorzelle verwendet.

Intel verbesserte sein DRAM-Produkt mit dem Intel 1103 im Jahr 1970 und sah kommerzielle Nutzung., Um diese Zeit herum begann MOS Memory im Vergleich zu Magnetkern-Speicher mehr Marktpräsenz zu erzielen.

1973 wurde auch der Mostek MK4096, ein 4 Kb DRAM, erfunden. Dies war der erste DRAM, der multiplexe Zeilen-und Spaltenadresszeilen enthielt. Der Mostek MK4096 könnte in kleine Pakete mit einer kleinen Pin-Anzahl passen, da er die Anzahl der erforderlichen Adresszeilen halbiert.

1992 entwickelte Samsung SDRAM mit einer Kapazität von 16 Mb.