Dynamic Random Access Memory (DRAM) ist eine Art von primärem Speicher, der verwendet wird, um Informationen vorübergehend zu speichern, um sie an eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) zu senden und zu einer Anwendung zurückzukehren, um Benutzern eine Ausgabe bereitzustellen. Computerspeicher ist eine wichtige Komponente bei Desktops und mobilen Geräten, aber die Art und Geschwindigkeit von DRAM bestimmt die Performance eines Computers.
DRAM ist eine Form von flüchtigem Storage, der Informationen so lange speichert, wie der Computer eingeschaltet ist. DRAM ist eine Reihe von Schaltkreisen, die Daten für Anwendungen oder die CPU speichern, die für Berechnungen verwendet werden sollen. Der Unterschied zwischen Laufwerken und DRAM besteht darin, dass DRAM ein primärer Storage ist, der nach einem Stromausfall nicht mehr besteht, während Storage-Laufwerke ein sekundärer Storage sind, der auch nach dem Ausschalten des Stroms bestehen bleibt.
Was sind die Merkmale von DRAM?
Als flüchtiges Speichermedium gehören zu den definierenden Eigenschaften von DRAM:
- Flüchtiger Speicher: DRAM speichert Daten nur beim Einschalten. Sobald der Strom ausgeschaltet ist, gehen die gespeicherten Informationen verloren.
- Aktualisierungszyklen: DRAM-Zellen müssen regelmäßig aktualisiert werden, um die Datenintegrität aufrechtzuerhalten, da sie dazu neigen, im Laufe der Zeit Ladung auslaufen zu lassen.
- Geschwindigkeit: DRAM ist schneller als nichtflüchtige sekundäre Storage-Medien wie HDDs und SSDs, aber langsamer als statischer RAM (SRAM), der zweitgrößte Typ von RAM.
DRAM erhält seinen Namen von der Notwendigkeit, Zyklen zu aktualisieren, um die Datenintegrität aufrechtzuerhalten. Zwar ist der Kompromiss nicht so schnell wie bei SRAM, aber die Kosten und der Stromverbrauch sind geringer.
Wofür wird DRAM verwendet?
Alle Computer benötigen eine Form von temporärem Storage, und DRAM ist oft die erste Wahl für Hersteller. Server, Desktops und Hersteller mobiler Geräte installieren eine Art von DRAM auf ihren Geräten. Bei jedem modernen Computer ist DRAM wahrscheinlich als Teil seines Aufbaus für flüchtigen Storage installiert, der in jeder Anwendung erforderlich ist.
Grafikkarten verwenden auch DRAM. Eine Grafikkarte verfügt über eine GPU (GPU Processing Unit), die bei der Wiedergabe und Verarbeitung von Bildern und Videos verwendet wird. DRAM wird im Grafikkartenspeicher verwendet, um Berechnungen durchzuführen, ohne die CPU zu unterbrechen. Da GPUs neben einer CPU Berechnungen durchführen, beschleunigt dies das Rendern von Grafiken und Spielen.
Wie funktioniert DRAM?
Eine Speicherzelle im DRAM enthält einen Transistor und Kondensator und speichert ein Bit. Jede Speicherzelle speichert ein wenig Daten, und der Transistor ist dafür verantwortlich, den Kondensator zu laden, wenn ein Bit gespeichert werden muss. Wenn der Computer bereit ist, Daten zu speichern, sendet er eine Ladung an den Transistor. Die Ladung initiiert die Speicherung von Bits und die Speicherzelle wird alle paar Millisekunden aufgeladen, um sicherzustellen, dass keine Daten verloren gehen. Kondensatoren verlieren langsam ihre Ladung, sodass ein externer Aktualisierungsschaltkreis Daten auf den Kondensator umschreibt und seine Ladung aktualisiert. DRAM hat eine begrenzte Anzahl an Bits, die er speichern kann, aber die Anzahl der Schaltungen bestimmt die Anzahl der Bits, die DRAM speichern kann. Ein einziger DRAM-Chip speichert in der Regel 8GB, 16GB, 32GB oder 64GB.
Computer arbeiten mit dem Binärnummernsystem, bei dem es sich um eine Reihe von Einsen und Nullen handelt. Bei der Arbeit mit der Speicherwartung und Datenzuweisung werden DRAM-Adressen jedoch in Hexadezimalschreibweise dargestellt, bei der es sich um ein Basis-16-Nummern-System handelt. Ein DRAM-Chip enthält eine Reihe von Speicherbänken, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Am Schnittpunkt einer Zeile und Spalte befindet sich der Kondensator, der ein Bit enthält. Wenn die CPU Daten aus DRAM benötigt, ruft eine Steuereinheit Bits ab und sendet sie an die CPU. Die CPU sendet die Ausgabe zurück an die Steuereinheit, die sie dann an den DRAM sendet, um sie für die Anwendungsnutzung zu speichern.
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DRAM-Geschwindigkeitsvergleiche
Wo passt DRAM also in die größere Welt des Storage? In diesem Abschnitt werfen wir einen genaueren Blick auf einige gängige Geschwindigkeitsvergleiche, um eine allgemeine Vorstellung davon zu erhalten, wie DRAM auf andere Arten von Storage-Medien gestapelt wird.
DRAM versus HDDs und SSDs
Als nichtflüchtiges Storage-Medium ist DRAM von Natur aus schneller als persistente Storage-Medien wie HDDs und SSDs. Es gibt zwei große Engpässe, die derzeit verhindern, dass persistenter Storage die Geschwindigkeit von flüchtigen Storage-Medien wie DRAM erreicht:
- Physisch: DRAM-Storage-Schreibvorgänge erfolgen als rein elektrische Zustandsänderungen unter Verwendung einer Kombination aus Transistoren und Kondensatoren. Die Fähigkeit, Daten ohne Strom zu speichern (d. h. Nicht-Volatilität), geht mit den Kosten einher, wenn man sich auf andere Mechanismen verlässt.
- Schnittstelle: SSDs und HDDs müssen über einen Controller und eine Schnittstelle mit einer CPU kommunizieren. Persistenter Storage hat in der Regel keine direkte Leitung zur CPU.
Dennoch finden Ingenieure neue Wege, um die Geschwindigkeitslücke zwischen sekundärem und primärem Storage zu schließen. Erfahren Sie, wie eine neue Art von Speicher namens Storage-Class Memory (SCM) diese Lücke schließt.
DRAM vs. SRAM
Static Random Access Memory (SRAM) ist die andere wichtige Form von RAM, die für Computersysteme verfügbar ist. SRAM ist schneller als DRAM und wird daher beim Caching von Daten verwendet. Cache-Daten sind schnelle und leicht verfügbare Informationen, die eine CPU verarbeiten kann, um die Performance eines Computers zu verbessern. SRAM verwendet auch nur Transistoren und enthält keine Kondensatoren.
SRAM ist volatiler als DRAM, ist aber auch schneller und in der Regel auf der CPU vorhanden. Computerhersteller müssen SRAM nicht installieren, da er in die CPU integriert ist, während DRAM beim Aufbau des Computers installiert werden muss. SRAM verfügt über sechs Transistoren, und durch die Nähe zur CPU und den schnellen Zugriff wird es schneller und notwendig für das Caching.
DRAM vs. SDRAM
Synchronous DRAM (SDRAM) ist eine Generation von Computerspeicher, der mit der Taktgeschwindigkeit der CPU synchronisiert werden kann. Die Anpassung an die Taktgeschwindigkeit verbessert die Performance des Datenaustauschs zwischen CPU und Computerspeicher. Da SDRAM synchron ist, können die Blöcke von Speicherbanken den Datenaustausch gleichzeitig durchführen, sodass mehr Daten schneller verarbeitet werden können als bei Standard-DRAM.
DRAM vs. DDR
Die nächste Generation von Computer-Speicher ist DDR oder SDRAM mit doppelter Datenrate. DDR ist schneller, basierend auf dem Austausch von Daten, die während des Anstiegs und Abfalls der internen CPU-Uhr gesendet werden, wodurch doppelt so viele Daten wie SDRAM gesendet werden. DDR hat einen Taktgeschwindigkeitsmultiplikator. DDR2 multipliziert beispielsweise die Taktgeschwindigkeit mit 2. DDR4 hat die vierfache Taktgeschwindigkeit. Höhere Taktgeschwindigkeiten bedeuten, dass mehr Daten mit höheren Geschwindigkeiten ausgetauscht werden können.
Fazit
Jeder Desktop-Computer und jedes mobile Gerät verwendet eine Generation von DRAM, um flüchtigen Primär-Storage zu betreiben. Die Generierung von DRAM, die in einem Gerät verwendet wird, bestimmt die Geschwindigkeit von Anwendungen und die Ausgabe aus jeder Aktivität. Selbst wenn Sie Server für Ihre Netzwerkumgebung bereitstellen, wählen Sie oft den Speicher aus. Dieser Speicher berücksichtigt die Servergeschwindigkeit und Performance Ihrer Anwendungen.
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