Какво представлява енергоспестяващата памет

Енергоемка памет е компютърна памет, която изисква захранване, за да съхранява информация (за разлика от енергонезависимата). Докато захранването е свързано с този тип памет, данните се запазват. При изключването му информацията бързо се губи.

Устройствата с енергонезависима памет имат няколко приложения. Той може да се използва дори като основно хранилище за данни. Основното му предимство пред твърдите дискове е високата скорост на трансфер на данни. Освен това свойството на нестабилност помага за защита на информацията с ограничен достъп, тъй като тя става недостъпна, когато захранването е изключено. Повечето видове памет с произволен достъп (RAM) консумират много енергия.

Основните видове енергозависима памет са следните:

• Статично;
• динамичен.

Статична памет

Основното предимство на статичната оперативна памет (SRAM) е, че тя е много по-бърза от динамичната оперативна памет. Недостатъкът е високата цена. Статичната памет не се нуждае от непрекъснато регенериране. Но в същото време той се нуждае от непрекъснат ток, за да поддържа разликата в напрежението. Чипът за статична памет използва клетка от 6 транзистора за съхраняване на един бит информация.

Четири транзистора М1-М4 образуват 2 инвертора с кръстосано покритие и се прилагат директно за съхраняване на един бит данни. Клетката на паметта има 2 стабилни състояния, които са необходими за съхраняване на 0 или 1. Допълнителни два транзистора управляват достъпа до клетката на паметта по време на операции за четене и запис.

Консумация на енергия от статичната памет

Консумацията на енергия зависи от това колко често се осъществява достъп до статичната енергонезависима памет, но като цяло е от второстепенно значение. Понякога тя може да консумира същото количество енергия като динамичната памет (когато се използва при високи честоти). От друга страна, той консумира много малко електроенергия в режим на готовност - няколко микровата.

Прилагане на статична памет

Използва се статичната памет, вградена в чипа:

• Като оперативна памет или кеш в 32-битови микроконтролери;
• Основна кеш памет във високопроизводителни процесори, като тези от фамилията X86;
• в интегрални схеми със специално предназначение (ASIC);
• В програмируеми масиви от гейтове (FPGA);
• в програмируеми логически интегрални схеми (FPGA, CPLD).

Освен това се използва статична енергонезависима памет:

• в научни и промишлени подсистеми, в автомобилната електроника;
• В персоналните компютри, маршрутизаторите и периферното оборудване като вътрешен кеш в процесора и буфер на твърдия диск или маршрутизатор;
• В дисплеите с течни кристали (LCD) и принтерите за съхраняване на показаното или отпечатаното изображение.

Предимства и недостатъци на статичната памет

плюсове:

• ниска консумация на енергия;
• Простота (не изисква регенерационна схема);
• надеждност.

Минуси:

• Високи разходи;
• Нисък капацитет;
• голям размер;
• променлива консумация на енергия.

Динамична памет

Въпреки че и двата вида енергонезависима памет се нуждаят от електрически ток, за да съхраняват данни, те имат някои разлики. Динамичната памет с произволен достъп (DRAM) е много популярна поради своята ефективност и цена. За съхранение Един бит информация в DRAM използва един кондензатор и един транзистор в интегралната схема. Това позволява ефективно използване на пространството на интегралната схема и прави този тип памет евтин.

Регенериране на паметта

Процесът на периодично четене на информация от място в паметта на компютъра и незабавното й записване обратно в същото място без промяна се нарича регенериране на паметта. Това е фоновият процес за записване на данни в динамичната енергонезависима памет. Това е отличителната характеристика на този сорт.

Информацията в динамичната памет се съхранява под формата на наличие или отсъствие на заряд върху миниатюрен кондензатор. Зарядът намалява с течение на времето. Ето защо, ако данните не бъдат възстановени своевременно, те могат да бъдат напълно изгубени. Данните се четат и презаписват периодично от външна верига, за да се предпазят от загуба на данни. По този начин зарядът на кондензатора се възстановява до първоначалното си състояние.

Видове динамична памет

Асинхронната динамична памет е първият тип DRAM, който е въведен в края на 60-те години на миналия век. Използва се активно до 1997 г., когато е заменена със синхронна DRAM. Паметта се нарича асинхронна, защото достъпът до нея не е синхронен с часовниковия сигнал на компютърната система.

Синхронната динамична памет е намерила широко приложение в съвременните машини. Този тип енергонезависима памет реагира на сигналите за четене и запис синхронно със сигнала на системния часовник. Синхронната памет работи с по-висока скорост от асинхронната. От 1993 г този тип е широко разпространен в персонални компютри потребители от цял свят.

Синхронната динамична памет първоначално се е наричала SDRAM. Впоследствие скоростта на пренос на данни се удвоява и паметта се появява на пазара като DDR1. Впоследствие бяха пуснати DDR2, DDR3 и DDR4. Последното поколение (DDR4) е създадено през втората половина на 2014 г. През март 2017 г. започна разработването на устройства с енергоспестяваща памет DDR5.