零基础快速入门计算机组成原理:《DRAM 刷新方式小结 & SRAM/DRAM 优劣及主存缓存划分》

三种刷新策略(DRAM刷新方式)

DRAM 依靠电容存储电荷,会漏电,必须定期刷新(读出再写入)以保持数据。刷新按操作方式分为三种:

刷新策略 定义与操作方式 优点 缺点
集中式刷新 在一个刷新周期内,集中一段时间 连续刷新所有行,其余时间正常读写。刷新期间 CPU 死等。 读写操作不受刷新打扰,系统存取周期短。 刷新时间形成死区,在此期间 CPU 无法访存,降低系统效率。
分散式刷新 将刷新周期分散到每个存取周期之后,每次只刷新一行。例如存取周期 1μs,前 0.5μs 读写,后 0.5μs 刷新。 无死区,CPU 随时可访存,控制简单。 刷新过于频繁(每周期都刷),加长了系统存取周期,降低了整机速度。
异步刷新 将刷新周期均匀分割成若干等份,每隔固定时间刷新一行。例如 2ms 内刷新 128 行,则每 15.6μs 产生一次刷新请求,刷新一行。 结合前两者优点:既减少了死区时间 (仅一行刷新时 CPU 稍等),又不显著拉长存取周期。 控制电路略复杂,需定时产生刷新请求。

SRAM 与 DRAM 对比及用途

对比维度 SRAM(静态随机存取存储器) DRAM(动态随机存取存储器)
存储原理 双稳态触发器(6个 MOS 管) 电容充放电(1个 MOS 管 + 1个电容)
速度 快(几纳秒) 慢(几十纳秒)
集成度 低(管子多,面积大) 高(结构简单,可做很大容量)
功耗 静态功耗低,工作时功耗高 漏电需刷新,刷新功耗大
是否需要刷新 不需要 需要(必须定时刷新)
成本 高 低
用途定位:
  • SRAM 做主存?还是做缓存?
    → 做 Cache(高速缓冲存储器)

    理由:速度快、无需刷新、能匹配 CPU 速度,但成本高、集成度低,不适合做大容量主存。

  • DRAM 做主存?还是做缓存?
    → 做主存(内存条)

    理由:成本低、集成度高、可轻松实现 GB 级容量,虽然速度慢且需刷新,但通过 Cache 弥补速度差距,是目前计算机主存的绝对主流。

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