靜態(tài)隨機存取存儲器(Static Random-Access Memory，SRAM)和動態(tài)隨機存取存儲器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)是不同類型的RAM，具有不同水平的性能和價格，都在當今的SSD技術(shù)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

簡單來說——

SRAM： 是一種比DRAM更快，耗電更少的存儲芯片。

DRAM： 是一種可以容納比SRAM芯片更多數(shù)據(jù)的存儲芯片，但它功率更大。

首先介紹一些背景。隨機存取存儲器(RAM)是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲器，放置在處理器上，為CPU運算存儲變量。RAM為請求數(shù)據(jù)(寄存器)提供存儲器位置，CPU接收帶有數(shù)據(jù)存儲器地址或位置的數(shù)據(jù)讀取指令，將地址發(fā)送到RAM控制器。反過來，控制器將地址發(fā)送到正確的路徑，打開路徑晶體管并讀取每個電容器值。讀取的數(shù)據(jù)將傳輸回CPU的緩存。

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此讀/寫操作的速度稱為時序，更快的時序和更短的延遲會提供更快的訪問時間和低延遲。較慢的時序會帶來較低的性能和較高的延遲。帶寬也會影響性能：帶寬越大，RAM每秒處理的數(shù)據(jù)越多，時序越快。

RAM結(jié)構(gòu)：SRAM和DRAM

SRAM和DRAM以不同的方式處理數(shù)據(jù)，具體取決于數(shù)據(jù)的要求。

有許多下一代內(nèi)存組件構(gòu)建在這兩種技術(shù)之上，但在深入研究這些新技術(shù)之前，了解SRAM和DRAM的基礎(chǔ)知識非常重要。

• 什么是SRAM?每個SRAM單元使用六晶體管電路(six-transistor circuit)和鎖存器(latch)存儲一個bit。(DRAM使用晶體管和電容器。)SRAM是易失性的，但如果系統(tǒng)通電，SRAM會保留存儲的數(shù)據(jù)而無需重復充電。它對電噪聲相當不敏感——電噪聲是會對所需信號產(chǎn)生干擾的，不需要的電信號。由于它比DRAM更快且成本更高，因此通常作為CPU內(nèi)存緩存或用于高端、高性能服務(wù)器運行。SRAM系統(tǒng)內(nèi)存通常為20-40ns(納秒)。
• 什么是DRAM?每個DRAM單元使用一個晶體管另加一個電容器來存儲一個bit，因此DRAM具有非常高的密度。像SRAM一樣，DRAM也是易失性的。但與SRAM不同，DRAM每個單元必須周期性地進行刷新(預充電)，因為電容器不可避免地存在漏電現(xiàn)象。它對電噪聲很敏感。DRAM速度通常在60ns到100ns之間——仍然很快，但比SRAM慢。一般速度為20-40GB / s，連續(xù)的單元充電，使DRAM比SRAM具有更高的時延和帶寬延遲。

隨著計算速度的加快，全閃存數(shù)據(jù)中心逐漸占據(jù)主導地位，設(shè)計速度更快的RAM，將成為一個持續(xù)性的行業(yè)需求。這可能會影響這兩種RAM類型。SSD創(chuàng)新的快速發(fā)展需要不斷升級RAM性能。

計算機中的SRAM與DRAM

SRAM和DRAM演進

計算機的發(fā)展影響了計算機內(nèi)存，讓我們來看看一些關(guān)于SRAM和DRAM的主要進展。

SDRAM——同步DRAM(SDRAM)是一種與CPU的時鐘周期同步的DRAM，因此存儲器的控制器確切地知道所請求的數(shù)據(jù)何時可以訪問。這減少了訪問時間并提高了內(nèi)存性能。

DDR——雙倍數(shù)據(jù)速率SDRAM(DDR SDRAM，大家習慣稱DDR)是最新一代SDRAM。DDR提高了速度，降低了功耗，引入了刷新機制，并增加了CRC等安全功能。例如，DDR3傳輸IO數(shù)據(jù)的速度比其自身單元的速度快8倍，從而實現(xiàn)更高的吞吐量和更快的速度。(但它并沒有降低時延)單芯片容量可以達到8GB，在實際應用中可有效翻倍至16GB。

SGRAM——同步圖形RAM(Synchronous Graphics Random-Access Memory)是一個同步時鐘的DRAM。SGRAM可以同時打開兩個內(nèi)存頁面，以較低的成本模擬雙端口。

VRAM——即Video RAM，是一種用于存儲計算機圖像數(shù)據(jù)的DRAM。VRAM充當用戶顯示監(jiān)視器和處理器之間的幀緩沖器。處理器最初從主存儲RAM讀取視頻數(shù)據(jù)并將其寫入視頻RAM格式。幀緩沖器將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號并發(fā)送到顯示器。舊的VRAM是雙端口的，這意味著當CPU處理器將一個新的幀寫入視頻RAM時，監(jiān)視器將從視頻中讀取并更新其顯示。

MDRAM——多BANK動態(tài)隨機存取存儲器(Multibank Dynamic RAM)，是一種高性能VRAM。傳統(tǒng)的VRAM通過呈現(xiàn)整個幀緩沖區(qū)以進行數(shù)據(jù)訪問，而MDRAM將內(nèi)存劃分為32KB的BANK以進行并發(fā)訪問。

EDRAM——增強型DRAM，將SRAM和DRAM結(jié)合起來，為2級緩存提供服務(wù)。通常是256字節(jié)的SRAM與DRAM配對。數(shù)據(jù)讀取操作首先檢查SRAM以獲取所請求的數(shù)據(jù)，如果數(shù)據(jù)未存儲在SRAM中，再檢查DRAM。

WRAM——Window RAM(與Microsoft Windows無關(guān))是一種高性能的雙端口VRAM。它的架構(gòu)比傳統(tǒng)的VRAM產(chǎn)生大約25%的帶寬，成本更低。它通過高性能數(shù)據(jù)讀取實現(xiàn)此功能，用于文本繪制和塊填充等操作。它采用真彩色(24位色)，非常適合高分辨率圖形顯示器。

EDO DRAM——擴展數(shù)據(jù)輸出DRAM(EDO DRAM)，預先讀取下一塊存儲器，同時將前一塊發(fā)送到CPU，這使它的速度比標準DRAM快25%。

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RAM研究與開發(fā)

市場上還有許多其他不同版本的SRAM和DRAM，以及可能取代它們的顛覆性內(nèi)存技術(shù)。這種情況還沒有大規(guī)模發(fā)生，但有一些公司已經(jīng)開始將資源投入計算機內(nèi)存研發(fā)。

例如，相變隨機存儲器(PCRAM)是一個有趣的嘗試，試圖取代DRAM。PCRAM聽起來像是科幻小說里的元素。它可以在兩種狀態(tài)之間切換，一種是低導電性的原子結(jié)構(gòu)，另一種是高導電性的結(jié)晶態(tài)。根據(jù)它們當前所處的狀態(tài)記錄0和1，借此，處理器可以寫入和重寫數(shù)據(jù)。

在早期的實驗中，當受到強電流時，這些元素被證明是不可靠的。此前，中國科學院上海研究院的研究人員報告稱，他們將PCRAM性能提高了10倍，將其設(shè)計為非易失性的，并提高了可靠性。

這一進展的關(guān)鍵，是由鎂和鈧組成的形狀記憶合金(SMA)。盡管取得了如此大的進展，但PCRAM還不能與DRAM的多次寫入和重寫數(shù)據(jù)記錄相匹配。(這里的“多次”，一般指“數(shù)萬億次”。)截至目前，SRAM和DRAM在CPU內(nèi)存領(lǐng)域仍然處于“霸主”地位。