DRAM的三種重新整理方式

2022-09-11 09:36:07 字數 2010 閱讀 2104

定時重新整理的原因:由於儲存單元的訪問是隨機的,有可能某些儲存單元長期得不到訪問,不進行儲存器的讀/寫操作,其儲存單元內的原資訊將會慢慢消失,為此,必須採用定時重新整理的方法,它規定在一定的時間內,對動態ram的全部基本單元電路必作一次重新整理,一般取2ms,即重新整理周期(再生週期)。

重新整理與行位址有關。重新整理時一行行進行的,必須在重新整理周期內,由專用的重新整理電路來完成對基本單元電路的逐行重新整理,才能保證dram內的資訊不丟失。通常有三種方式重新整理:集中重新整理、分散重新整理和非同步重新整理。

假定:①重新整理周期為2ms      

②訪問週期為0.5μs,即重新整理1行的時間為0.5μs(重新整理時間是等於訪問週期的。因為重新整理的過程與一次訪問相同,只是沒有在匯流排上輸入輸出。訪問週期>真正用於訪問的時間,因為訪問週期內、訪問操作結束後仍然需要一些時間來更改狀態。對於sram也是這樣,對於dram更是如此)。

③對128×128的矩陣的儲存晶元進行重新整理,按儲存單元(1b/單元)分為128行128列,即128×128×1b/單元=2^14個單元×1b/單元 = 16kb記憶體。 (如果是64×64的矩陣,則為64×64×1b/單元=2^12個單元×1b/單元 = 4kb記憶體)

1.集中重新整理

集中重新整理是在規定的乙個重新整理周期內,對全部儲存單元集中一段時間逐行進行重新整理,此刻必須停止讀/寫操作。

用0.5μs*128=64μs的時間對128行進行逐行重新整理,由於這64μs的時間不能進行讀/寫操作,故稱為「死時間」或訪存「死區」。

由於訪問週期為0.5μs,重新整理周期為2ms,即4000個訪問週期。

補充一點:為什麼重新整理與訪問不能並行?

因為記憶體就一套位址解碼和片選裝置,重新整理與訪問有相似的過程,它要選中一行——這期間片選線、位址線、位址解碼器全被占用著。同理,重新整理操作之間也不能並行——意味著一次只能刷一行。

2.分散重新整理

分散重新整理是指對每行儲存單元的重新整理分散到每個訪問週期內完成。其中,把機器的訪問週期tc分成兩段,前半段tm用來讀/寫或維持資訊,後半段tr用來重新整理。

即在每個訪問操作後繫結乙個重新整理操作。延長了訪問週期,這樣訪問週期就成了0.5μs + 0.5μs =1μs。但是由於與訪問操作繫結,就不需要專門給出一段時間來重新整理了。這樣,每有128個讀取操作,就會把0-127行全部重新整理一遍。故每隔128μs 就可將儲存晶元全部重新整理一遍,即重新整理周期是1μs×128=128μs遠短於2ms,而且不存在停止讀/寫的死時間,但是訪問周期長了,整個系統速度降低了。(分散重新整理的重新整理周期128μs ,其實不需要這麼頻繁,會導致浪費)

3.非同步重新整理

既可以縮短「死時間」,又充分利用最大重新整理間隔為2ms的特點,具體操作為:在2ms內對128行各重新整理一遍

即每隔15.6μs重新整理一行(2000μs/128≈15.6μs),而每行重新整理的時間仍為0.5μs。這樣,重新整理一行只能停止乙個訪問週期,但對每行來說,重新整理間隔時間仍為2ms,而死時間為0.5μs。(相對每一段來說,是集中式重新整理,相對整體來說,是分布式重新整理)

如果將dram的重新整理安排在cpu對指令的解碼階段,由於這個階段cpu不訪問儲存器,所以這種方案既克服了分散重新整理需獨佔0.5μs用於重新整理,使訪問週期加長且降低系統速度的缺點,又不會出現集中重新整理的訪存「死區」問題,從根本上上提高了整機的工作效率。

dram 製造商的一些資料中顯示,記憶體至少要每64ms重新整理一次,這也就意味著記憶體有1%的時間要用來重新整理。記憶體的自動重新整理對於記憶體廠商來說不是乙個難題,而關鍵 在於當對記憶體單元進行讀取操作時保持記憶體的內容不變,所以dram單元每次讀取操作之後都要進行重新整理:執行一次回寫操作,因為讀取操作也會破壞記憶體中的電 荷,也就是說對於記憶體中儲存的資料是具有破壞性的。所以記憶體不但要每64ms重新整理一次,每次讀操作之後也要重新整理一次。

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