حافظه دسترسی تصادفی ایستا

رم ایستا (به انگلیسی: Static RAM یا SRAM) یا حافظه ایستا با دسترسی محدود نوعی حافظه است که از مدارات فلیپ فلاپ برای ذخیره هر بیت استفاده می کنند. رَم استا نوعی حافظه فرّار است، به این معنی که با قطع شدن برق داده ها را حفظ نمی کند.

یک حافظه ی SRAM متعلق به سیستم سرگرمی نینتندو

معنای کلمه ی ایستا در عنوان این حافظه نمایانگر وجه تمایز این نوع از حافظه با حافظه ی پویا است. در حافظه پویا، با توجه به اینکه از خازن برای نگهداری داده استفاده می شود، عمل شارژ شدن خازن های دشارژ شدن دائما در حال تکرار است. حافظه SRAM سریع تر و البته گران تر است و به طور معمول در حافظه نهان سی‌پی‌یو (به انگلیسی: CPU Cache) استفاده می شود، درحالی که DRAM به عنوان حافظه اصلی کامپیوتر استفاده می شود. به طور خلاصه می توان گفت حافظه نهان محل نگهداری اطلاعات پرکاربرد است که به سی پی یو این امکان را می دهد به این اطلاعات سریع تر دسترسی پیدا کند.


تاریخویرایش

در سال 1965،[۱] آرنولد فاربر و یوجین اشلِیگ، کارمندان IBM، با استفاده از گیت ترانزیستور و دیود تونلی یک سلول حافظه ساختند. آن ها در طراحی خود دو ترانزیستور و دو مقاومت را جایگزین فلیپ فلاپ کردند؛ ساختاری که به سلول فاربر-اشلیگ شهرت دارد. بر اساس همین طراحی، در همان سال بنجامین آگوستا و تیم اش در IBM، تراشه حافظه 16 بیتی از جنس سیلیکن با 80 ترانزیستور، 64 مقاومت و 4 دیود ساختند.

اولین حافظه ی پویا (DRAM) ی تجاری، با استفاده از خازن ها و ترانزیستورهای مجزا نیز در همان سال ساخته شد[۲].

کاربردهاویرایش

ویژگی هاویرایش

اگرچه SRAM ها به عنوان حافظه های فرار شناخته می شوند، اما همچنان می توانند داده ها را در خود حفظ کنند[۳].


فواید:

  • سادگی - مداری برای بازیابی داده ها مورد نیاز نیست
  • کارایی
  • قابلیت اطمینان
  • اتلاف کم انرژی

مضرات:

  • هزینه
  • تراکم
  • انرژی قابل استفاده زیاد

نرخ ساعت و انرژیویرایش

میزان انرژی مصرفی این حافظه بستگی زیاد به این دارد که چه تعداد دفعات سی پی یو به این حافظه رجوع می کند. تاکنون روش های بسیاری جهت کاهش مصرف انرژی این حافظه ارائه شده است[۴].

حافظه های ایستا با دسترسی محدود امروزیویرایش

  • محصولاتی با اهداف کلی
  • یکپارچه بر روی تراشه


استفاده به صورت نهفته (توکار)ویرایش

بسیاری از زیر سیستم های صنعتی و علمی، الکترونیک خودرو و مشابه آن، دارای حافظه ی ایستا هستند که در این دسته به آن ها ESRAM می گویند[۵]. در ابعاد کوچکتر، این حافظه ها حتی در اسباب بازی ها نیز با یک رابط الکترونیکی تعبیه شده اند. حافظه های چند مگابایتی در سیستم های پیچیده تر مانند دوربین های دیجیتال، تلفن ها همراه و کنسول های بازی به کار می روند.

حافظه های ایستا در فرم دوتایی خود (اجازه خواندن حافظه و نوشتن بر روی آن را به طور همزمان ممکن می کند) در مدارهای پردازش سیگنال دیجیتال استفاده می شوند[۶].

در کامپیوترهاویرایش

SRAM ها در کامپیوترهای شخصی، رایانه های ایستگاه کار، روترها و تجهیزات جانبی مانند ثبّات های CPU مورد استفاده قرار می گیرند.

سرگرمیویرایش

این نوع حافظه در پردازنده های خانگی به دلیل سهولت در کانال های ارتباطی، طرفداران بیشتری را نسبت به حافظه ی پویا به خود اختصاص داده است.


طراحیویرایش

 
یک سلول حافظه CMOS

یک حافظه ایستای SRAM، به طور معمول از 6 ماسفت تشکیل شده است. هر بیت در هر SRAM، بر روی 4 ترانزیستور ذخیره می شود (M1،M2،M3،M4) که دو معکوس کننده ی متقاطع را تشکیل می دهند. سلول مخزن دو وضعیت ثابت دارد که نمایشگر دو حالت 1 و 0 هستند. دو ترانزیستور اضافی کنترل دسترسی به سلول مخزن در طول فرایند نوشتن و خواندن را بر عهده دارند. علاوه بر شش ترانزیستوری که گفته شد، تراشه های دیگر SRAM، به ازای هر بیت ممکن است 4، 8، 10 یا تعداد بیشتری ترانزیستور را به کار بگیرند[۷][۸]. حافظه های ایستای با 4 ترانزیستور در سیستم های مستقل متداول هستند. این حافظه ها طی فرایند ویژه ای با یک لایه ی اضافی پلی سیلیکن ساخته می شوند که امکان ایجاد مقاومت های پول_آپ با ظرفیت بالا را فراهم می کند[۹]. تنها ایراد حافظه های ایستای 4 مقاومتی توان ایستای بالا به علت سیل جریان ثابت در ترانزیستورها است.

به طول کلی، هرچه تعداد ترانزیستورها در یک سلول کمتر باشد، سلول کوچکتر خواهد بود. از آنجایی که هزینه تولید یک ویفر سیلیکنی معمولا ثابت است، استفاده از سلول های کوچکتر که موجب افزایش تعداد بیت ها بر روی یک ویفر می شود موجب کاهش هزینه هر سلول می شود.



جستارهای وابستهویرایش



منابعویرایش

  1. Nondestructive memory array, 1965-04-19, retrieved 2020-08-03
  2. داستان حافظه های DRAM (PDF). به کوشش Kiyoo Itoh، Hideo Sunami، Robert H. Dennard، Mitsumasa Koyanagi. IEEE Solid-State Circuits Society AdCom. ۲۰۰۸.
  3. Skorobogatov, Sergei (2002). "Low temperature data remanence in static RAM".
  4. Mittal, Sparsh. "A survey of architectural techniques for improving cache power efficiency". Sustainable Computing: Informatics and Systems. 4 (1): 33–43. ISSN 2210-5379.
  5. Arif، Fahad (۲۰۱۴-۰۴-۰۵). «Microsoft Says Xbox One's ESRAM is a "Huge Win" - Explains How it Allows Reaching 1080p/60 FPS». Wccftech (به انگلیسی). دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۸-۰۳.
  6. Veikko Koivumaa (۱۹۹۸). رابط مشترک حافظه با TMS320C54x DSP (PDF).
  7. Kulkarni, Jaydeep P.; Kim, Keejong; Roy, Kaushik (2007). "A 160 mV Robust Schmitt Trigger Based Subthreshold SRAM". IEEE Journal of Solid-State Circuits. 42 (10): 2303–2313. doi:10.1109/JSSC.2007.897148. ISSN 1558-173X.
  8. «Area Optimization in 6T and 8T SRAM Cells Considering Vth Variation in Future Processes -- MORITA et al. E90-C (10): 1949 -- IEICE Transactions on Electronics». web.archive.org. ۲۰۰۸-۱۲-۰۵. دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۸-۰۴.
  9. «Design of High-Performance Microprocessor Circuits | Wiley». Wiley.com (به انگلیسی). دریافت‌شده در ۲۰۲۰-۰۸-۰۴.