Noções básicas de memória – volátil, não volátil e persistente

computadores, consolas de jogos, telecomunicações, automóveis, sistemas industriais e muitos dispositivos e sistemas eletrônicos dependem de várias formas de memória de estado sólido para operação. Designers precisam de uma compreensão das várias opções para dispositivos de memória volátil e não-volátil para otimizar o desempenho dos sistemas.

uma nova forma de memória de Estado Sólido chamada memória persistente (pmem) surgiu recentemente para oferecer aos designers uma terceira opção para otimizar o desempenho do sistema., Não se espera que o PMEM substitua outras formas de dispositivos de memória de estado sólido ou de armazenamento. Ainda assim, em certas aplicações, o PMEM pode fornecer tempos de arranque mais rápidos, acesso mais rápido a grandes conjuntos de dados na memória e menor custo de propriedade.

memória Dinâmica de acesso aleatório

memória Dinâmica de acesso aleatório (DRAM) é mais freqüentemente encontrado como memória principal para CPUs, GPUs, MCUs, e outros tipos de processadores. DRAM é uma memória volátil e retém dados apenas enquanto houver energia fornecida. O bloco básico de construção para Dram são as células bit que armazenam bits individuais de informação.,

Basic DRAM pouco célula (Imagem: imec)

Há uma variedade de tipos de DRAM desenvolvidos para aplicações específicas, tais como:

  • DDR (double data rate): Originalmente, Memória DDR usado prefetching de duplicar a taxa de dados, em comparação com uma única taxa de dados de Dram. Prefetching foi uma técnica eficaz para dobrar a taxa de dados de geração em geração até DDR3., Nesse momento, outras técnicas, como o agrupamento bancário (DDR4) e a divisão de canais (DDR5), foram adicionadas para apoiar a necessidade contínua de duplicar a taxa de transferência de dados de geração em geração.
  • LPDR (baixa potência dupla taxa de dados): às vezes chamado mDDR (DDR móvel), LPDR foi desenvolvido para suportar as necessidades de aplicações de baixa potência, tais como tablets, aparelhos de telefonia móvel, cartões SSD, sistemas automotivos, e assim por diante. LPDDR inclui características de baixa potência, tais como voltagens operacionais mais baixas e “modo de latência profunda” para proporcionar economias de energia significativas em comparação com memórias DDR convencionais.,
  • GDDR (taxa de Dados Gráficos duplos): desenvolvido para suportar placas gráficas, chips GDDR têm um barramento maior e suportam taxas de clocagem I/O mais altas para interface diretamente com a unidade de processador gráfico (GPU). GDDR também é usado com aplicações gerais de alta largura de banda, não apenas GPUs.

DDR5, a mais nova forma de DRAM, é projetado para suportar a próxima geração de cargas de trabalho do servidor, fornecendo mais de 85% de aumento no desempenho da memória., DDR5 duplica a densidade de memória ao mesmo tempo em que melhora a confiabilidade em um momento em que os arquitetos do sistema de centros de dados procuram suprir o crescimento rápido das contagens do núcleo do processador com maior largura de banda e capacidade de memória.,

memória DDR de melhoria de desempenho de geração para geração (Imagem: Mícron)

memória Não-volátil

memória Não-volátil (NVM) assume a forma de eletricamente abordados de estado sólido memórias (as várias formas de memória somente de leitura) e mecanicamente abordados memórias (discos rígidos, discos ópticos, fitas magnéticas, etc.), geralmente referido como o armazenamento. A NVM retém dados mesmo quando a fonte de energia é removida. Há trocas entre abordagens eletricamente e mecanicamente abordáveis., Os sistemas de endereçabilidade mecânica têm um custo muito menor por bit, mas têm tempos de acesso significativamente mais lentos. Sistemas eletricamente endereçáveis são muito rápidos, mas, em comparação com dispositivos de armazenamento mecanicamente endereçáveis, são caros e têm capacidades menores.,

Semicondutor não volátil de acesso aleatório memórias (NVRAMs) e somente para leitura (Rom) são geralmente classificados de acordo com o mecanismo de gravação que eles empregam:

  • Máscara de ROMs – Fábrica programável apenas, e normalmente utilizado para alto volume de produtos
  • EPROMs – programável e Apagável ROM que pode ser apagada com raios ultravioleta da luz brilhou através de uma janela de quartzo no dispositivo.EEPROMs-ROM programável eletricamente apagável que usa uma tensão aplicada externamente para apagar os dados.,Flash-Similar a um EEPROM, com capacidade de armazenamento substancialmente maior, mas com velocidades de leitura / escrita mais rápidas.F – RAM-ferroelétrico RAM (uma tecnologia de fase inicial) é similar em construção a um DRAM; ambos usam capacitor e transistor. Ainda assim, ao invés de usar a camada dielétrica de um capacitor, uma célula F-RAM contém uma fina película ferroelétrica de titanato de zirconato de chumbo que pode mudar a polaridade e alternar entre estados e reter dados mesmo quando a energia é interrompida.,MRAM-Magnetoresistive RAM (uma tecnologia de estágio inicial) armazena dados em elementos de armazenamento magnético chamados junções de túnel magnético (MTJs).

memória persistente

memória persistente (PMEM) é uma memória de estado sólido de alto desempenho que é mais rápida do que a memória não volátil, como flash e menos cara do que DRAM. Módulos de memória dual em linha não voláteis (NVDIMMs), oferecidos por Micron e outros e Intel 3D XPoint DIMMs (também chamados Optane DC persistent memory modules) são dois exemplos de PMEMs.,

módulos de memória persistentes como Intel Optane se encaixam entre DRAM e SSDs em termos de custo e desempenho (Fonte: Intel)

PMEM é uma terceira opção de memória. Ele tem aspectos que são semelhantes ao armazenamento (por exemplo, SSDs e unidades de disco) e alguns que são semelhantes à memória volátil e não-volátil. Não se espera que substitua armazenamento ou memória. Ainda assim, ele fornece designers de sistema com uma ferramenta adicional que pode fornecer tempos de arranque mais rápidos, acesso mais rápido a grandes conjuntos de dados na memória, e menor custo de propriedade.,

As principais vantagens da memória persistente incluem:

  • latências de acesso inferiores às do flash SSDs.
  • Aumento do rendimento em comparação com o armazenamento de flash.os dados persistem na memória após interrupção de energia, como flash.a PMEM tem um custo inferior ao das DRAM.
  • PMEM é cacheável.
  • fornece acesso em tempo real aos dados; suporta acesso rápido a grandes conjuntos de dados.

desenvolvimentos recentes das normas

JEDEC publicou a última norma JESD79-5 DDR5 SDRAM em julho de 2020., O padrão aborda os requisitos de demanda que estão sendo impulsionados por aplicações intensivas em cloud e enterprise data center, proporcionando aos desenvolvedores o dobro do desempenho, e uma eficiência de energia muito melhorada.

O padrão JEDEC DDR4 foi atualizado em janeiro de 2020 e foi definido para proporcionar maior desempenho, com maior confiabilidade e menor potência, representando assim uma conquista significativa em relação às tecnologias de memória DRAM anteriores.,

enquanto os dois padrões discutidos acima são mantidos pelo Comitê JEDEC, JC-42, O padrão JESD21-c, “configurações para memórias de Estado Sólido”, é mantido pelo Comitê JEDEC JC-41. O JC-41 tem uma adesão ampla e ativa, e o padrão é publicado em um formato binder para acomodar atualizações e mudanças frequentes.

A segunda parte desta série de Perguntas frequentes investiga mais profundamente as tecnologias de memória e as opções de embalagem.”Part three reviews” Memory Centric Computing and Memory System Architectures.,”

Intel Optane Memória Persistente, Intel
Memória Principal: DDR4 & DDR5 SDRAMs, JEDEC
Micron DDR5, Micro
Memória Persistente, a Wikipédia
A história e o futuro da DRAM arquiteturas em diferentes domínios de aplicação, imec
o Que É Memória Persistente?, NetApp

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  • o Que é o DDR (Double Data Rate) de Memória e de Memória SDRAM

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