Các công nghệ RAM: Dram, Sram…

Hiện nay, đối với những người sử dụng máy tính nhất là những người đó lại có niềm đam mê với công nghệ thì chắc hẳn RAM đã không còn xa lạ nữa mà thậm chí là biết rất rõ mà đằng khác.

Vậy nên ở bài viết này, HocvieniT.vn sẽ bỏ qua các khái niệm cơ bản về RAM và đi thẳng vào phân tích các công nghệ RAM phổ biến nhất như: Dram, Sram, SDram…

SRAM

SRAM có tên Tiếng Anh đầy đủ là Static random-access memory và được dịch ra Tiếng Việt là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh hay cách gọi thông dụng là RAM tĩnh. Trong đó, SRAM có khả năng lưu giữ các bit dữ liệu trong bộ nhớ và không bị mất đi miễn là nguồn điện được cung cấp đầy đủ.

Khác với DRAM, SRAM được thiết kế bao gồm bóng bán dẫn và biến tần. Đầu tiên, dữ liệu sẽ được đưa vào SRAM thông qua sự giúp đỡ của bitline và được chuyển tiếp bởi wordline. Tiếp theo, biến tần dùng để tạo feedback và tạo thành đầu vào cho các bóng bán dẫn. Chính bởi thiết kế và cách hoạt động này mà nó không cần phải làm mới hàng nghìn lần trong một chu kỳ như DRAM.
Nhưng SRAM lại yêu cầu một lượng không gian lớn hơn DRAM bởi 1 bit bộ nhớ của SRAM có cấu tạo cực kỳ cồng kềnh, lên tới 6 bóng bán dẫn thay vì 1 bóng bán dẫn như DRAM. Do đó điện năng sử dụng của SRAM cũng lớn hơn nhiều so với DRAM.

Tuy vậy, tốc độ của SRAM lại nhanh hơn và thường được sử dụng bên trong CPU. Ngoài ra, SRAM cũng mang trong mình nhiệm vụ giống như bộ nhớ cache và bộ nhớ chính trong các máy chủ để giúp máy có hiệu năng tốt nhất.

DRAM

DRAM có tên Tiếng Anh đầy đủ là Dynamic random-access memory và được dịch ra Tiếng Việt là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động hay cách gọi thông dụng là RAM động. Đây là một trong những loại bộ nhớ được sử dụng phổ biến trên máy tính mang chức năng như là bộ nhớ chính.

Nếu xem xét về khía cạnh công suất thì bộ nhớ này có thể đạt được tới 8GB trong từng chip của IC hiện đại. Còn nếu xét về khía cạnh vật lý thì nó được cấu tạo để có khả năng lưu trữ một bit dữ liệu ở một tụ điện riêng biệt nằm bên trong mạch tích hợp.
Trong đó, tụ điện có hai trạng thái là nạp hoặc xả và chúng cũng tượng trưng cho hai trạng thái của một bit (thường được gọi là 0 và 1).
Bạn có biết tại sao DRAM được gọi là RAM động hay không? Tên gọi này được bắt nguồn từ cơ chế làm tươi (refresh) của nó. Hay hiểu một cách đơn giản thì cơ chế này là quy trình bắt buộc phải tiến hành đều đặn nạp điện sau khoảng vài mili giây để bù đắp cho sự rò rỉ điện từ tụ điện bởi nếu không thì các bit dữ liệu lưu trên DRAM sẽ mất dần.
Trên các máy tính truyền thống chủ yếu đều sử dụng DRAM còn đối với các máy tính mới ra hiện nay thì được tích hợp DDR DRAM để tăng hiệu suất.

SDRAM

SDRAM có tên Tiếng Anh đầy đủ là Synchronous dynamic random access memory và được gọi là DRAM đồng bộ. Sau khi nghe tên thì chắc hẳn bạn cũng có thể đoán ra được SDRAM là loại DRAM được đồng bộ hóa với bus hệ thống. Đây cũng là cách gọi chung dành cho tất cả các loại DRAM mà chúng được đồng bộ hóa với tốc độ xung nhịp tối ưu của vi xử lý.

Chính vì vậy, SDRAM có khả năng chạy với tốc độ xung nhịp sẽ lớn hơn rất nhiều so với bộ nhớ thông thường (được đồng bộ với bus của CPU và có khả năng chạy ở mức 133MHz, có nghĩa là nhanh hơn khoảng 3 lần so với RAM FPM thông thường và khoảng 2 lần so với DRAM EDO, DRAM BEDO).
Vì vậy, hiện nay SDRAM đang dần trở nên phổ biến và thay thế DRAM EDO trong các thế hệ máy tính đời mới.

MRAM

MRAM có tên Tiếng Anh đầy đủ là Magnetoresistive Random Access Memory và hiểu theo nghĩa tiếng việt là bộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên từ điện trở hay còn được gọi là bộ nhớ RAM từ điện trở.
Đây là loại bộ nhớ được thiết lập để không có chế độ tự xóa và thực hiện hoạt động lưu trữ dữ liệu của máy tính dựa trên nguyên lý hiệu ứng từ điện trở khổng lồ (hay nói một cách chính xác hơn là hiệu ứng từ điện trở chui hầm).

Trong đó, MRAM lưu trữ thông tin trong nam châm nano. Nên nó có độ trễ nhanh hơn bất kỳ linh kiện nào trong CPU (độ trễ của nó được ghi nhận là một nano trên giây hay 1 phần tỷ giây).
Thêm một điểm nổi trội của loại công nghệ RAM này là khả năng sử dụng tiêu tốn ít năng lượng hơn các công nghệ RAM khác. Vì vậy, nó là lựa chọn lý tưởng mà nhiều người mong ước lắp đặt cho các bộ nhớ trên chip.
Hơn nữa, khả năng lưu trữ của nó cũng lớn hơn và thời gian truy cập ngắn hơn hẳn các loại RAM thông thường. Ngoài ra, MRAM cũng có thể lưu giữ lại những nội dung, dữ liệu đang được sử dụng trong máy tính cho đến khi bị ngắt nguồn điện.
Hiện tại MRAM có mặt trên thị trường với dung lượng nhỏ, dung lượng lớn khá khó để đạt được.

ReRAM

Đây là bộ nhớ không xóa mới có tên Tiếng Anh đầy đủ là Resistive Random Access Memory. Với cấu tạo và mang trong mình đặc điểm tương tự như một MRAM, nó tượng trưng cho sự thay thế hiện đại trong công nghệ flash.

Trong đó, ReRAM có đặc điểm nổi trội hơn hẳn MRAM đó là ReRAM có điện trở cao hơn nên nó sẽ có khả năng sở hữu cấu trúc bộ nhớ dày hơn, gọi là điểm tràn. Dẫn đến diện tích của ô nhớ (cell) cũng ít hơn.
Thêm vào đó, tại mỗi ô nhớ, ReRAM cũng có thể lưu trữ nhiều hơn, cho nên nó cũng cho phép lưu trữ nhiều bit hơn. Đây cũng đồng nghĩa với việc một mảng ReRAM riêng lẻ có thể nâng cao công suất của máy mà không làm tốn thêm diện tích. Điều này đã được chứng minh thông qua ReRAM có 7 bit.
Ngoài ưu điểm trên, ReRAM cũng tồn tại nhược điểm là yêu cầu máy tính phải đáp ứng mức điện áp cao để ghi và độ bền của nó cũng ở mức thấp. Điều này kéo theo các hậu quả là tiêu tốn nhiều năng lượng, khả năng tích hợp với các tiến trình CMOS trở nên khó khăn hơn và nó không thể dùng để làm bộ nhớ cache.
Tóm lại, ReRAM đã đạt được tốc độ đọc, ghi cực cao và từ đó tạo tiền đề cho đĩa, và công nghệ DRAM sau này.

PCM

PCM có tên Tiếng Anh đầy đủ là Phase change memory và dịch ra Tiếng Việt là bộ nhớ thay đổi pha. Loại RAM này có nhiều đặc điểm được thừa hưởng từ ReRAM nhưng lại cơ chế vật lý khác hẳn.

Từ đó dẫn đến độ bền của nó chỉ ở mức thấp (khoảng 10^8). Tuy nhiên, để khắc phục nhược điểm lớn này, các nhà thiết kế hệ thống đã sáng tạo ra biện pháp khiến PCM có khả năng thay thế một số ứng dụng của DRAM.
Hiện nay, PCM cũng được nâng cấp hơn và có thể tương thích với DIMM đã có sẵn.

FRAM

FRAM có tên Tiếng Anh đầy đủ là Ferroelectric random access memory và được dịch ra Tiếng Việt là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên điện-sắt hay còn gọi là RAM điện-sắt. Cách thức hoạt động của loại RAM này tương tự như DRAM.

Sự khác biệt duy nhất đó là vật liệu được sử dụng bên trong tụ điện là nam châm. Nên dẫn đến cách mà nó lưu trữ thông tin là thay đổi giá trị điện dung.
Ưu điểm nổi trội của FRAM là có độ bền rất cao (hơn 10^15). Nếu xét về mặt lý thuyết thì FRAM tốt hơn DRAM nhưng nó chưa được đầu tư một cách xứng đáng để có được những ưu điểm vượt trội hơn.

Kết luận

Trong tất cả các loại công nghệ RAM kể trên có thể thấy SRAM và DRAM là những công nghệ bộ nhớ cổ điển, khả biến và có khả năng mở rộng.
Còn những công nghệ bộ nhớ mới hơn đã được cải thiện rõ rệt và thêm nhiều ưu điểm như hiệu suất nhanh hơn, tính năng mới là không khả biến (non-volatility), sử dụng điện năng hiệu quả, giảm thiểu lượng điện rò rỉ.
Hiện nay, có 3 lớp ứng dụng được sử dụng cho bộ nhớ. Do đó, phụ thuộc vào từng lớp ứng dụng này mà mức độ đòi hỏi tiêu hao năng lượng cũng như tốc độ cũng khác nhau: lưu trữ lâu dài, bộ nhớ chính và bộ nhớ cache trên chip.
Nhìn chung, với lựa chọn sử dụng trên chip thì MRAM và FRAM có độ bề phù hợp nhất. Với các mạch chip thì MRAM có độ trễ đủ tiêu chuẩn. Còn đối với ReRAM và PCM thì dùng để thay thế công nghệ DRAM và được sử dụng cho việc flash, disk trong lưu trữ lâu dài.

Hi vọng các thông tin trên giúp cho bạn hiểu thêm về các loại công nghệ RAM. Chúc bạn thành công!

Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ:

CÔNG TY CỔ PHẦN HỌC VIỆN IT
MST: 0108733789
Tổng đài hỗ trợ: 024 3566 8686 – Hotline: 0981 223 001
Facebook: www.fb.com/hocvienit

Đăng ký kênh Youtube để theo dõi các bài học của Huấn luyện viên tốt nhất: http://bit.ly/Youtube_HOCVIENiT

Tham gia cộng đồng Học viện IT.vn tại: https://www.facebook.com/groups/www.hocvienit.vn/

Trụ sở Hà Nội: Số 8 ngõ 117 Thái Hà, Đống Đa, Hà Nội

Hồ Chí Minh: Số 283/45 Cách Mạng Tháng Tám, Phường 12, Quận 10, TP.HCM
Hải Phòng: Số 94 Quán Nam, Lê Chân, Hải Phòng

Thái Nguyên: Số 297 Lương Ngọc Quyến, TP. Thái Nguyên
Học viện IT.vn – Truyền nghề thực tế cùng bạn đến thành công!