DRAM - Dynamic RAM
DRAM ist der einfachste, langsamste und billigste Speichertyp, den es gibt. DRAM-Chips werden weltweit in gigantischen Mengen produziert.
Lange Zeit war im Computer-Bereich für den Arbeitsspeicher nur dieser eine Speichertyp bekannt. Auf dem DRAM-Prinzip entstanden alle weiteren Speichertypen.
DRAM-Prinzip
Eine DRAM-Speicherzelle besteht aus einem Transistor und einem Kondensator (1T1C), der das eigentliche Speicherelement ist. In einer DRAM-Speicherzelle wird ein Bit durch die Ladung des Kondensators gespeichert.
Das Lesen und Schreiben erfolgt über den Transistor, der als Schalter arbeitet und die Ladung des Kondensators isoliert oder auf die Bitleitung freigibt. Über die Wortleitung wird der Transistor angesprochen.
Nachteil dieser Speicherart ist, dass sich der Kondensator durch Kriechströme entlädt und der Speicherzustand immer wieder neu aktualisiert werden muss (Refresh). Damit die Ladung im Kondensator erhalten bleibt, ist mehrere tausend mal in der Sekunde ein Refresh nötig.
Eigenschaften von DRAM
- Datenpeicherung in einem Kondensatoren
- benötigt Refresh
- geringer Stromverbrauch
- Einsatz als Arbeitsspeicher oder Grafikspeicher
Speicherzugriff
Ein Speicherchip besteht aus vielen Speicherzellen, die in einer Matrix angeordnet sind. Diese Speicherzellen werden über Zeilen (engl. row) und Spalten (engl. column) angesprochen.
Ein 16 MBit-Speicherchip hat 4096 x 4096 Bit (16,8 Millionen Speicherzellen). Um diese alle adressieren zu können sind je 12 Zeilen und Spalten notwendig. Dadurch ist es möglich 4096 (212) Adressen bzw. Zustände abbilden zu können.
Dieser 16 MBit-Speicherchip hat allerdings nicht weit über 24 Anschlüsse. Aus Platzspar- und Herstellungskostengründen werden weniger verwendet. Um die 4096 Adressen trotzdem erreichen zu können macht man sich die Technik des Multiplexings zu nutze. Dabei werden die selben Leitungen zur Übertragung von Zeilen- und Spaltenadresse genutzt.
Bei der Adressierung einer Speicherzelle wird zuerst die Zeilenadresse (row access strobe, RAS) und dann die Spaltenadresse (column access strobe, CAS) übertragen.
Die externe Geschwindigkeit eines Speichers hängt unter anderem davon ab, wie schnell zwischen RAS und CAS gewechselt werden kann.
Durch die Anordnung der RAM-Speicherzellen in einer Matrix bzw. Tabelle, lässt sich die Adressierung des Speichers vereinfachen. Nach jedem Takt wird zwischen der Angabe von Spaltenadresse (RAS, Row Address Signal) und Zeilenadresse (CAS, Column Address Signal) hin und her geschaltet. Beim Fast-Page-Mode wird dieses RAS/CAS-Verfahrens optimiert und erlaubt einen bis zu dreimal schnelleren Zugriff auf die Daten, als bei herkömmlichem DRAM. Während eines fortlaufenden Speicherzugriffs wird das Anlegen der immergleichen Zeilenadresse gespart. Es genügt die Zeilenadresse einmal und die jeweilige Spaltenadresse anzugeben. Der Zugriff erfolgt erheblich schneller.
SDRAM - Synchronous DRAM
SDRAM hat die Eigenschaft, dass es seine Schreib- und Lesezugriffe am Systemtakt orientiert. Das bedeutet, es arbeitet synchron mit dem Speicherbus. Dadurch lässt sich die Ansteuerung des Speichers deutlich vereinfachen und beschleunigen. Normales DRAM arbeitet asynchron.