Енергозалежною пам’яттю є комп’ютерна пам’ять, яка вимагає для зберігання інформації наявності електроенергії (на відміну від енергонезалежній). Поки джерело живлення підключений до цього виду пам’яті, дані зберігаються. Як тільки той відключається, інформація швидко втрачається.
Існує кілька областей застосування енергозалежних пристроїв. Вони навіть можуть використовуватися в якості основного сховища даних. Ключовим їх перевагою перед жорсткими дисками є швидка швидкість обміну інформацією. Крім того, властивість енергозалежності допомагає захистити відомості обмеженого доступу, оскільки вони стають недоступними при відключенні джерела живлення. Більшість видів оперативної пам’яті (Random-Access Memory, RAM) — енергозалежні.
Існують такі основні види енергозалежною пам’яті:
- статична;
- динамічна.
Статична пам’ять
Головна перевага статичної оперативної пам’яті (Static RAM, SRAM) полягає в тому, що вона набагато швидше динамічної. Її недолік — висока ціна. Статичної пам’яті не потрібна постійна регенерація. Але водночас вона потребує в постійному струмі для підтримання різниці напруг. Для зберігання одного біта інформації чіп статичної пам’яті використовує клітинку 6 транзисторів.
Чотири транзистора M1-M4 формують 2 інвертора з перехресними зворотними зв’язками і безпосередньо застосовуються для зберігання одного біта даних. Комірка пам’яті має 2 стійких стани, які потрібні для зберігання 0 або 1. Додаткові два транзистора керують доступом до комірки пам’яті під час операцій зчитування та запису даних.
Енергоспоживання статичної пам’яті
Енергоспоживання залежить від того, як часто здійснюється доступ до статичної енергозалежною пам’яті, але в цілому має невелике значення. Іноді вона може споживати стільки ж електроенергії, скільки динамічна пам’ять (при використанні на високих частотах). З іншого боку, при перебуванні в стані очікування він споживає зовсім невелика кількість електроенергії: кілька мікроват.
Застосування статичної пам’яті
Вбудований у чіп статична пам’ять застосовується:
- оперативна пам’ять або кеш-пам’ять 32-бітних мікроконтролерах;
- як основна кеш-пам’ять в потужних процесорах, наприклад, сімейства Х86;
- у інтегральних схемах спеціального призначення (ASIC);
- в програмованих користувачем вентильних матрицях (FPGA);
- в програмованих логічних інтегральних мікросхемах (ПЛІС, CPLD).
Крім того, статична енергозалежна пам’ять, що використовується:
- у наукових і промислових підсистемах, в автомобільній електроніці;
- у персональних комп’ютерах, маршрутизаторах та периферійному обладнанні в якості внутрішньої кеш-пам’яті процесора і буфера жорсткого диска або маршрутизатора;
- у рідкокристалічних дисплеїв (LCD-дисплеїв) і принтерах для зберігання екранного або друкованого зображення.
Переваги і недоліки статичної пам’яті
Плюси:
- невисоке енергоспоживання;
- простота (не вимагається наявності схеми регенерації);
- надійність.
Мінуси:
- висока вартість;
- невелика ємність;
- великі розміри;
- змінюється енергоспоживання.
Динамічна пам’ять
Незважаючи на те що обидва види енергозалежною пам’яті вимагають наявності електричного струму для збереження даних, вони мають деякі відмінності. Динамічне оперативне запам’ятовуючий пристрій (динамічне ОЗУ, DRAM) має велику популярність завдяки своїй ефективності та вартості. Для зберігання одного біта інформації в DRAM на інтегральній мікросхемі використовується один конденсатор і один транзистор. Це дозволяє ефективно використовувати простір інтегральної схеми і робить названий вид пам’яті недорогим.
Регенерація пам’яті
Процес періодичного зчитування інформації з комірок оперативної пам’яті і негайної її перезапису в ці ж осередки без зміни називається регенерацією пам’яті. Це фоновий процес для збереження даних динамічної енергозалежною пам’яті. Він є визначальною характеристикою для такого різновиду.
Інформація в динамічної пам’яті зберігається у вигляді наявності або відсутності заряду на мініатюрному конденсаторі. З плином часу заряд зменшується. Тому якщо дані своєчасно не регенерувати, їх можна повністю втратити. Для захисту від втрати даних здійснюються їх періодичне прочитання і перезапис з допомогою зовнішньої схеми. В результаті заряд конденсатора відновлюється до вихідного стану.
Види динамічної пам’яті
Асинхронна динамічна пам’ять — перший тип DRAM, що з’явився наприкінці 1960-х років. Активно застосовувався до 1997 року, поки не був замінений синхронної DRAM. Пам’ять названа асинхронної внаслідок того, що доступ до неї не синхронізується з тактовим сигналом комп’ютерної системи.
Синхронна динамічна пам’ять знайшла широке застосування в сучасних механізмах. Даний вид енергозалежною пам’яті комп’ютера відповідає на сигнали читання і запису синхронно з сигналом системного тактового генератора. Синхронна пам’ять працює на більш високих швидкостях порівняно з асинхронною. З 1993 року цей тип є переважаючим в персональних комп’ютерах користувачів по всьому світу.
Спочатку синхронна динамічна пам’ять називалася SDRAM. Надалі швидкість передачі даних збільшилася в 2 рази і на ринку пам’ять з’явилася під назвою DDR1. В подальшому були випущені DDR2, DDR3 і DDR4. Останнє покоління (DDR4) було створено у другій половині 2014 року. У березні 2017 року почалася розробка енергозалежних пристроїв пам’яті DDR5.
