Por que a SRAM é mais rápida que a DRAM?

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Nos modernos processadores com vários núcleos, os caches do processador ( L1,L2e L3) são feitos SRAMcom velocidades decrescentes (os L2caches são SRAM de velocidade mais alta do que os L3caches, o que é uma compensação de custo). A principal razão para usar SRAMé a sua vantagem de velocidade sobre a memória principal que usa DRAM. Gostaria de entender por que SRAMtem uma vantagem de velocidade DRAM?

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Respostas:

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Retirado de um artigo no HowStuffWorks (Resumido):

RAM dinâmica:

Dentro de um chip dinâmico de RAM (DRAM), cada célula de memória contém um pouco de informação e é composta de duas partes: um transistor e um capacitor. O transistor atua como uma chave que permite que o circuito de controle no chip de memória leia o capacitor ou mude seu estado.

O artigo passa a comparar os capacitores na DRAM com os baldes, onde a DRAM é preenchida com elétrons para armazenar informações (armazenando 1s). Esses elétrons são esvaziados quando as informações são removidas (armazenando 0s). O problema com os capacitores é que eles apresentam vazamentos e perdem informações rapidamente. Para reter as informações, uma fonte externa ( CPUou Memory Controller) precisa recarregar todos os capacitores com 1 antes de descarregar.

Essa operação de atualização é onde a RAM dinâmica recebe esse nome. A RAM dinâmica precisa ser atualizada dinamicamente o tempo todo ou esquece o que está segurando. A desvantagem de toda essa atualização é que leva tempo e retarda a memória.

RAM estática:

A RAM estática usa uma tecnologia completamente diferente. Na RAM estática, uma forma de flip-flop contém cada bit de memória. Um flip-flop para uma célula de memória leva 4 ou 6 transistores junto com alguma fiação, mas nunca precisa ser atualizado. Isso torna a RAM estática significativamente mais rápida que a RAM dinâmica. No entanto, como possui mais partes, uma célula de memória estática ocupa muito mais espaço em um chip do que uma célula de memória dinâmica. Portanto, você obtém menos memória por chip e isso torna a RAM estática muito mais cara.

É um artigo bastante interessante, então eu sugiro lê-lo. Eu peguei os pontos mais relevantes do artigo para ajudar a responder sua pergunta.

Yass
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Há algum mal-entendido sobre DRAM e SRAM. A DRAM é otimizada para densidade (maior capacidade) e a SRAM é otimizada para velocidade (latência de acesso). Portanto, em geral, a SRAM é mais rápida que a DRAM. No entanto, é fundamentalmente possível projetar DRAM para ser mais rápido que SRAM, mas os fabricantes de DRAM não fazem isso, pois o fator de venda mais importante para eles é o custo por bit. Portanto, eles reduzem o custo por bit em detrimento da velocidade. Muitas pessoas entendem mal esse fato essencial.
Aminfar
@aminfar: Você disse que é fundamentalmente possível tornar a DRAM mais rápida que a SRAM, mas seria caro. Mas a SRAM já é cara. Por que não vemos a DRAM usada como cache da CPU?
Tara
@Dudeson eles têm diferentes processos de fabricação e requisitos. Talvez o uso da DRAM para caches de CPU com boa latência de acesso seja ainda mais caro que a SRAM. Há outras coisas a considerar além da fabricação, como a atualização.
aminfar