So sánh RAM động (DRAM) và RAM tĩnh (SRAM)

RAM đóng vai trò là bộ nhớ tạm thời trong máy, cho phép lưu giữ dữ liệu đang được xử lý để CPU có thể truy cập nhanh chóng. Có hai loại RAM phổ biến hiện nay: DRAM (Dynamic RAM) và SRAM (Static RAM). Bài viết này PCMag sẽ khám phá ưu và nhược điểm của mỗi loại, cũng như sự khác biệt giữa chúng.

1. SRAM là gì?

Khi được cấp nguồn, SRAM sẽ giữ được dữ liệu mà không cần làm mới thường xuyên như DRAM, giúp SRAM hoạt động hiệu quả hơn và tiết kiệm năng lượng. SRAM thường được dùng trong bộ nhớ đệm của máy tính, nhất là trong bộ đệm L2 và L3 của CPU. Do chi phí cao và kích thước lớn, SRAM ít khi dùng làm bộ nhớ chính trong PC nhưng lại được ứng dụng rộng rãi làm bộ đệm cho ổ cứng, cũng như trong thiết bị ngoại vi như: máy in, router hoặc switch.

Ngoài ra, SRAM còn có thể được sử dụng trong các ứng dụng khác như là phần của bộ chuyển đổi số sang tương tự trong card đồ họa.

SRAM xuất hiện trong nhiều loại thiết bị khác nhau, bao gồm điện thoại di động, máy tính bảng, đồng hồ thông minh, thiết bị y tế, đồ chơi, thiết bị gia dụng, xe hơi, thiết bị công nghiệp và IoT.

Cấu trúc của SRAM

SRAM thường được dùng để làm bộ nhớ đệm cho CPU, với cấu trúc dựa trên bộ nhớ flip-flop và mạch chốt để duy trì từng bit dữ liệu. Mỗi bit được giữ trong từ 4 đến 6 transistor.

Với nguồn năng lượng, mỗi cell của SRAM giữ một giá trị nhị phân. Mặc dù chiếm không gian lớn, SRAM lại cung cấp tốc độ truy cập dữ liệu nhanh chóng.

Ưu điểm của SRAM

Cả DRAM (RAM động) và SRAM (RAM tĩnh) đều mang những ưu và nhược điểm riêng. So với DRAM, SRAM cung cấp thời gian truy cập nhanh hơn, đạt tới khoảng 10 nano giây. Điểm nổi bật của SRAM là không cần phải được làm mới thường xuyên như DRAM.

Thêm vào đó, SRAM sử dụng ít năng lượng hơn khi được duy trì bởi một nguồn điện ổn định.

Nhược điểm của SRAM

Dù sở hữu nhiều lợi ích, SRAM không phải không có nhược điểm. Chi phí sản xuất RAM tĩnh cao hơn và yêu cầu nhiều diện tích chip hơn để chứa. Mỗi chip cung cấp ít dung lượng bộ nhớ và phức tạp hơn trong quá trình sản xuất.

Mức tiêu thụ điện năng của SRAM biến đổi tùy theo tần số làm việc. Ở tốc độ thấp, SRAM sử dụng rất ít năng lượng, nhưng khi hoạt động ở tần số cao, lượng năng lượng tiêu thụ sẽ tăng lên đáng kể.

Các loại SRAM hiện nay

Hiện nay, có ba dạng mô-đun SRAM chính:

• Asynchronous static RAM (RAM tĩnh không đồng bộ): Đây là phiên bản RAM tĩnh ban đầu, thường được tìm thấy trong các hệ thống máy tính cũ.
• Synchronous burst static RAM: Mặc dù có giá cao nhưng loại RAM này lại đem lại tốc độ truy cập rất nhanh.
• Pipeline-burst static RAM: Loại RAM tĩnh này là dạng phổ biến nhất được sử dụng trong thời gian hiện tại.

Giá thành SRAM

Không bất ngờ khi SRAM có giá cao hơn DRAM đáng kể, nhờ vào ưu điểm về tốc độ và kích thước. SRAM dựa vào flip-flops, mà mỗi flip-flop có thể cần tới 6 transistor, do đó cần nhiều transistor hơn để lưu trữ một bit dữ liệu so với DRAM.

Trong khi đó, DRAM chỉ cần một transistor và một tụ điện cho mỗi bit. Vì vậy, để lưu trữ cùng một lượng dữ liệu, SRAM cần nhiều transistor hơn, dẫn tới chi phí sản xuất cao hơn.

2. DRAM là gì?

DRAM (Dynamic RAM) là một dạng bộ nhớ bán dẫn được sử dụng rộng rãi, có mặt trong các thiết bị như máy tính cá nhân, máy trạm và máy chủ.

RAM cho phép vi xử lý truy cập ngay lập tức vào bất kỳ vùng nào của bộ nhớ, giúp CPU có thể nhanh chóng lấy và xử lý dữ liệu từ RAM thay vì ổ cứng, đem lại sự cải thiện đáng kể về hiệu suất máy tính.

Cấu trúc của DRAM

DRAM được xây dựng theo cấu trúc 1T1C, nghĩa là mỗi ô nhớ bao gồm một transistor và một tụ điện. Ô nhớ này được sắp xếp theo một mạng lưới hình chữ nhật. Trong mỗi ô DRAM, một điện áp được áp dụng vào transistor để điều khiển.

Sau đó, điện áp này được sử dụng để định rõ giá trị dữ liệu và đặt nó trên một dòng bit. Quá trình này tiếp tục bằng việc sạc tụ điện, nơi mỗi bit dữ liệu được lưu trữ.

Do tụ điện có khả năng mất điện tích theo thời gian khi transistor bị ngắt, dữ liệu trong tụ điện cần phải được làm mới mỗi 64 mili giây.

Nhờ thiết kế đơn giản hơn, DRAM chiếm ít diện tích trên chip và do đó, cung cấp dung lượng bộ nhớ cao hơn so với SRAM.

Ưu điểm của DRAM

Sử dụng RAM động mang lại nhiều lợi ích, trong đó chi phí là một yếu tố nổi bật. DRAM có thiết kế tương đối đơn giản, chỉ cần một transistor cho mỗi bit dữ liệu.

Do khả năng cung cấp dung lượng bộ nhớ lớn với chi phí thấp, DRAM trở thành lựa chọn phổ biến cho hầu hết máy tính. Bộ nhớ này còn có thể được làm mới trong quá trình hoạt động.

Nhược điểm của DRAM

Tốc độ là một trong những hạn chế lớn nhất của RAM động so với RAM tĩnh. DRAM cần được làm mới liên tục mỗi vài mili giây để duy trì dữ liệu, quá trình này tiêu tốn thời gian và ảnh hưởng đến hiệu suất.

Một hạn chế khác của DRAM là nhu cầu về năng lượng. Khi không có nguồn điện, mọi dữ liệu sẽ mất đi. Hơn nữa, DRAM còn sử dụng nhiều năng lượng hơn so với SRAM.

Các lại DRAM

• Synchronous DRAM: RAM này đồng bộ hóa tốc độ của bộ nhớ với xung nhịp của CPU, giúp bộ điều khiển bộ nhớ định kỳ theo dõi chu kỳ của CPU và hỗ trợ CPU thực hiện đồng thời nhiều tác vụ.
• Rambus DRAM: Đây là loại RAM từng phổ biến trong các card đồ họa vào đầu những năm 2000 nhưng hiện nay ít được sử dụng.
• Double Data Rate SDRAM: Loại RAM này có khả năng truyền dữ liệu gấp đôi so với SDRAM thông thường, tăng cường băng thông.
• Fast Page Mode DRAM: RAM này cung cấp hiệu suất cao hơn các loại DRAM khác nhờ khả năng truy cập nhanh vào các trang dữ liệu.
• Extended Data Out DRAM: Loại RAM này nâng cao hiệu suất đọc dữ liệu từ bộ nhớ cho các bộ vi xử lý như Intel Pentium.

Giá thành DRAM

Giá thành của RAM động chắc chắn rẻ hơn nhiều so với RAM tĩnh. Giá thành của DRAM có thể thay đổi tùy thuộc vào nhiều yếu tố như dung lượng, tốc độ, và thị trường cung cầu tại thời điểm đó. Thông thường, DRAM được sử dụng trong một loạt các thiết bị từ máy tính cá nhân, máy chủ đến thiết bị điện tử tiêu dùng và giá có thể biến động đáng kể dựa trên các yếu tố công nghệ mới và nhu cầu thị trường.

Để có cái nhìn chính xác về giá DRAM tại thời điểm cụ thể, bạn cần tìm kiếm thông tin từ các nhà cung cấp linh kiện máy tính hoặc các trang thương mại điện tử uy tín, vì giá thành có thể biến động theo thời gian và khác nhau giữa các khu vực.

3. So sánh DRAM và SRAM