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RAM (Random Access Memory)

RAM とは

コンピュータシステムにおけるメモリの一種

• DRAM
• SRAM

が存在する.

	Volatile	R/W IO	Power	Cost
DRAM	Volatile	Slow	Large	High
SRAM	Nonvolatile	Fast	Small	Low

※ volatile：揮発性

DRAM (Dynamic RAM)

DRAMに限らず、メモリが "0", "1"の情報を蓄える部分を「メモリセル」という.

DRAMは複数のDRAMメモリセルで構成される.また,DRAMメモリセルは1個のトランジスタと1個のコンデンサから構成される.

時間経過に伴いコンデンサから電荷がリークするため再書き込みする. この再書き込みをリフレッシュといい,1秒間に数十回の頻度で行われる.

主な用途

• パソコンや周辺機器などのメインメモリ
• グラフィックスカードのビデオメモリ
• ハードディスクドライブのバッファメモリ

SRAM (Static RAM)

SRAMのメモリセルは4~6個のトランジスタからなるフリップフロップ回路メモリセルがで構成される.

記憶素子として磁性体を用いる MRAM も SRAM の一種.

用途

• CPUとDRAMの間のキャッシュメモリ

データ格納方式

キャッシュメモリでデータを管理する際には、ブロックと呼ばれる一定長の単位にまとめる

ダイレクトマップ方式

メモリアドレスごとにキャッシュメモリの格納場所が一意に定まる

• 検索性：容易
• ヒット率：低

フルアソシアティブ方式

キャッシュメモリの空いているブロックを自由に使う

• 検索性：すべてを探索するため時間がかかる
• ヒット率：高い

セットアソシアティブ方式

キャッシュメモリを複数のグループに分け、そのグループ内で自由に使う

• 検索性：ブロックサイズに正の相関
• ヒット率：ブロックサイズに負の相関

フルアソシアティブ・セットアソシアティブ方式では連想メモリ（CAM: Content Addressable Memory）により高速化

更新方式

ライトスルー方式

• プロセッサがキャッシュメモリに書き込みを行うと同時に、その内容をメモリにも転送する方式
• コヒーレンシ（データの一貫性）は保たれる

ライトバック方式

キャッシュメモリのデータがメモリに追い出されるなどの条件を満たした場合にのみメモリに書き込まれる

• コヒーレンシが保たれないことがある

メモリインタリーブ

データを複数のメモリバンクに順番に分割して配置することにより、並列で読み出しが可能になることにより CPU とメモリのデータ転送性能を向上させる

• CPU
  • Memory Controller
    • Memory Bank 1
      • Data1, Data3, Data 5 ...
    • Memory Bank 2
      • Data2, Data4, Data 6 ...

RAM の計算

アドレス線が10本の場合のDRAM

DRAMメモリセルは格子状に並んでおり、この位置はROWアドレスとColumnアドレスで表される.

一般に10本のアドレス線と書かれた場合には、どちらも10本を意味し、その容量は

2^10 * 2^10 = 2^20

で、1M word

参考

• http://mh.rgr.jp/memo/mp0024.htm
• http://ifdl.jp/akita/class_old/old/04/lsi/11.html