Memahami DRAM dan SSD dalam Komputer

Pernahkah Anda bertanya-tanya apa yang terjadi di dalam komputer saat Anda memuat program atau video game? Ya, ada jutaan operasi yang dilakukan. Namun mungkin yang paling umum adalah menyalin data dari Solid State Drive atau SSD ke dalam memori akses acak dinamis atau DRAM. SSD menyimpan semua program dan data untuk penyimpanan jangka panjang, namun jika komputer Anda ingin menggunakan data tersebut, Komputer harus memindahkan file yang sesuai terlebih dahulu ke DRAM, yang memerlukan waktu sehingga muncul bilah pemuatan. Karena CPU Anda hanya berfungsi dengan data setelah dipindahkan ke DRAM, ini disebut juga memori kerja atau memori utama. Alasan mengapa desktop Anda menggunakan ESSD dan DRAM adalah karena Solid State Drive secara permanen menyimpan data dalam susunan 3 dimensi besar yang terdiri dari 1 triliun atau lebih sel memori. sehingga menghasilkan penyimpanan sebesar terabyte, sedangkan DRAM untuk sementara menyimpan data dalam susunan dua dimensi yang terdiri dari miliaran sel kecil. Sel memori kapasitor menghasilkan gigabyte memori kerja, mengakses bagian sel manapun dalam susunan SSD yang sangat besar, dan membaca atau menulis data memerlukan waktu sekitar 50 mikrodetik, sedangkan membaca atau menulis dari sel memori kapasitor DRAM memerlukan waktu sekitar 17 nanodetik. yang berarti 3.000 kali lebih cepat. Sebagai perbandingan, Jet supersonic yang melaju dengan kecepatan Mach 3 sekitar 3.000 kali lebih cepat dibandingkan kura-kura yang bergerak. Jadi kecepatan DRAM 17 nanodetik versus SSD 50 mikrodetik ibarat membandingkan jet supersonic dengan kura-kura. Namun kecepatan hanyalah salah satu faktor. DRAM terbatas pada array 2 dimensi dan menyimpan sementara 1 bit per sel memori. Misalnya, stick DRAM dengan 8 chip ini dapat menampung 16 gigabyte data. Sedangkan, Sedangkan solid state drive yang berukuran lebih kecil dapat menampung 2 teribait data, lebih dari 100 kali lipat DRAM. Selain itu, DRAM memerlukan daya untuk terus menyimpan dan menyegarkan data yang tersimpan di kapasitornya. Oleh karena itu, komputer menggunakan SSD dan DRAM dan menghabiskan beberapa detik waktu pemuatan untuk menyalin data dari SSD. SSD ke DRAM, lalu melakukan prefetching yang merupakan proses memindahkan data. Sebelum diperlukan, komputer Anda dapat menyimpan data berukuran terabait pada SSD, lalu mengakses data dari program yang sebelumnya disalin ke DRAM. dalam beberapa nanodetik. Misalnya, banyak video gaming yang memiliki waktu pemuatan untuk memulai game itu sendiri, dan kemudian waktu pemuatan terpisah untuk memuat file simpanan. Selama proses memuat file simpanan, semua model tiga, dimensi, tekstur, dan lingkungan status game, Anda dipindahkan dari SSD ke DRAM, sehingga semuanya dapat diakses dalam beberapa nanodetik. Itulah sebabnya video game memiliki kapasitas DRAM percaya. persyaratan. Bayangkan saja tanpa DRAM bermain game akan menjadi 3000 kali lebih lambat. Kita telah membahas solid state drive di video lain, jadi dalam video ini kita akan mendalami lebih dalam DRAM berkapasitas 16GB ini. Pertama kita akan melihat cara CPU berkomunikasi dan memindahkan data dari SSD ke DRAM. Lalu kita akan membuka microchip DRAM dan melihat bagaimana miliaran sel memori disusun dalam bank dan bagaimana data ditulis dan dibaca dari kelompok sel memori. memori. Dalam prosesnya kita akan mendalami struktur nanoskopis di dalam sel memori individual dan melihat bagaimana setiap kapasitor secara fisik menyimpan 1 bit data. Terakhir kita akan mempelajari beberapa terobosan dan pengoptimalan seperti buffer burst dan tata letak diram terlipat yang memungkinkan diram memindahkan data dengan kecepatan luar biasa. Beberapa catatan singkat. Pertama, Anda dapat menemukan chip diram serupa di dalam GPU, ponsel cerdas, dan banyak perangkat lainnya, namun dengan pengoptimalan yang berbeda. Sebagai contoh, GPU DRAM atau VRAM yang terletak di sekeliling chip GPU memiliki bandwidth yang lebih besar dan dapat membaca dan menulis secara bersamaan, namun beroperasi pada frekuensi yang lebih rendah. Dan DRAM di ponsel cerdas Anda ditumpuk di atas GPU dan dioptimalkan untuk frekuensi yang lebih kecil, kemasan, dan konsumsi daya yang lebih rendah. Kedua, FIAT. Video ini disponsori oleh Crucial. Meskipun mereka memberi saya DRAM ini untuk dimodelkan dan digunakan dalam video, konten tersebut diteliti secara independen dan tidak terpengaruh oleh mereka. Ketiga, terdapat struktur memori yang lebih cepat di CPU Anda yang disebut memori cache dan bahkan register yang lebih cepat. Semua jenis memori ini menciptakan hirarki memori dengan keunggulan utam adalah kecepatan versus kapasitas sekaligus menjaga harga tetap terjangkau bagi konsumen dan mengoptimisirkan keuntungan. dengan kecepatan sekitar 1 kaki per nanodetik. Dan 17 nanodetik adalah waktu yang dibutuhkan cahaya untuk merambat melintasi ruangan. Terakhir, video ini cukup panjang karena mencakup banyak hal yang perlu diketahui seputar DRAM. Kami merekomendasikan untuk menontonnya terlebih dahulu dengan kecepatan 1.25 kali lipat, lalu kedua kalinya dengan kecepatan 1.5 kali untuk memahami sepenuhnya teknologi rumit ini. Bertahanlah karena ini akan menjadi video yang sangat mendetail. Terima kasih. Sebagai permulaan, satu set DRAM juga disebut modul memori inline ganda atau DMM. Dan terdapat 8 chip DRAM pada DMM khusus ini. Pada motherboard, terdapat 4 slot DRAM. Dan ketika dicolokkan, DRAM tersebut langsung terhubung ke CPU melalui 2 saluran memori yang dijalankan melalui motherboard. Perhatikan bahwa dua slot DRAM kiri berbagi saluran memori ini, dan dua slot DRAM kanan berbagi saluran terpisah. Mari kita beralih ke melihat bagian dalam CPU pada prosesor. Bersama dengan sejumlah inti dan elemen lainnya, kami menemukan pengontrol memori yang mengelola dan berkomunikasi dengan DRAM. Terdapat juga bagian terpisah untuk berkomunikasi dengan SSD yang dicolokkan ke slot M.2, dan dengan SSD serta hard drive yang dicolokkan ke konektor SATA. Dengan menggunakan bagian ini, bersama dengan tabel pemetaan data, CPU mengelola aliran data dari SSD ke DRAM, serta dari DRAM ke memory cache untuk diproses oleh inti. Mari kita kembali untuk melihat saluran memori. Untuk DDR, 5 setiap saluran memori dibagi menjadi 2 bagian, saluran A dan saluran B. Kedua saluran memori A dan B ini secara independen mentransfer 32 bit sekaligus menggunakan 32 kabel data. menggunakan 21 kabel tambahan setiap saluran memori membawa alamat yang menentukan tempat membaca atau menulis data dan dengan menggunakan 7 kabel sinyal kontrol, perintah dikirimkan. Alamat dan perintah dikirim ke dan dibagikan oleh keempat chip di saluran memori yang bekerja secara paralel. Namun jalur data 32 bit dibagi diantara chip sehingga setiap chip hanya membaca atau menulis 8 bit dalam satu waktu. Selain itu, daya untuk DRAM disuplai oleh motherboard dan dikelola oleh chip tersebut pada stick itu sendiri. Selanjutnya, mari kita buka dan lihat ke dalam salah satu microchip DRAM ini. Di dalam kemasan luarnya, kami menemukan matriks interkoneksi yang menghubungkan susunan kotak bola di bagian bawah dengan cetakan yang merupakan bagian utama dari microchip ini. DRAM berukuran 2GB ini disusun menjadi 8 gerbang yang masing-masing berbeda. masing-masing terdiri dari 4 bank sehingga berjumlah 32 bank. Di dalam setiap bank terdapat susunan yang sangat besar 65.536 sel memori dengan tinggi 8.192 sel. Pada dasarnya, baris dan kolom dalam sebuah grid dengan puluhan ribu kabel dan sirkuit pendukung yang berada di luar setiap bank. Daripada melihat dadu ini, kita akan beralih ke diagram fungsional, lalu melakukan reorganisasi bank dan grup. Untuk mengakses 17 miliar sel memori, kita memerlukan alamat 31 bit. 3 bit digunakan untuk memilih grup bank yang sesuai, lalu 2 bit untuk memilih bank. 16 bit alamat berikutnya digunakan untuk menentukan baris yang tepat dari 65 ribu. Karena chip ini membaca atau menulis 8 bit dalam satu waktu, 8.190 dua kolom dikelompokkan berdasarkan 8 sel memori. semuanya dibaca atau ditulis dalam satu waktu, atau dengan delapan, sehingga hanya diperlukan 10 bit untuk alamat kolom. Salah satu pengoptimalannya adalah alamat 31 bit ini dipisahkan menjadi dua bagian dan dikirim hanya menggunakan 21 kabel. Pertama grup bank, bank dan alamat baris dikirim, lalu setelah itu alamat kolom. Selanjutnya kita akan melihat bagian dalam sel memori fisik ini, namun pertama-tama mari kita bahas secara sifat. Singkat tentang bagaimana struktur ini dibuat serta sponsor video ini. Cetakan yang sangat rumit ini juga disebut sirkuit terpadu dibuat pada wafer silikon berukuran 300 mm, 2500 cetakan sekaligus. Pada setiap cetakan terdapat miliaran sel memori nanoskopik yang dibuat menggunakan lusinan alat dan ratusan langkah di pabrik atau pabrik fabrikasi semikonduktor. Yang ini dibuat oleh mikron yang memproduksi sekitar sepuluh juta nanoskopik. seperempat DRAM dunia, termasuk VRM, NVIDIA, dan AMD di GPU mereka. Micron juga memiliki lini produk DRAM dan SSD sendiri dengan merek crucial yang, seperti disebutkan sebelumnya, merupakan sponsor dari video ini. Selain DRAM, Micron adalah salah satu pemasok solid state drive terkemuka di dunia seperti SSD NVMe P5 Plus M 2 penting ini. Dengan menginstal sistem operasi dan video game, game di solid-state drive NVMe crucial Anda pasti akan mendapatkan waktu pemuatan yang sangat cepat dan alur game yang lancar dan jika Anda melakukan pengeditan video pastikan semua file tersebut ada di SSD yang cepat seperti yang ini Hal ini karena hambatan kecepatan utama saat memuat sebagian besar dibatasi oleh kecepatan SSD atau hard drive tempat file disimpan. Misalnya hard drive ini hanya dapat mentransfer data dengan kecepatan sekitar 1. sekitar 150 megabit per detik sedangkan SSD NVMe crucial ini dapat mentransfer data dengan kecepatan hingga 6600 megabit per detik yang sebagai perbandingan adalah kecepatan kura-kura yang bergerak versus kecepatan kuda yang berlari kencang dengan menggunakan SSD NVMe crucial pemuatan video game yang memerlukan diram gigabyte berkurang dari satu menit atau lebih menjadi beberapa detik Lihat SSD NVM Crucial menggunakan link dalam deskripsi di bawah. Mari kita kembali ke detail cara kerja di RAM dan memperbesar untuk menjelajahi satu sel memori yang terletak dalam array yang sangat besar. Sel memori ini disebut sel 1T1C dan berukuran beberapa lus. Ia memiliki dua bagian, kapasitor untuk menyimpan satu bit data dalam bentuk muatan listrik atau elektron, dan transistor untuk mengakses dan membaca atau menulis data. Kapasitor berbentuk seperti ini. seperti parit dalam yang digali ke dalam silikon dan terdiri dari dua permukaan konduktif yang dipisahkan oleh isolator dielektrik atau penghalang setebal beberapa atom yang menghentikan aliran elektron namun memungkinkan medan listrik melewatinya. Jika kapasitor ini diisi dengan elektron sebesar 1 volt, maka kapasitor tersebut adalah binar 1 dan jika tidak ada muatan dan bernilai 0 volt, maka kapasitor tersebut adalah binar 0 sehingga setelah dihentikan, sel ini hanya menampung 1 bit data. Desain kapasitor terus berkembang, namun dalam kapasitor parit ini, kedalaman silikon dimanfaatkan untuk memungkinkan penyimpanan kapasitif yang lebih besar, sekaligus menggunakan ruang sesedikit mungkin. Selanjutnya, mari kita lihat transistor akses dan tambahkan 2 kabel. Kabel wordline terhubung ke gerbang transistor, sedangkan kabel bitline terhubung ke sisi lain saluran transistor. Menerapkan tegangan ke saluran kata akan menghilangkan kabel bitline. hidupkan transistor, dan ketika transistor aktif, elektron dapat mengalir melalui saluran sehingga menghubungkan kapasitor ke saluran bit. Hal ini memungkinkan kita mengakses dan mengisi daya kapasitor untuk menulis 1 atau mengosongkan kapasitor untuk menulis 0. Selain itu, kita dapat membaca nilai yang tersimpan dalam kapasitor dengan mengukur jumlah muatan. Namun ketika worldline mati, transistor dimatikan dan kapasitor diisolasi dari bitline sehingga sehingga menghemat data atau muatan yang ditulis sebelumnya. Perhatikan bahwa, karena transistor ini sangat kecil, lebarnya hanya beberapa puluh nanometer, elektron perlahan bocor melintasi saluran, dan dengan demikian seiring berjalannya waktu, kapasitor perlu disegarkan untuk mengisi ulang elektron yang bocor. Kami akan membahas cara kerja penyegaran sel memori secara tepat nanti. Seperti disebutkan sebelumnya, sel memori 1T1C, ini adalah salah satu dari 17 miliar sel yang ada di dalam satu dadah. dan disusun dalam susunan besar yang disebut bang. Jadi mari kita buat array kecil untuk tujuan ilustrasi. Dalam array kita, masing-masing baris kata dihubungkan dalam baris, dan kemudian bitline tersebut dihubungkan dalam kolom. Baris kata dan bitline berada pada lapisan vertikal yang berbeda. sehingga satu baris dapat saling bersilangan, dan keduanya tidak pernah bersentuhan. Mari kita sederhanakan visualnya dan gunakan simbol untuk kapasitor dan transistor. Sama seperti sebelumnya, baris kata terhubung ke gerbang kontrol masing-masing transistor dalam baris, dan kemudian semua bitline dalam kolom terhubung ke saluran yang berlawanan dengan setiap kapasitor. Hasilnya, ketika baris kata aktif, semua kapasitor di baris tersebut terhubung ke bitline yang sesuai, sehingga mengaktifkan semua sel memori di baris tersebut. Pada waktu tertentu, hanya satu baris kata yang aktif karena, jika lebih dari satu baris kata yang aktif, beberapa kapasitor dalam satu kolom akan dihubungkan ke bitline, dan fungsi penyimpanan data kapasitor ini akan saling mengganggu satu sama lain, sehingga menjadikannya tidak berguna. Seperti disebutkan sebelumnya, dalam satu bank terdapat 65.536 baris dan 8.192 kolom dan alamat 31 bit digunakan untuk mengaktifkan grup yang hanya terdiri dari 8 sel memori. 5 bit pertama memilih bank dan 16 bit berikutnya dikirim ke dekoder baris untuk mengaktifkan 1 baris. Misalnya, bilangan binar ini mengaktifkan baris-baris kata 27,524 sehingga menghidupkan semua transistor dalam baris tersebut dan menghubungkan 8192 kapasitor ke baris bitnya. Sementara pada saat yang sama, 65 baris kata yang berjumlah ribuan lainnya mati. Berikut diagram logika. untuk decoder sederhana. 10 bit alamat yang tersisa dikirim ke multiplexer kolom. Multiplexer ini mengambil 8.192 bit line di bagian atas, dan bergantung pada alamat 10 bit, menghubungkan grup tersebut. tertentu yang terdiri dari 8 bitline ke 8 kabel ION input dan output di bagian bawah. Misalnya, jika alamat 10 bit kita ini, maka hanya bitline 4, 784 hingga 4,791 yang akan terhubung ke kabel ION dan bitline 8 ribuan lainnya tidak akan terhubung ke apapun. Berikut diagram logika untuk multiplexer sederhana. Kami sekarang memiliki sarana untuk mengakses sel memori apapun dalam arem yang sangat besar ini. Namun, untuk memahami tiga operasi dasar, membaca, menulis, dan menyegarkan, mari tambahkan dua elemen ke tata letak kita. Penguat indera di bagian bawah setiap bitline, dan driver baca dan tulis di luar multiplexer kolom. Mari kita lihat membaca dari sekelompok sel memori. Pertama, perintah baca dan alamat 31 bit dikirim dari CPU ke DRM. 5 bit pertama memilih bank tertentu. Langkah berikutnya adalah mematikan semua worldline di bank tersebut, sehingga mengisolasi semua kapasitor, lalu mengisi ulang semua bitline 8000 ke 0,5 volt. Berikutnya, alamat baris 16 bit berubah menjadi satu baris. dan semua kapasitor dalam baris tersebut dihubungkan ke bit line-nya. Jika sebuah kapasitor memiliki tegangan 1 dan diberi muatan sebesar 1 volt, maka sejumlah muatan mengalir dari kapasitor tersebut ke saluran bit 0,5 volt. dan tegangan pada saluran bit tersebut meningkat. Penguat indera kemudian mendeteksi sedikit perubahan atau gangguan tegangan pada bit line, memperkuat perubahan tersebut, dan mendorong tegangan pada bit line hingga 1V. Namun jika 0 disimpan dalam kapasitor, muatan mengalir dari bit line ke kapasitor, dan bit line 0,5V menurunkan tegangannya. Penguat sensor kemudian melihat perubahan ini, memperkuatnya, dan menurunkan tegangan bit line hingga 0V atau ground. Penguat indera diperlukan karena kapasitornya sangat kecil dan bitlinenya agak panjang Sehingga kapasitor perlu memiliki komponen tambahan untuk merasakan dan memperkuat nilai apapun yang disimpan Sekarang semua bitline dalam kapasitornya berubah menjadi kapasitor 8 ribuan digerakkan ke 1 volt atau 0 volt sesuai dengan muatan yang tersimpan di kapasitor baris yang diaktifkan dan baris ini sekarang dianggap terbuka. Selanjutnya, multiplexer pemilihan kolom menggunakan alamat kolom. 10 bit untuk menghubungkan 8 bit line yang sesuai ke driver baca, yang kemudian mengirimkan 8 nilai dan voltas ini melalui 8 kabel data ke CPU. Menulis data ke sel memori ini serupa dengan membaca, namun terdapat beberapa perbedaan utama. Pertama-tama perintah tulis, alamat, dan 8 bit yang akan ditulis dikirim ke chip di RAM. Berikutnya, sama seperti sebelum bank dipilih, kapasitor disolasi, dan bitline diisi terlebih dahulu hingga 0,5 volt. Lalu, dengan menggunakan alamat 16 bit, satu baris diaktifkan, kapasitor mengganggu bitline dan penguat indera mendeteksi hal ini dan mengarahkan bitline ke 1 atau 0 sehingga membuka baris tersebut. Selanjutnya, alamat kolom menuju ke multiplexer. Namun kali ini, karena perintah tulis dikirimkan, multiplexer menghubungkan 8 bitline tertentu ke driver tulis yang berikut. berisi 8 bit yang dikirimkan CPU melalui kabel data dan diminta untuk menulis. Driver tool list ini jauh lebih kuat daripada penguat Indra, sehingga mereka mengesampingkan voltase apupun yang sebelumnya ada pada bitline, dan menggerakkan masing-masing 8 bitline ke 1 volt untuk menulis 1, atau 0 volt untuk menulis 0. Tegangan bitline baru ini mengganti muatan atau nilai yang disimpan sebelumnya di masing-masing 8 kapasitor pada baris terbuka sehingga menulis 8 bit data ke sel memori yang sesuai dengan alamat 31 bit 3 catatan singkat pertama sebagai pengingat penulisan dan pembacaan dilakukan secara bersamaan dengan keempat chip di saluran memori bersama menggunakan alamat 31 bit dan kabel perintah yang sama namun dengan kabel data yang berbeda untuk setiap chip kedua pada DDR5 untuk BINER 1 voltase sebenarnya adalah 1,1 volt untuk DDR4 adalah adalah 1,2 volt. Dan generasi sebelumnya memiliki voltase yang lebih tinggi lagi, dengan voltase pra-pengisian bitline menjadi setengah dari voltase tersebut. Namun untuk DDR5, saat menulis atau menyekat, Sebagai contoh, kita bisa menjaga tegangan yang lebih tinggi, sekitar 1,4 volt diterapkan dan disimpan di setiap kapasitor untuk biner 1 karena muatan akan bocor siring waktu. Namun untuk mempermudah kita akan tetap menggunakan angka 1 dan 0. Ketiga, jumlah grup bank, bank, bitline, dan wordline sangat bervariasi antar generasi dan kapasitas, namun selalu dalam pangkat 2. Mari kita lanjutkan dan diskusikan operasi ketiga yang menyegarkan sel memori di bank. Seperti disebutkan sebelumnya, transistor yang digunakan untuk mengisolasi kapasitor berukuran sangat kecil sehingga muatan bocor ke seluruh saluran. Operasi penyegaran cukup sederhana dan merupakan rangkaian penutupan semua baris, pengisian awal bitline ke 0,5 volt, dan pembukaan baris. Untuk menyegarkan kembali, sama seperti sebelumnya, kapasitor mengganggu jalur. dan kemudian penguat sensor menggerakkan jalur bit dan kapasitor baris terbuka sepenuhnya hingga 1 volt atau turun hingga 0 volt bergantung pada nilai kapasitor yang disimpan sehingga mengisi ulang muatan yang bocor. Proses penutupan baris, pengisian awal, pembukaan, dan penguatan indera ini terjadi baris demi baris memerlukan waktu 50 nanodetik untuk setiap baris hingga 65 ribu baris disegarkan dan memerlukan waktu total. total sekitar 3 milidetik untuk selesai. Operasi penyegaran terjadi sekali setiap 64 milidetik untuk setiap bank, karena secara statistik berada di bawah waktu terburuk yang diperlukan sel memori untuk mengeluarkan terlalu banyak daya, sehingga satu yang disimpan berubah menjadi nol, sehingga mengakibatkan hilangnya data. Mari kita mundur sejenak dan mempertimbangkan jumlah data yang dipindahkan melalui sel memori diram dalam jumlah yang sangat besar. Kumpulan sel memori memiliki 4.800 juta permintaan untuk membaca dan menulis data setiap detik sambil menyegarkan setiap sel memori di setiap kumpulan baris demi baris sekitar 16 kali per detik. Jumlah pergerakan data tersebut sangat besar dan menggambarkan kekuatan komputer yang sesungguhnya. Ya, mereka melakukan hal-hal sederhana seperti perbandingan, aritematika, dan memindahkan data, namun dengan kecepatan miliaran kali per detik. Terima kasih. Sekarang, Anda mungkin bertanya-tanya mengapa komputer perlu melakukan begitu banyak perpindahan data. Nah, hai, ambil contoh video game ini. Anda memiliki perhitungan yang jelas seperti pergerakan karakter Anda dan kudanya. Namun ada pula rumput, pohon, batu, dan hewan yang posisi dan geometrinya disimpan dalam diram. Lalu lingkungan seperti pencahayaan dan bayangan mengubah warna dan tekstur lingkungan untuk menciptakan dunia yang realistis. Selanjutnya, kita akan mengeksplorasi terobosan dan pengoptimalan yang memungkinkan direm menjadi sangat cepat. Namun, sebelum kita membahas semua detail tersebut, kami akan sangat berterima kasih jika Anda dapat meluangkan waktu untuk menekan tombol suka, berlangganan jika Anda belum melakukan itu, detail dan kami berencana membuat lebih banyak video yang membahas detail mendalam tentang cara kerja komputer. Kami tidak dapat melakukannya tanpa bantuan Anda. Jadi terima kasih telah menonton dan melakukan tiga hal cepat ini. Ini sangat membantu. Topik kompleks pertama yang akan kita bahas adalah alasan adanya 32 bank serta parameter pada kemasan diram. Setelah itu, kita akan menjelajahi buffer burst subarray dan arsitektur diram terlipat serta apa yang ada di dalam penguat indera. Mari kita lihat bank-banknya. Seperti disebutkan sebelumnya, membuka satu bank di bank memerlukan semua... Baris yang terlewat adalah ketika alamat berikutnya ditujukan untuk baris yang berbeda, yang mengharuskan diram untuk menutup dan mengisolasi baris yang sedang terbuka, lalu membuka baris baru. Pada paket diram biasanya terdapat empat angka yang menentukan perbedaan. tersebut angka berikutnya adalah waktu yang diperlukan untuk membuka sebuah baris jika semua baris diisolasi dan betelain telah diisi sebelumnya kemudian angka berikutnya adalah waktu yang diperlukan untuk mengisi ulang bitline sebelum membuka sebuah baris dan angka terakhir adalah waktu yang diperlukan antara aktivasi baris dan melakukan pengisian terlebih dahulu berikutnya perlu diperhatikan bahwa angka-angka ini diukur dalam siklus jam rohitz juga menjadi artisan mengapa alamat dikirimkan dalam dua bagian. Pertama, pilihan bank dan alamat baris yang disebut RES, dan kemudian alamat kolom yang disebut CAS. Jika bagian pertama, pilihan bank dan alamat baris, cocok dengan baris yang sedang dibuka, maka baris tersebut akan tercapai dan diram hanya memerlukan alamat kolom dan perintah baru, lalu multiplexer akan bergerak di sekitar baris yang terbuka. Karena penghematan waktu dalam mengakses baris terbuka, pengontrol memori CPU program dan compiler dioptimalkan untuk meningkatkan jumlah klik baris berikutnya. Kebalikannya disebut threshing adalah ketika suatu program berpindah-pindah dari satu baris ke baris lain berulang kali. Dan ini jelas sangat tidak efisien, baik dari segi energi maupun waktu. Selain itu, di RAM DDR5 memiliki 32 bank karena alasan ini. Baris, kolom, penguat sensor, dan decoder baris di setiap bank beroperasi secara independen. satu sama lain, sehingga beberapa baris dari bank yang berbeda dapat dibuka secara bersamaan, sehingga meningkatkan kemungkinan terjadinya tabrakan baris, dan mengurangi waktu rata-rata yang diperlukan untuk membuka baris. CPU untuk mengakses data. Selain itu, dengan memiliki beberapa grup bank, CPU dapat menyegarkan satu bank di setiap grup bank sekaligus sambil menggunakan tiga grup bank lainnya, sehingga mengurangi dampak penyegaran. Pertanyaan yang mungkin Anda miliki adalah, sebelumnya adalah mengapa bank jauh lebih tinggi dibandingkan lebarnya dengan menggabungkan semua bank bersama-sama Anda dapat membayangkan chip ini memiliki tinggi 6 15000 baris dan lebar 266 2000 kolom dan dengan menambahkan 31 pembagian dengan jarak yang sama diantara kolom sehingga menciptakan bank kami memungkinkan lebih banyak fleksibilitas dan efisiensi dalam membaca menulis dan menyegarkan perlu Perlu diperhatikan juga bahwa pada kemasan DRAM terdapat kapasitasnya dalam gigabyte, jumlah jutaan transfer data per detik yang merupakan 2 kali frekuensi clock, dan kecepatan transfer data puncak dalam megabyte per detik. Pengoptimalan desain berikutnya yang akan kita jelajahi adalah buffer burst dan panjang burst. Mari kita tambahkan lokasi penyimpanan sementara baca dan tulis 128 bit, yang disebut buffer burst ke diagram fungsional kita. Dari pada delapan... Kabel keluar dari multiplexer Kita akan memiliki 128 Kabel yang terhubung Ke lokasi buffer 128 bit ini Selanjutnya alamat kolom 10 bit Dipecah menjadi 2 bagian 6 bit digunakan untuk multiplexer Dan 4 bit untuk buffer burst Mari kita jelajahi perintah membaca Dengan buffer burst yang ada 128 sel memori Dan bit lain dihubungkan Ke buffer burst menggunakan 6 bit kolom sehingga Memori atau menyimpan 128 nilai ke dalam buffer burst. Dengan menggunakan 4 bit sebagai buffer, 8 lokasi data yang diakses dengan cepat di buffer burst terhubung ke driver baca dan data dikirim ke CPU. Dengan menelusuri 4 bit ini, seluruh 16 rangkaian 8 bit dibacakan, sehingga panjang burst adalah 16. Setelah itu, rangkaian 128 bit lain dan nilai baru dihubungkan dan dimuat ke buffer burst. Ada juga buffer burst tulis yang beroperasi dengan cara serupa. Keuntungan dari desain ini adalah 16 set 8 bit per microchip yang berjumlah 1024 bit dapat diakses dan dibaca atau ditulis dengan sangat cepat selama semua data bersebelahan. Namun pada saat yang sama, kita masih memiliki granularitas dan kemampuan untuk mengakses kumpulan 8 bit apapun jika permintaan data kami berpindah-pindah. Pengoptimalan desain berikutnya adalah kumpulan 60... 5.500 36 baris x 8190. Dua kolom ini berukuran cukup besar dan menghasilkan baris kata dan bitline yang sangat panjang. Terutama jika dibandingkan dengan ukuran masing-masing sel memori kapasitor parit. Oleh karena itu, array yang sangat besar dipecah menjadi blok-blok yang lebih kecil berukuran 1024 x 1024 dengan penguat indera perantara di bawah setiap kolom. akan berkurang sehingga kapasitor tidak harus terlalu besar dengan membagi baris-baris tersebut beban kapasitif dari 8000 gerbang dan saluran transistor berkurang sehingga waktu yang dibutuhkan untuk menghidupkan semua transistor akses dalam satu baris berkurang topik terakhir yang akan kita bicarakan adalah yang paling rumit ingat Bagaimana kita memiliki penguat indera yang terhubung ke bagian bawah setiap bitline nah pengoptimalan ini memiliki dua bitline per kolom ya yang menuju ke masing-masing penguat indera dan baris sel, memori bergantian yang terhubung ke bitline kiri dan kanan, sehingga menggandakan jumlah bitline. Bila satu baris aktif, separuh bitline aktif, sedangkan separuh lainnya pasif. Dan sebaliknya bila baris berikutnya aktif, pindah ke bawah untuk melihat ke dalam penguat indera, kita menemukan inverter berpasangan silang. Bagaimana cara kerjanya? Nah ketika bitline aktif adalah satu, bitline pasif akan digerakkan oleh inverter berpasangan silang. Dan ini kenilai sebaliknya. yaitu 0, dan ketika bitline aktif adalah 100, 0, bitline pasif menjadi 1. Perhatikan bahwa bitline pasif terbalik tidak-tidak terhubung ke sel memori manapun, sehingga tidak mengacaukan data apapun yang tersimpan. Inverter berpasangan silang membuat kedua bitline ini selalu berlawanan satu sama lain, dan keduanya disebut pasangan diferensial. Ada tiga manfaat dari desain ini. Pertama, pada langkah pra-pengisian, kita ingin menjadikan semua bitline bitline menjadi 0,5 volt dan dengan memiliki pasangan diferensial bitline aktif dan pasif, solusi termudah adalah dengan memutuskan sambungan inverter berpasangan silang dan membuka saluran di antara keduanya menggunakan transistor. Muatan dengan mudah mengalir dari bitline 1 ke 0 dan keduanya rata-rata keluar dan menetap pada 0,5 volt. Dua manfaat lainnya adalah kekebalan terhadap kebisingan dan pengurangan kapasitansi parasit pada bitline. Manfaat ini terkait Terkait dengan fakta bahwa dengan menciptakan dua kabel listrik yang bermuatan berlawanan dan medan listrik berpindah dari satu ke yang lain, kita mengurangi jumlah medan listrik yang dipancarkan ke arah yang menyimpang, dan juga meningkatkan kemampuan penguat indera untuk memperkuat satu bit line menjadi satu volt dan yang lainnya menjadi nol volt. Catatan terakhir adalah ketika membahas DRAM, salah satu topik utamanya adalah pengaturan waktu alamat, sinyal perintah dan data, serta akronim terkait DDR atau kecepatan data ganda, dan SD. Diram atau Diram Synchron. Topik-topik ini dihilangkan dari video ini karena memerlukan waktu tambahan 15 menit untuk dapat dijelajahi dengan benar. Itu cukup untuk Diram dan kami bersyukur Anda berhasil sampai sejauh ini dalam video. Kami yakin masa depan akan memerlukan penekanan yang kuat pada pendidikan teknik. Dan kami berterima kasih kepada semua sponsor keanggotaan Patreon dan Youtube kami yang telah mendukung impian ini. Jika Anda ingin mendukung kami di langganan Youtube atau atau Patreon, Anda dapat menemukan link di deskripsi. Terima kasih yang sebesar-besarnya kami sampaikan kepada Nathan, Peter, dan Jacob yang merupakan mahasiswa doktoral di Institut Penelitian Keamanan Siber Florida yang telah membantu meneliti dan meninjau konten video ini. Mereka melakukan riset dasar untuk menemukan titik lemah dalam keamanan perangkat dan apakah perangkat keras telah disusupi. Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang program pasca sarjana FIKEs atau pekerjaan mereka, Kunjungi situsnya menggunakan tautan dalam deskripsi. Ini adalah Branch Education, dan kami membuat animasi tiga dimensi yang mendalami teknologi yang mendorong dunia modern kita. Tonton video cabang lainnya dengan mengklik salah satu kartu ini atau klik di sini untuk berlangganan. Terima kasih telah menonton sampai akhir.

SSD menyimpan semua program dan data untuk penyimpanan jangka panjang, namun jika komputer Anda ingin menggunakan data tersebut, Komputer harus memindahkan file yang sesuai terlebih dahulu ke DRAM, yang memerlukan waktu sehingga muncul bilah pemuatan. Karena CPU Anda hanya berfungsi dengan data setelah dipindahkan ke DRAM, ini disebut juga memori kerja atau memori utama. Alasan mengapa desktop Anda menggunakan ESSD dan DRAM adalah karena Solid State Drive secara permanen menyimpan data dalam susunan 3 dimensi besar yang terdiri dari 1 triliun atau lebih sel memori.

sehingga menghasilkan penyimpanan sebesar terabyte, sedangkan DRAM untuk sementara menyimpan data dalam susunan dua dimensi yang terdiri dari miliaran sel kecil. Sel memori kapasitor menghasilkan gigabyte memori kerja, mengakses bagian sel manapun dalam susunan SSD yang sangat besar, dan membaca atau menulis data memerlukan waktu sekitar 50 mikrodetik, sedangkan membaca atau menulis dari sel memori kapasitor DRAM memerlukan waktu sekitar 17 nanodetik. yang berarti 3.000 kali lebih cepat. Sebagai perbandingan, Jet supersonic yang melaju dengan kecepatan Mach 3 sekitar 3.000 kali lebih cepat dibandingkan kura-kura yang bergerak.

Jadi kecepatan DRAM 17 nanodetik versus SSD 50 mikrodetik ibarat membandingkan jet supersonic dengan kura-kura. Namun kecepatan hanyalah salah satu faktor. DRAM terbatas pada array 2 dimensi dan menyimpan sementara 1 bit per sel memori.

Misalnya, stick DRAM dengan 8 chip ini dapat menampung 16 gigabyte data. Sedangkan, Sedangkan solid state drive yang berukuran lebih kecil dapat menampung 2 teribait data, lebih dari 100 kali lipat DRAM. Selain itu, DRAM memerlukan daya untuk terus menyimpan dan menyegarkan data yang tersimpan di kapasitornya.

Oleh karena itu, komputer menggunakan SSD dan DRAM dan menghabiskan beberapa detik waktu pemuatan untuk menyalin data dari SSD. SSD ke DRAM, lalu melakukan prefetching yang merupakan proses memindahkan data. Sebelum diperlukan, komputer Anda dapat menyimpan data berukuran terabait pada SSD, lalu mengakses data dari program yang sebelumnya disalin ke DRAM. dalam beberapa nanodetik.

Misalnya, banyak video gaming yang memiliki waktu pemuatan untuk memulai game itu sendiri, dan kemudian waktu pemuatan terpisah untuk memuat file simpanan. Selama proses memuat file simpanan, semua model tiga, dimensi, tekstur, dan lingkungan status game, Anda dipindahkan dari SSD ke DRAM, sehingga semuanya dapat diakses dalam beberapa nanodetik. Itulah sebabnya video game memiliki kapasitas DRAM percaya. persyaratan.

Bayangkan saja tanpa DRAM bermain game akan menjadi 3000 kali lebih lambat. Kita telah membahas solid state drive di video lain, jadi dalam video ini kita akan mendalami lebih dalam DRAM berkapasitas 16GB ini. Pertama kita akan melihat cara CPU berkomunikasi dan memindahkan data dari SSD ke DRAM.

Lalu kita akan membuka microchip DRAM dan melihat bagaimana miliaran sel memori disusun dalam bank dan bagaimana data ditulis dan dibaca dari kelompok sel memori. memori. Dalam prosesnya kita akan mendalami struktur nanoskopis di dalam sel memori individual dan melihat bagaimana setiap kapasitor secara fisik menyimpan 1 bit data. Terakhir kita akan mempelajari beberapa terobosan dan pengoptimalan seperti buffer burst dan tata letak diram terlipat yang memungkinkan diram memindahkan data dengan kecepatan luar biasa. Beberapa catatan singkat.

Pertama, Anda dapat menemukan chip diram serupa di dalam GPU, ponsel cerdas, dan banyak perangkat lainnya, namun dengan pengoptimalan yang berbeda. Sebagai contoh, GPU DRAM atau VRAM yang terletak di sekeliling chip GPU memiliki bandwidth yang lebih besar dan dapat membaca dan menulis secara bersamaan, namun beroperasi pada frekuensi yang lebih rendah. Dan DRAM di ponsel cerdas Anda ditumpuk di atas GPU dan dioptimalkan untuk frekuensi yang lebih kecil, kemasan, dan konsumsi daya yang lebih rendah.

Kedua, FIAT. Video ini disponsori oleh Crucial. Meskipun mereka memberi saya DRAM ini untuk dimodelkan dan digunakan dalam video, konten tersebut diteliti secara independen dan tidak terpengaruh oleh mereka.

Ketiga, terdapat struktur memori yang lebih cepat di CPU Anda yang disebut memori cache dan bahkan register yang lebih cepat. Semua jenis memori ini menciptakan hirarki memori dengan keunggulan utam adalah kecepatan versus kapasitas sekaligus menjaga harga tetap terjangkau bagi konsumen dan mengoptimisirkan keuntungan. dengan kecepatan sekitar 1 kaki per nanodetik. Dan 17 nanodetik adalah waktu yang dibutuhkan cahaya untuk merambat melintasi ruangan. Terakhir, video ini cukup panjang karena mencakup banyak hal yang perlu diketahui seputar DRAM.

Kami merekomendasikan untuk menontonnya terlebih dahulu dengan kecepatan 1.25 kali lipat, lalu kedua kalinya dengan kecepatan 1.5 kali untuk memahami sepenuhnya teknologi rumit ini. Bertahanlah karena ini akan menjadi video yang sangat mendetail. Terima kasih. Sebagai permulaan, satu set DRAM juga disebut modul memori inline ganda atau DMM. Dan terdapat 8 chip DRAM pada DMM khusus ini.

Pada motherboard, terdapat 4 slot DRAM. Dan ketika dicolokkan, DRAM tersebut langsung terhubung ke CPU melalui 2 saluran memori yang dijalankan melalui motherboard. Perhatikan bahwa dua slot DRAM kiri berbagi saluran memori ini, dan dua slot DRAM kanan berbagi saluran terpisah. Mari kita beralih ke melihat bagian dalam CPU pada prosesor.

Bersama dengan sejumlah inti dan elemen lainnya, kami menemukan pengontrol memori yang mengelola dan berkomunikasi dengan DRAM. Terdapat juga bagian terpisah untuk berkomunikasi dengan SSD yang dicolokkan ke slot M.2, dan dengan SSD serta hard drive yang dicolokkan ke konektor SATA. Dengan menggunakan bagian ini, bersama dengan tabel pemetaan data, CPU mengelola aliran data dari SSD ke DRAM, serta dari DRAM ke memory cache untuk diproses oleh inti. Mari kita kembali untuk melihat saluran memori. Untuk DDR, 5 setiap saluran memori dibagi menjadi 2 bagian, saluran A dan saluran B.

Kedua saluran memori A dan B ini secara independen mentransfer 32 bit sekaligus menggunakan 32 kabel data. menggunakan 21 kabel tambahan setiap saluran memori membawa alamat yang menentukan tempat membaca atau menulis data dan dengan menggunakan 7 kabel sinyal kontrol, perintah dikirimkan. Alamat dan perintah dikirim ke dan dibagikan oleh keempat chip di saluran memori yang bekerja secara paralel. Namun jalur data 32 bit dibagi diantara chip sehingga setiap chip hanya membaca atau menulis 8 bit dalam satu waktu.

Selain itu, daya untuk DRAM disuplai oleh motherboard dan dikelola oleh chip tersebut pada stick itu sendiri. Selanjutnya, mari kita buka dan lihat ke dalam salah satu microchip DRAM ini. Di dalam kemasan luarnya, kami menemukan matriks interkoneksi yang menghubungkan susunan kotak bola di bagian bawah dengan cetakan yang merupakan bagian utama dari microchip ini. DRAM berukuran 2GB ini disusun menjadi 8 gerbang yang masing-masing berbeda. masing-masing terdiri dari 4 bank sehingga berjumlah 32 bank.

Di dalam setiap bank terdapat susunan yang sangat besar 65.536 sel memori dengan tinggi 8.192 sel. Pada dasarnya, baris dan kolom dalam sebuah grid dengan puluhan ribu kabel dan sirkuit pendukung yang berada di luar setiap bank. Daripada melihat dadu ini, kita akan beralih ke diagram fungsional, lalu melakukan reorganisasi bank dan grup.

Untuk mengakses 17 miliar sel memori, kita memerlukan alamat 31 bit. 3 bit digunakan untuk memilih grup bank yang sesuai, lalu 2 bit untuk memilih bank. 16 bit alamat berikutnya digunakan untuk menentukan baris yang tepat dari 65 ribu.

Karena chip ini membaca atau menulis 8 bit dalam satu waktu, 8.190 dua kolom dikelompokkan berdasarkan 8 sel memori. semuanya dibaca atau ditulis dalam satu waktu, atau dengan delapan, sehingga hanya diperlukan 10 bit untuk alamat kolom. Salah satu pengoptimalannya adalah alamat 31 bit ini dipisahkan menjadi dua bagian dan dikirim hanya menggunakan 21 kabel.

Pertama grup bank, bank dan alamat baris dikirim, lalu setelah itu alamat kolom. Selanjutnya kita akan melihat bagian dalam sel memori fisik ini, namun pertama-tama mari kita bahas secara sifat. Singkat tentang bagaimana struktur ini dibuat serta sponsor video ini. Cetakan yang sangat rumit ini juga disebut sirkuit terpadu dibuat pada wafer silikon berukuran 300 mm, 2500 cetakan sekaligus. Pada setiap cetakan terdapat miliaran sel memori nanoskopik yang dibuat menggunakan lusinan alat dan ratusan langkah di pabrik atau pabrik fabrikasi semikonduktor.

Yang ini dibuat oleh mikron yang memproduksi sekitar sepuluh juta nanoskopik. seperempat DRAM dunia, termasuk VRM, NVIDIA, dan AMD di GPU mereka. Micron juga memiliki lini produk DRAM dan SSD sendiri dengan merek crucial yang, seperti disebutkan sebelumnya, merupakan sponsor dari video ini. Selain DRAM, Micron adalah salah satu pemasok solid state drive terkemuka di dunia seperti SSD NVMe P5 Plus M 2 penting ini.

Dengan menginstal sistem operasi dan video game, game di solid-state drive NVMe crucial Anda pasti akan mendapatkan waktu pemuatan yang sangat cepat dan alur game yang lancar dan jika Anda melakukan pengeditan video pastikan semua file tersebut ada di SSD yang cepat seperti yang ini Hal ini karena hambatan kecepatan utama saat memuat sebagian besar dibatasi oleh kecepatan SSD atau hard drive tempat file disimpan. Misalnya hard drive ini hanya dapat mentransfer data dengan kecepatan sekitar 1. sekitar 150 megabit per detik sedangkan SSD NVMe crucial ini dapat mentransfer data dengan kecepatan hingga 6600 megabit per detik yang sebagai perbandingan adalah kecepatan kura-kura yang bergerak versus kecepatan kuda yang berlari kencang dengan menggunakan SSD NVMe crucial pemuatan video game yang memerlukan diram gigabyte berkurang dari satu menit atau lebih menjadi beberapa detik Lihat SSD NVM Crucial menggunakan link dalam deskripsi di bawah. Mari kita kembali ke detail cara kerja di RAM dan memperbesar untuk menjelajahi satu sel memori yang terletak dalam array yang sangat besar.

Sel memori ini disebut sel 1T1C dan berukuran beberapa lus. Ia memiliki dua bagian, kapasitor untuk menyimpan satu bit data dalam bentuk muatan listrik atau elektron, dan transistor untuk mengakses dan membaca atau menulis data. Kapasitor berbentuk seperti ini. seperti parit dalam yang digali ke dalam silikon dan terdiri dari dua permukaan konduktif yang dipisahkan oleh isolator dielektrik atau penghalang setebal beberapa atom yang menghentikan aliran elektron namun memungkinkan medan listrik melewatinya.

Jika kapasitor ini diisi dengan elektron sebesar 1 volt, maka kapasitor tersebut adalah binar 1 dan jika tidak ada muatan dan bernilai 0 volt, maka kapasitor tersebut adalah binar 0 sehingga setelah dihentikan, sel ini hanya menampung 1 bit data. Desain kapasitor terus berkembang, namun dalam kapasitor parit ini, kedalaman silikon dimanfaatkan untuk memungkinkan penyimpanan kapasitif yang lebih besar, sekaligus menggunakan ruang sesedikit mungkin. Selanjutnya, mari kita lihat transistor akses dan tambahkan 2 kabel. Kabel wordline terhubung ke gerbang transistor, sedangkan kabel bitline terhubung ke sisi lain saluran transistor.

Menerapkan tegangan ke saluran kata akan menghilangkan kabel bitline. hidupkan transistor, dan ketika transistor aktif, elektron dapat mengalir melalui saluran sehingga menghubungkan kapasitor ke saluran bit. Hal ini memungkinkan kita mengakses dan mengisi daya kapasitor untuk menulis 1 atau mengosongkan kapasitor untuk menulis 0. Selain itu, kita dapat membaca nilai yang tersimpan dalam kapasitor dengan mengukur jumlah muatan.

Namun ketika worldline mati, transistor dimatikan dan kapasitor diisolasi dari bitline sehingga sehingga menghemat data atau muatan yang ditulis sebelumnya. Perhatikan bahwa, karena transistor ini sangat kecil, lebarnya hanya beberapa puluh nanometer, elektron perlahan bocor melintasi saluran, dan dengan demikian seiring berjalannya waktu, kapasitor perlu disegarkan untuk mengisi ulang elektron yang bocor. Kami akan membahas cara kerja penyegaran sel memori secara tepat nanti.

Seperti disebutkan sebelumnya, sel memori 1T1C, ini adalah salah satu dari 17 miliar sel yang ada di dalam satu dadah. dan disusun dalam susunan besar yang disebut bang. Jadi mari kita buat array kecil untuk tujuan ilustrasi.

Dalam array kita, masing-masing baris kata dihubungkan dalam baris, dan kemudian bitline tersebut dihubungkan dalam kolom. Baris kata dan bitline berada pada lapisan vertikal yang berbeda. sehingga satu baris dapat saling bersilangan, dan keduanya tidak pernah bersentuhan.

Mari kita sederhanakan visualnya dan gunakan simbol untuk kapasitor dan transistor. Sama seperti sebelumnya, baris kata terhubung ke gerbang kontrol masing-masing transistor dalam baris, dan kemudian semua bitline dalam kolom terhubung ke saluran yang berlawanan dengan setiap kapasitor. Hasilnya, ketika baris kata aktif, semua kapasitor di baris tersebut terhubung ke bitline yang sesuai, sehingga mengaktifkan semua sel memori di baris tersebut.

Pada waktu tertentu, hanya satu baris kata yang aktif karena, jika lebih dari satu baris kata yang aktif, beberapa kapasitor dalam satu kolom akan dihubungkan ke bitline, dan fungsi penyimpanan data kapasitor ini akan saling mengganggu satu sama lain, sehingga menjadikannya tidak berguna. Seperti disebutkan sebelumnya, dalam satu bank terdapat 65.536 baris dan 8.192 kolom dan alamat 31 bit digunakan untuk mengaktifkan grup yang hanya terdiri dari 8 sel memori. 5 bit pertama memilih bank dan 16 bit berikutnya dikirim ke dekoder baris untuk mengaktifkan 1 baris.

Misalnya, bilangan binar ini mengaktifkan baris-baris kata 27,524 sehingga menghidupkan semua transistor dalam baris tersebut dan menghubungkan 8192 kapasitor ke baris bitnya. Sementara pada saat yang sama, 65 baris kata yang berjumlah ribuan lainnya mati. Berikut diagram logika. untuk decoder sederhana. 10 bit alamat yang tersisa dikirim ke multiplexer kolom.

Multiplexer ini mengambil 8.192 bit line di bagian atas, dan bergantung pada alamat 10 bit, menghubungkan grup tersebut. tertentu yang terdiri dari 8 bitline ke 8 kabel ION input dan output di bagian bawah. Misalnya, jika alamat 10 bit kita ini, maka hanya bitline 4, 784 hingga 4,791 yang akan terhubung ke kabel ION dan bitline 8 ribuan lainnya tidak akan terhubung ke apapun. Berikut diagram logika untuk multiplexer sederhana. Kami sekarang memiliki sarana untuk mengakses sel memori apapun dalam arem yang sangat besar ini.

Namun, untuk memahami tiga operasi dasar, membaca, menulis, dan menyegarkan, mari tambahkan dua elemen ke tata letak kita. Penguat indera di bagian bawah setiap bitline, dan driver baca dan tulis di luar multiplexer kolom. Mari kita lihat membaca dari sekelompok sel memori.

Pertama, perintah baca dan alamat 31 bit dikirim dari CPU ke DRM. 5 bit pertama memilih bank tertentu. Langkah berikutnya adalah mematikan semua worldline di bank tersebut, sehingga mengisolasi semua kapasitor, lalu mengisi ulang semua bitline 8000 ke 0,5 volt. Berikutnya, alamat baris 16 bit berubah menjadi satu baris.

dan semua kapasitor dalam baris tersebut dihubungkan ke bit line-nya. Jika sebuah kapasitor memiliki tegangan 1 dan diberi muatan sebesar 1 volt, maka sejumlah muatan mengalir dari kapasitor tersebut ke saluran bit 0,5 volt. dan tegangan pada saluran bit tersebut meningkat.

Penguat indera kemudian mendeteksi sedikit perubahan atau gangguan tegangan pada bit line, memperkuat perubahan tersebut, dan mendorong tegangan pada bit line hingga 1V. Namun jika 0 disimpan dalam kapasitor, muatan mengalir dari bit line ke kapasitor, dan bit line 0,5V menurunkan tegangannya. Penguat sensor kemudian melihat perubahan ini, memperkuatnya, dan menurunkan tegangan bit line hingga 0V atau ground.

Penguat indera diperlukan karena kapasitornya sangat kecil dan bitlinenya agak panjang Sehingga kapasitor perlu memiliki komponen tambahan untuk merasakan dan memperkuat nilai apapun yang disimpan Sekarang semua bitline dalam kapasitornya berubah menjadi kapasitor 8 ribuan digerakkan ke 1 volt atau 0 volt sesuai dengan muatan yang tersimpan di kapasitor baris yang diaktifkan dan baris ini sekarang dianggap terbuka. Selanjutnya, multiplexer pemilihan kolom menggunakan alamat kolom. 10 bit untuk menghubungkan 8 bit line yang sesuai ke driver baca, yang kemudian mengirimkan 8 nilai dan voltas ini melalui 8 kabel data ke CPU. Menulis data ke sel memori ini serupa dengan membaca, namun terdapat beberapa perbedaan utama. Pertama-tama perintah tulis, alamat, dan 8 bit yang akan ditulis dikirim ke chip di RAM.

Berikutnya, sama seperti sebelum bank dipilih, kapasitor disolasi, dan bitline diisi terlebih dahulu hingga 0,5 volt. Lalu, dengan menggunakan alamat 16 bit, satu baris diaktifkan, kapasitor mengganggu bitline dan penguat indera mendeteksi hal ini dan mengarahkan bitline ke 1 atau 0 sehingga membuka baris tersebut. Selanjutnya, alamat kolom menuju ke multiplexer.

Namun kali ini, karena perintah tulis dikirimkan, multiplexer menghubungkan 8 bitline tertentu ke driver tulis yang berikut. berisi 8 bit yang dikirimkan CPU melalui kabel data dan diminta untuk menulis. Driver tool list ini jauh lebih kuat daripada penguat Indra, sehingga mereka mengesampingkan voltase apupun yang sebelumnya ada pada bitline, dan menggerakkan masing-masing 8 bitline ke 1 volt untuk menulis 1, atau 0 volt untuk menulis 0. Tegangan bitline baru ini mengganti muatan atau nilai yang disimpan sebelumnya di masing-masing 8 kapasitor pada baris terbuka sehingga menulis 8 bit data ke sel memori yang sesuai dengan alamat 31 bit 3 catatan singkat pertama sebagai pengingat penulisan dan pembacaan dilakukan secara bersamaan dengan keempat chip di saluran memori bersama menggunakan alamat 31 bit dan kabel perintah yang sama namun dengan kabel data yang berbeda untuk setiap chip kedua pada DDR5 untuk BINER 1 voltase sebenarnya adalah 1,1 volt untuk DDR4 adalah adalah 1,2 volt.

Dan generasi sebelumnya memiliki voltase yang lebih tinggi lagi, dengan voltase pra-pengisian bitline menjadi setengah dari voltase tersebut. Namun untuk DDR5, saat menulis atau menyekat, Sebagai contoh, kita bisa menjaga tegangan yang lebih tinggi, sekitar 1,4 volt diterapkan dan disimpan di setiap kapasitor untuk biner 1 karena muatan akan bocor siring waktu. Namun untuk mempermudah kita akan tetap menggunakan angka 1 dan 0. Ketiga, jumlah grup bank, bank, bitline, dan wordline sangat bervariasi antar generasi dan kapasitas, namun selalu dalam pangkat 2. Mari kita lanjutkan dan diskusikan operasi ketiga yang menyegarkan sel memori di bank.

Seperti disebutkan sebelumnya, transistor yang digunakan untuk mengisolasi kapasitor berukuran sangat kecil sehingga muatan bocor ke seluruh saluran. Operasi penyegaran cukup sederhana dan merupakan rangkaian penutupan semua baris, pengisian awal bitline ke 0,5 volt, dan pembukaan baris. Untuk menyegarkan kembali, sama seperti sebelumnya, kapasitor mengganggu jalur.

dan kemudian penguat sensor menggerakkan jalur bit dan kapasitor baris terbuka sepenuhnya hingga 1 volt atau turun hingga 0 volt bergantung pada nilai kapasitor yang disimpan sehingga mengisi ulang muatan yang bocor. Proses penutupan baris, pengisian awal, pembukaan, dan penguatan indera ini terjadi baris demi baris memerlukan waktu 50 nanodetik untuk setiap baris hingga 65 ribu baris disegarkan dan memerlukan waktu total. total sekitar 3 milidetik untuk selesai. Operasi penyegaran terjadi sekali setiap 64 milidetik untuk setiap bank, karena secara statistik berada di bawah waktu terburuk yang diperlukan sel memori untuk mengeluarkan terlalu banyak daya, sehingga satu yang disimpan berubah menjadi nol, sehingga mengakibatkan hilangnya data. Mari kita mundur sejenak dan mempertimbangkan jumlah data yang dipindahkan melalui sel memori diram dalam jumlah yang sangat besar.

Kumpulan sel memori memiliki 4.800 juta permintaan untuk membaca dan menulis data setiap detik sambil menyegarkan setiap sel memori di setiap kumpulan baris demi baris sekitar 16 kali per detik. Jumlah pergerakan data tersebut sangat besar dan menggambarkan kekuatan komputer yang sesungguhnya. Ya, mereka melakukan hal-hal sederhana seperti perbandingan, aritematika, dan memindahkan data, namun dengan kecepatan miliaran kali per detik. Terima kasih. Sekarang, Anda mungkin bertanya-tanya mengapa komputer perlu melakukan begitu banyak perpindahan data.

Nah, hai, ambil contoh video game ini. Anda memiliki perhitungan yang jelas seperti pergerakan karakter Anda dan kudanya. Namun ada pula rumput, pohon, batu, dan hewan yang posisi dan geometrinya disimpan dalam diram. Lalu lingkungan seperti pencahayaan dan bayangan mengubah warna dan tekstur lingkungan untuk menciptakan dunia yang realistis. Selanjutnya, kita akan mengeksplorasi terobosan dan pengoptimalan yang memungkinkan direm menjadi sangat cepat.

Namun, sebelum kita membahas semua detail tersebut, kami akan sangat berterima kasih jika Anda dapat meluangkan waktu untuk menekan tombol suka, berlangganan jika Anda belum melakukan itu, detail dan kami berencana membuat lebih banyak video yang membahas detail mendalam tentang cara kerja komputer. Kami tidak dapat melakukannya tanpa bantuan Anda. Jadi terima kasih telah menonton dan melakukan tiga hal cepat ini.

Ini sangat membantu. Topik kompleks pertama yang akan kita bahas adalah alasan adanya 32 bank serta parameter pada kemasan diram. Setelah itu, kita akan menjelajahi buffer burst subarray dan arsitektur diram terlipat serta apa yang ada di dalam penguat indera.

Mari kita lihat bank-banknya. Seperti disebutkan sebelumnya, membuka satu bank di bank memerlukan semua... Baris yang terlewat adalah ketika alamat berikutnya ditujukan untuk baris yang berbeda, yang mengharuskan diram untuk menutup dan mengisolasi baris yang sedang terbuka, lalu membuka baris baru.

Pada paket diram biasanya terdapat empat angka yang menentukan perbedaan. tersebut angka berikutnya adalah waktu yang diperlukan untuk membuka sebuah baris jika semua baris diisolasi dan betelain telah diisi sebelumnya kemudian angka berikutnya adalah waktu yang diperlukan untuk mengisi ulang bitline sebelum membuka sebuah baris dan angka terakhir adalah waktu yang diperlukan antara aktivasi baris dan melakukan pengisian terlebih dahulu berikutnya perlu diperhatikan bahwa angka-angka ini diukur dalam siklus jam rohitz juga menjadi artisan mengapa alamat dikirimkan dalam dua bagian. Pertama, pilihan bank dan alamat baris yang disebut RES, dan kemudian alamat kolom yang disebut CAS.

Jika bagian pertama, pilihan bank dan alamat baris, cocok dengan baris yang sedang dibuka, maka baris tersebut akan tercapai dan diram hanya memerlukan alamat kolom dan perintah baru, lalu multiplexer akan bergerak di sekitar baris yang terbuka. Karena penghematan waktu dalam mengakses baris terbuka, pengontrol memori CPU program dan compiler dioptimalkan untuk meningkatkan jumlah klik baris berikutnya. Kebalikannya disebut threshing adalah ketika suatu program berpindah-pindah dari satu baris ke baris lain berulang kali. Dan ini jelas sangat tidak efisien, baik dari segi energi maupun waktu. Selain itu, di RAM DDR5 memiliki 32 bank karena alasan ini.

Baris, kolom, penguat sensor, dan decoder baris di setiap bank beroperasi secara independen. satu sama lain, sehingga beberapa baris dari bank yang berbeda dapat dibuka secara bersamaan, sehingga meningkatkan kemungkinan terjadinya tabrakan baris, dan mengurangi waktu rata-rata yang diperlukan untuk membuka baris. CPU untuk mengakses data.

Selain itu, dengan memiliki beberapa grup bank, CPU dapat menyegarkan satu bank di setiap grup bank sekaligus sambil menggunakan tiga grup bank lainnya, sehingga mengurangi dampak penyegaran. Pertanyaan yang mungkin Anda miliki adalah, sebelumnya adalah mengapa bank jauh lebih tinggi dibandingkan lebarnya dengan menggabungkan semua bank bersama-sama Anda dapat membayangkan chip ini memiliki tinggi 6 15000 baris dan lebar 266 2000 kolom dan dengan menambahkan 31 pembagian dengan jarak yang sama diantara kolom sehingga menciptakan bank kami memungkinkan lebih banyak fleksibilitas dan efisiensi dalam membaca menulis dan menyegarkan perlu Perlu diperhatikan juga bahwa pada kemasan DRAM terdapat kapasitasnya dalam gigabyte, jumlah jutaan transfer data per detik yang merupakan 2 kali frekuensi clock, dan kecepatan transfer data puncak dalam megabyte per detik. Pengoptimalan desain berikutnya yang akan kita jelajahi adalah buffer burst dan panjang burst.

Mari kita tambahkan lokasi penyimpanan sementara baca dan tulis 128 bit, yang disebut buffer burst ke diagram fungsional kita. Dari pada delapan... Kabel keluar dari multiplexer Kita akan memiliki 128 Kabel yang terhubung Ke lokasi buffer 128 bit ini Selanjutnya alamat kolom 10 bit Dipecah menjadi 2 bagian 6 bit digunakan untuk multiplexer Dan 4 bit untuk buffer burst Mari kita jelajahi perintah membaca Dengan buffer burst yang ada 128 sel memori Dan bit lain dihubungkan Ke buffer burst menggunakan 6 bit kolom sehingga Memori atau menyimpan 128 nilai ke dalam buffer burst.

Dengan menggunakan 4 bit sebagai buffer, 8 lokasi data yang diakses dengan cepat di buffer burst terhubung ke driver baca dan data dikirim ke CPU. Dengan menelusuri 4 bit ini, seluruh 16 rangkaian 8 bit dibacakan, sehingga panjang burst adalah 16. Setelah itu, rangkaian 128 bit lain dan nilai baru dihubungkan dan dimuat ke buffer burst. Ada juga buffer burst tulis yang beroperasi dengan cara serupa. Keuntungan dari desain ini adalah 16 set 8 bit per microchip yang berjumlah 1024 bit dapat diakses dan dibaca atau ditulis dengan sangat cepat selama semua data bersebelahan.

Namun pada saat yang sama, kita masih memiliki granularitas dan kemampuan untuk mengakses kumpulan 8 bit apapun jika permintaan data kami berpindah-pindah. Pengoptimalan desain berikutnya adalah kumpulan 60... 5.500 36 baris x 8190. Dua kolom ini berukuran cukup besar dan menghasilkan baris kata dan bitline yang sangat panjang.

Terutama jika dibandingkan dengan ukuran masing-masing sel memori kapasitor parit. Oleh karena itu, array yang sangat besar dipecah menjadi blok-blok yang lebih kecil berukuran 1024 x 1024 dengan penguat indera perantara di bawah setiap kolom. akan berkurang sehingga kapasitor tidak harus terlalu besar dengan membagi baris-baris tersebut beban kapasitif dari 8000 gerbang dan saluran transistor berkurang sehingga waktu yang dibutuhkan untuk menghidupkan semua transistor akses dalam satu baris berkurang topik terakhir yang akan kita bicarakan adalah yang paling rumit ingat Bagaimana kita memiliki penguat indera yang terhubung ke bagian bawah setiap bitline nah pengoptimalan ini memiliki dua bitline per kolom ya yang menuju ke masing-masing penguat indera dan baris sel, memori bergantian yang terhubung ke bitline kiri dan kanan, sehingga menggandakan jumlah bitline.

Bila satu baris aktif, separuh bitline aktif, sedangkan separuh lainnya pasif. Dan sebaliknya bila baris berikutnya aktif, pindah ke bawah untuk melihat ke dalam penguat indera, kita menemukan inverter berpasangan silang. Bagaimana cara kerjanya? Nah ketika bitline aktif adalah satu, bitline pasif akan digerakkan oleh inverter berpasangan silang.

Dan ini kenilai sebaliknya. yaitu 0, dan ketika bitline aktif adalah 100, 0, bitline pasif menjadi 1. Perhatikan bahwa bitline pasif terbalik tidak-tidak terhubung ke sel memori manapun, sehingga tidak mengacaukan data apapun yang tersimpan. Inverter berpasangan silang membuat kedua bitline ini selalu berlawanan satu sama lain, dan keduanya disebut pasangan diferensial. Ada tiga manfaat dari desain ini.

Pertama, pada langkah pra-pengisian, kita ingin menjadikan semua bitline bitline menjadi 0,5 volt dan dengan memiliki pasangan diferensial bitline aktif dan pasif, solusi termudah adalah dengan memutuskan sambungan inverter berpasangan silang dan membuka saluran di antara keduanya menggunakan transistor. Muatan dengan mudah mengalir dari bitline 1 ke 0 dan keduanya rata-rata keluar dan menetap pada 0,5 volt. Dua manfaat lainnya adalah kekebalan terhadap kebisingan dan pengurangan kapasitansi parasit pada bitline.

Manfaat ini terkait Terkait dengan fakta bahwa dengan menciptakan dua kabel listrik yang bermuatan berlawanan dan medan listrik berpindah dari satu ke yang lain, kita mengurangi jumlah medan listrik yang dipancarkan ke arah yang menyimpang, dan juga meningkatkan kemampuan penguat indera untuk memperkuat satu bit line menjadi satu volt dan yang lainnya menjadi nol volt. Catatan terakhir adalah ketika membahas DRAM, salah satu topik utamanya adalah pengaturan waktu alamat, sinyal perintah dan data, serta akronim terkait DDR atau kecepatan data ganda, dan SD. Diram atau Diram Synchron. Topik-topik ini dihilangkan dari video ini karena memerlukan waktu tambahan 15 menit untuk dapat dijelajahi dengan benar.

Itu cukup untuk Diram dan kami bersyukur Anda berhasil sampai sejauh ini dalam video. Kami yakin masa depan akan memerlukan penekanan yang kuat pada pendidikan teknik. Dan kami berterima kasih kepada semua sponsor keanggotaan Patreon dan Youtube kami yang telah mendukung impian ini.

Jika Anda ingin mendukung kami di langganan Youtube atau atau Patreon, Anda dapat menemukan link di deskripsi. Terima kasih yang sebesar-besarnya kami sampaikan kepada Nathan, Peter, dan Jacob yang merupakan mahasiswa doktoral di Institut Penelitian Keamanan Siber Florida yang telah membantu meneliti dan meninjau konten video ini. Mereka melakukan riset dasar untuk menemukan titik lemah dalam keamanan perangkat dan apakah perangkat keras telah disusupi.

Jika Anda ingin mempelajari lebih lanjut tentang program pasca sarjana FIKEs atau pekerjaan mereka, Kunjungi situsnya menggunakan tautan dalam deskripsi. Ini adalah Branch Education, dan kami membuat animasi tiga dimensi yang mendalami teknologi yang mendorong dunia modern kita. Tonton video cabang lainnya dengan mengklik salah satu kartu ini atau klik di sini untuk berlangganan. Terima kasih telah menonton sampai akhir.

Transcript for:Memahami DRAM dan SSD dalam Komputer

Transcript for:
Memahami DRAM dan SSD dalam Komputer