O que é a Memória SRAM: RAM Estática (Static RAM)
Static RAM ou SRAM é uma forma de memória de computador frequentemente usada para caches e particularmente em microcontroladores e microprocessadores
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Tutorial de Memória Semicondutora Inclui:
Tipos e tecnologias de memória | Especificações e parâmetros de memória | Tendências Futuras
Tipos de memória:
DRAM | EEPROM | Flash | FRAM | MRAM | Memória de mudança de fase | SDRAM | SRAM
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SRAM ou Static Random Access Memory é uma forma de memória semicondutora amplamente utilizada em eletrônicos, microprocessadores e aplicações de computação em geral.
Essa forma de memória de computador ganha esse nome pelo fato de que os dados são mantidos no chip de memória de maneira estática e não precisam ser atualizados dinamicamente como no caso da memória DRAM.
Embora os dados na memória SRAM não precisem ser atualizados dinamicamente, eles ainda são voláteis, o que significa que quando a energia é removida do dispositivo de memória, os dados não são retidos e desaparecem.
A S-RAM tem a vantagem de oferecer melhor desempenho do que a DRAM porque a DRAM precisa ser atualizada periodicamente quando em uso, enquanto a SRAM não. No entanto, a SRAM é mais cara e menos densa que a DRAM, então os tamanhos da SRAM são ordens de magnitude menores do que a DRAM.
Noções básicas de SRAM
Existem dois recursos principais para SRAM – Static Random Access Memory, e eles o comparam com outros tipos de memória disponíveis:
- Os dados são mantidos estaticamente: Isso significa que os dados são mantidos na memória do semicondutor sem a necessidade de serem atualizados, desde que a energia seja aplicada à memória.
- A memória SRAM é uma forma de memória de acesso aleatório: Uma memória de acesso aleatório é aquela em que os locais na memória do semicondutor podem ser gravados ou lidos em qualquer ordem, independentemente do último local de memória que foi acessado.
O circuito para uma célula de memória SRAM individual compreende tipicamente quatro transistores configurados como dois inversores cruzados. Neste formato, o circuito tem dois estados estáveis, e estes equivalem aos estados lógicos “0” e “1”.
Os transistores são MOSFETs porque a quantidade de energia consumida pelo circuito MOS é consideravelmente menor que a da tecnologia de transistor bipolar, que é a outra opção viável, mas consumirá muito mais.
O uso da tecnologia bipolar limita o nível de integração porque a questão da remoção de calor se torna um problema importante. Em vista disso, a tecnologia bipolar raramente é usada.
Além dos quatro transistores na célula de memória básica, dois transistores adicionais são necessários para controlar o acesso à célula de memória durante as operações de leitura e gravação.
Isso perfaz um total de seis transistores, fazendo o que se chama de célula de memória de 6T, embora mais complexo em termos de número de componentes tem uma série de vantagens.
A principal vantagem do circuito SRAM de seis transistores é a potência estática reduzida. Na versão de quatro transistores, há um fluxo de corrente constante através de um ou outro dos resistores pull-down e isso aumenta o consumo geral de energia do chip. Isso pode limitar o nível de integração, bem como aumentar os problemas de projeto do circuito como resultado do aumento da dissipação de energia.
Também vale a pena mencionar que a célula de memória do computador SRAM de quatro transistores oferece algumas vantagens em termos de densidade, mas isso vem com o custo da complexidade de fabricação, pois os resistores precisam ser fabricados e isso requer processamento adicional. Além disso, os resistores devem ter pequenas dimensões e grandes valores para atender aos requisitos da célula.
Às vezes, outros transistores são usados para fornecer células de memória de 8T ou 10T. Esses transistores adicionais são usados para funções como a implementação de portas adicionais em um arquivo de registro, etc. para a memória SRAM.
Embora qualquer dispositivo de comutação de três terminais possa ser usado em uma SRAM, os MOSFETs e, em particular, a tecnologia CMOS são normalmente usados para garantir que níveis muito baixos de consumo de energia sejam alcançados.
Com memórias de semicondutores estendendo-se a dimensões muito grandes, cada célula deve atingir níveis muito baixos de consumo de energia para garantir que o chip geral não dissipe muita energia.
Operação da célula de memória SRAM
A operação da célula de memória SRAM é relativamente simples. Quando a célula é selecionada, o valor a ser escrito é armazenado nos flip-flops cross-coupled.
As células são arranjadas em uma matriz, com cada célula endereçável individualmente.
A maioria das memórias SRAM seleciona uma linha inteira de células por vez e lê o conteúdo de todas as células na linha ao longo das linhas da coluna.
Embora não seja necessário ter duas linhas de bit, usando o sinal e seu inverso, esta é uma prática normal que melhora as margens de ruído e melhora a integridade dos dados. Se as duas linhas forem iguais, o sistema entenderá que há um problema e interrogará novamente a célula.
As duas linhas de bit são passadas para duas portas de entrada em um comparador para permitir que as vantagens do modo de dados diferenciais sejam acessadas e as pequenas oscilações de tensão presentes possam ser detectadas com mais precisão.
O acesso à célula de memória SRAM é habilitado pela Linha Word. Isso controla os dois transistores de controle de acesso que controlam se a célula deve ser conectada às linhas de bit. Essas duas linhas são usadas para transferir dados para operações de leitura e gravação.
SRAM x DRAM
Muitas vezes há um debate sobre as diferenças e semelhanças entre RAM estática e RAM dinâmica. Ambos são usados como formas de memória de computador, mas suas aplicações e operação são muito diferentes.
| COMPARAÇÃO DE SRAM X DRAM | ||
|---|---|---|
| ATRIBUTO | RAM ESTÁTICA, SRAM | RAM DINÂMICA |
| Em geral | A SRAM usa um circuito de travamento biestável para armazenar cada bit. O termo estático o diferencia da RAM dinâmica ou DRAM que deve ser atualizada periodicamente. | DRAM requer atualização periódica para reter os dados |
| Formulários | Geralmente usado para caches | Usado para a memória principal do computador |
| Tamanhos típicos | Frequentemente até 16 MB | Até 16 GB e além |
| Complexidade celular |  |  |
| Densidade celular | Menor do que DRAM por causa de circuitos mais complexos | Muito superior à SRAM porque apenas um dispositivo é usado na célula |
| Velocidade | ~x10 que é DRAM | Possivelmente em torno de um décimo do SRAM |
Aplicações de memória SRAM
Existem muitos tipos diferentes de memória de computador disponíveis atualmente. Escolhas precisam ser feitas em relação ao tipo de memória correto para um determinado aplicativo.
Possivelmente dois dos tipos mais usados são as memórias DRAM e SRAM, ambas usadas como microcontrolador/microprocessador e memória de computador. Destes dois, a SRAM é mais cara que a DRAM. No entanto, a SRAM é mais rápida e consome menos energia, especialmente quando ociosa.
Além disso, a memória SRAM é mais fácil de controlar do que a DRAM, pois os ciclos de atualização não precisam ser levados em consideração e, além disso, a maneira como a SRAM pode ser acessada é mais exatamente o acesso aleatório. Outra vantagem da SRAM é que ela é mais densa que a DRAM.
Como resultado desses parâmetros, a memória SRAM é usada quando velocidade ou baixo consumo de energia são considerados. Sua densidade mais alta e estrutura menos complicada também o permitem usar em cenários de memória de semicondutores onde é usada memória de alta capacidade, como no caso da memória de trabalho em computadores.
A SRAM é amplamente utilizada em microcontroladores onde a operação menos complicada e de baixa potência são necessárias. Além disso, a maior capacidade de memória da DRAM normalmente não é necessária com microcontroladores.
Os microcontroladores que incorporam SRAM não volátil e alimentada por bateria são amplamente usados na área de computação embarcada. Ao contrário da memória Flash ou da tecnologia EEPROM, a SRAM não volátil não tem limitações de gravação, ou seja, nenhuma limitação no número de ciclos de gravação/leitura, o que a torna ideal para aplicações de registro de dados em tempo real.
Embora a SRAM não tenha os recursos de algumas formas de memória de computador, ela é amplamente usada para aplicações como manipulação de caches em computadores e especialmente em microcontroladores onde sua velocidade, baixo consumo de energia e operação mais simples a emprestam a essas situações muito mais do que DRAM, Flash e outras formas de memória de computador.
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