حافظه دسترسی تصادفی یا RAM(random access memory)، نوعی حافظه کامپیوتر است که در آن می‌توان به هر بایت از حافظه، بدون نیاز به دسترسی به بایت‌های قبلی، دسترسی داشت. RAM یک محیط فرار برای ذخیره اطلاعات دیجیتال است، به این معنی که برای کار کردن با RAM، نیاز است تا دستگاه روشن بماند. DRAM یا Dynamic RAM، پرکاربردترین نوع RAM است که مصرف کنندگان با آن سروکار دارند. برای مثال، DDR3 یک از انواع DRAM است.

SRAM یا Static RAM عملکرد بهتری نسبت به DRAM ارائه می‌دهد. چراکه DRAM هنگام استفاده نیاز دارد تا به صورت دوره‌ای تازه‌سازی شود، درحالیکه SRAM چنین نیست. با این حال، SRAM گران‌تر است و تراکم کمتری نسبت به DRAM دارد.

در ادامه این مقاله با آتوپیا همراه باشید تا به بررسی تفاوت DRAM و SRAM و نحوه عملکرد هر کدام بپردازیم.

تفاوت DRAM و SRAM چیست؟ هرکدام از چه اجزایی تشکیل شده اند؟

مزایا و معایب تکنولوژی‌های مختلف حافظه

هنگامی که صحبت از عملکرد کامپیوتر است، بسیار راحت است که مشخصات CPU را از نظر تعداد هسته‌ها، سخت‌افزار تخصصی یکپارچه(مانند hyperthreading) و میزان حافظه cache، مورد بررسی قرار دهیم. با این وجود، I/O خارجی نیز به همان اندازه CPU مهم است. به همین دلیل است که سریع‌ترین CPU موجود در بازار می‌تواند به کندی یک CPU ده ساله باشد اگر که هر دو از سخت‌افزارهای خارجی یکسانی استفاده کنند. به همین دلیل است که به هنگام ارتقای سیستم کامپیوتری، طراح بداند که چه چیزی باعث کند شدن سیستم می‌شود.

اینجاست که انتخاب RAM، نقش بسیار حیاتی را بازی میکند.

DRAM(Dynamic RAM) چیست؟

درحالیکه طیف گسترده‌ای از انواع RAM با سرعت‌های مختلف دردسترس است، اما می‌توان گفت که آن‌ها همیشه از نوع خاص DRAM هستند. DRAM(dynamic random-access memory)، یک تکنولوژی حافظه مبتنی بر خازن‌های شارژ است که پیاده‌سازی آن بسیار سریع و ارزان است و همچنین، چگالی بالایی را نیز فراهم می‌کند. اما، این تکنولوژی خالی از اشکال نیست.

هر سلول حافظه در تراشه DRAM یک بیت از اطلاعات را در خود نگه می‌دارد و متشکل از یک خازن و یک ترانزیستور است. ترازیستور به عنوان یک سوییچ عمل می‌کند که به مدارهای کنترل روی تراشه حافظه امکان خواندن خازن یا تغییر وضعیت آن را می‌دهد. درحالی‌که، وظیفه خازن نگه داشتن یک بیت از اطلاعات به صورت ۰ یا ۱ است. از نظر عملکرد، خازن مانند ظرفی است که الکترون‌ها را ذخیره می‌کند. زمانی که این ظرف پر باشد، ۱ را نشان می‌دهد، درحالی‌که وقتی ظرف خالی باشد، ۰ را نشان می‌دهد. با این حال، خازن‌ها به دلیل نشتی، این بار را از دست می‌دهند و درنتیجه، درعرض چند میلی‌ثانیه، این ظرف خالی می‌شود.

بنابراین، برای اینکه تراشه DRAM کار کند، پردازنده یا کنترل کننده حافظه به منظور حفظ اطلاعات، باید قبل از تخلیه خازن‌هایی که با الکترون پر شده‌اند و ۱ را نشان می‌دهند، دوباره آن‌ها را شارژ کند. برای انجام این کار، کنترل کننده حافظه، اطلاعات را می‌خواند و سپس آن‌ها را دوباره بازنویسی می‌کند. به این عملیات، تازه سازی گفته می‌شود که هزاران بار در یک ثانیه در تراشه DRAM اتفاق می‌افتد. بنابراین، هدف از به کار بردن Dynamic یا پویا در واژه DRAM، این است که این چیپ برای نگهداری اطلاعات به تازه سازی نیاز دارد.

به دلیل نیاز به تازه سازی مداوم که زمان بر است، DRAM کندتر است.

SRAM(Static RAM) چیست؟

از طرف دیگر، SRAM از فلیپ فلاپ استفاده می‌کند، که می‌تواند در یکی از دو حالت پایدار باشد که مدار پشتیبانی می‌تواند آن را به صورت ۰ یا ۱ بخواند. اگرچه یک فلیپ فلاپ به شش ترانزیستور نیاز دارد ولی این مزیت را دارد که نیازی به تازه‌سازی ندارد. همین عدم نیاز به تازه‌سازی مداوم، باعث می‌شود SRAM نسبت به DRAM سریع‌تر باشد. با این حال، از آنجا که SRAM به قطعات و سیم کشی بیشتری نیاز دارد، یک سلول SRAM فضای بیشتری را نسبت به سلول DRAM روی تراشه اشغال می‌کند. بنابراین، SRAM گران‌تر است. نه تنها به این دلیل که حافظه کمتری در هر چیپ وجود دارد، بلکه به این دلیل که ساخت آن‌ها سخت‌تر است.

تفاوت DRAM و SRAM چیست؟

• سرعت

به دلیل اینکه SRAM نیازی به تازه سازی ندارد، معمولا سریع‌تر است. متوسط زمان دسترسی در DRAM در حدود ۶۰ نانوثانیه است، درحالیکه SRAM می‌تواند زمان دسترسی کمتر از ۱۰ ثانیه را ارائه بدهد.

• ظرفیت و تراکم

SRAM به دلیل نوع ساختاری که دارد، برای ذخیره حجم مشخصی از اطلاعات به تعداد ترانزیستور بیشتری نسبت به DRAM احتیاج دارد. درحالیکه ماژول DRAM برای ذخیره هر بیت از اطلاعات فقط به یک ترانزیستور و یک خازن نیاز دارد، SRAM به ۶ ترانزیستور نیاز دارد. از آنجا که تعداد ترانزیستورهای یک ماژول حافظه، ظرفیت آن را تعیین می‌کند، برای تعداد مشابه ترانزیستور، یک ماژول DRAM می‌تواند حداکثر ۶ برابر ظرفیت ماژول SRAM را داشته باشد.

• میزان مصرف برق

به طور معمول، ماژول SRAM نسبت به ماژول DRAM انرژی کمتری مصرف می‌کند. این به این دلیل است که SRAM تنها به یک جریان پایدار کوچک نیاز دارد. درحالیکه DRAM هرچند میلی‌ثانیه برای تازه سازی به انفجاری از برق نیاز دارد. این جریان مورد نیاز برای تازه‌سازی، چندین مرتبه از جریان کوچک موردنیاز برای SRAM بزرگ‌تر است. بنابراین، SRAM در اکثر تجهیزات قابل حمل، قابل استفاده است.

با این حال، مصرف برق SRAM به فرکانس دسترسی به آن بستگی دارد. هنگامی که SRAM با سرعت کمتری استفاده می‌شود، در مواقع بیکاری، انرژی بسیار ناچیزی مصرف می‌کند. درحالیکه در فرکانس‌های بالاتر، SRAM هم می‌تواند به اندازه DRAM انرژی مصرف کند.

• قیمت

SRAM بسیار گران‌تر از DRAM است. از آنجا که SRAM از فلیپ فلاپ استفاده می‌کند که از ۶ ترانزیستور ساخته شده است، بنابراین SRAM برای ذخیره یک بیت اطلاعات نسبت به DRAM به ترانزیستور بیشتری نیاز دارد. DRAM تنها از یک ترانزیستور و یک خازن استفاده می‌کند. بنابراین، برای حجم مشابهی از حافظه، SRAM به تعداد ترانزیستور بیشتری نیاز دارد و درنتیجه، هزینه‌های ساخت نیز افزایش می‌یابد.

کاربردهای DRAM و SRAM چیست؟

مانند همه RAM ها، SRAM و DRAM نیز حافظه‌های فرار هستند و بنابراین، نمی‌توانند برای ذخیره اطلاعات دائمی مانند سیستم عامل یا اطلاعاتی مانند عکس‌ها و مستندات دیگر استفاده شوند.

• رایج‌ترین کاربرد SRAM این است که به عنوان حافظه Cache برای CPU عمل می‌کند. در مشخصات پردازنده، به عنوان حافظه کش L2 یا  L3 ذکر شده است. عملکرد SRAM بسیار سریع است ولی گران‌تر است. بنابراین، مقادیر معمول برای حافظه کش L2 و L3 برابر ۱ مگابایت تا ۸ مگابایت است.
• رایج‌ترین کاربرد DRAM، مانند DDR3، استفاده به عنوان حافظه ناپابدار برای کامپیوتر است. اگرچه DRAM به سرعت SRAM نیست، ولی DRAM نیز به اندازه کافی سریع است و می‌تواند مستقیما به گذرگاه CPU متصل شود. اندازه‌های معمولی برای DRAM در تلفن‌های هوشمند و تبلت‌ها برابر ۱ تا ۲ گیگابایت و در لپ‌تاپ‌ها برابر ۴ تا ۱۶ گیگابایت است.