SRAM مخفف Static RAM است که به عنوان حافظه مبتنی بر ذخیره سازی نیز شناخته می شود.
SRAM معمولا در سیستم های کامپیوتری به عنوان یک حافظه سریع و مستقل استفاده می شود. SRAM از ولتاژ بالا برای ذخیره داده ها استفاده می کند و خیلی سریع می توان به آن دسترسی داشت.
این داده ها را تا زمانی که تنظیم مجدد یا خاموش شود ذخیره می کند. این مقاله هر آنچه را که باید در مورد SRAM IC، انواع، اصول کار، و کاربردهای آن بدانید را به تفصیل پوشش می دهد.
SRAM برای چه مواردی استفاده می شود؟
آی سی SRAM عمدتاً برای ذخیره سازی حافظه رایانه استفاده می شود، جایی که اطلاعات زیادی در آن واحد پردازش می شوند و باید دائماً آنها را پیگیری کرد.
این حافظه به عنوان حافظه فعال نیز شناخته می شود و وظیفه نگهداری اطلاعات روی صفحه و همچنین تسهیل انتقال اطلاعات بین دو یا چند منبع مختلف را بر عهده دارد.
SRAM همچنین در کاربردهایی مانند شبکه و تجهیزات صوتی و همچنین در بسیاری از انواع مختلف ریزپردازنده ها یافت می شود.
اجزای آی سی SRAM
یک آی سی SRAM شامل سه نوع سلول است. اینها سلولهای ۴T، سلولهای ۶T و سلولهای TFT هستند.
-
سلول ۴T
این نوع سلول عمدتاً از ترانزیستورهای فلزی-اکسید-نیمه هادی نوع n ساخته شده است. این یک ترانزیستور است که به عنوان یک سلول حافظه طراحی شده است.
این از سه پایانه تشکیل شده است: منبع، تخلیه و دروازه.
سلول ۴T معمولا کوچکتر از سلول ۶T است.
همچنین دارای مقاومت بالایی است، ویژگی که آن را نسبت به خطاها و نویزهای ساکن حساس تر می کند.
-
سلول های ۶T
این سلول ها از ترانزیستورهای نیمه هادی اکسید فلزی نوع n نیز ساخته شده اند، اما به جای سه پایانه، شش پایانه دارند. دو پایانه اضافی PC (سلول برنامه‌نویسی) و PE (فعال کردن برنامه‌نویسی) نامیده می‌شوند. هر سلول دارای ترمینال PC و ترمینال PE خود است. علاوه بر این، هر جفت سلول دارای پایانه های PC و PE مخصوص به خود است.
-
سلول های TFT
این ترانزیستورها به جای ترانزیستورهای فلزی-اکسید-نیمه هادی نوع n از ترانزیستورهای لایه نازک ساخته شده اند.
آنها ساختاری مشابه سلول های ۶T دارند اما فاقد قابلیت برنامه ریزی هستند زیرا ترمینال پلی اتیلن ندارند. آنها را می توان با اعمال ولتاژ به پین ورودی رایانه شخصی آنها از یک منبع خارجی برنامه ریزی کرد.
ولتاژ برنامه نویسی مورد استفاده برای آی سی های TFT SRAM پنج ولت است. با این حال، این می تواند بسته به نوع استفاده شما برای برنامه یا طراحی محصول متفاوت باشد.
این بدان معناست که آی سی های TFT SRAM را نمی توان با استفاده از نرم افزار مانند سایر انواع آی سی های SRAM برنامه ریزی کرد. آنها باید از طریق یک منبع خارجی مانند منبع تغذیه ۵ ولت یا سایر دستگاه هایی که قادر به تولید ولتاژ بالا هستند برنامه ریزی شوند.
آی سی SRAM چگونه کار می کند؟
هنگامی که از یک آی سی SRAM استفاده می شود، ترانزیستورهای داخل تراشه با ولتاژی که آی سی خود را با آن تامین می کند، روشن یا خاموش می شوند.
ولتاژ از یک خازن داخلی می آید و هر بار که آی سی روشن می شود با مقدار کمی جریان الکتریکی شارژ می شود.
این خازن آن شارژ را نگه می دارد و سپس آن را با نرخ مشخصی تخلیه می کند که توسط سیستم کامپیوتری کنترل می شود.
هنگامی که خازن تخلیه می شود، شارژی را از طریق ترانزیستورهای آی سی SRAM ارسال می کند، که سپس جریان الکتریکی را به مدار متصل به تراشه می دهد.
آن الکتریسیته در مدار روی تراشه ذخیره می‌شود و هنگامی که برای مدت معینی (معمولاً کمتر از یک دهم ثانیه) در آنجا ذخیره شد، سپس از مدار خارج می‌شود و به مقصد بعدی ارسال می‌شود.
این چرخه تا زمانی که آی سی روشن باشد ادامه می یابد و وظیفه نگهداری داده ها در تراشه و پیگیری اطلاعات را بر عهده دارد.
این در سیستم های کامپیوتری بسیار مهم است، جایی که داده هایی که به طور منظم پردازش می شوند نیاز به ذخیره و ردیابی همیشه دارند.
چرا SRAM مهم است؟
همانطور که در بالا توضیح داده شد، SRAM در درجه اول برای ذخیره داده ها به طور موقت و پیگیری اطلاعاتی که در یک سیستم کامپیوتری پردازش می شوند استفاده می شود.
سیستم‌های رایانه‌ای همیشه داده‌ها را پردازش می‌کنند و بدون راهی برای پیگیری همه آنها، خیلی سریع خاموش می‌شوند.
اینجاست که SRAM وارد عمل می شود. وظیفه ذخیره سازی داده ها در رایانه در هنگام پردازش و پیگیری آن ها به طوری که به طور روان در سیستم جریان داشته باشد.
IC SRAM بخشی جدایی ناپذیر از هر سیستم کامپیوتری است که در آن برای حفظ جریان اطلاعات استفاده می شود.
همچنین برای ذخیره اطلاعات برای مدت زمان کوتاهی نیز استفاده می شود، تا زمانی که سیستم کامپیوتری به طور فعال آن اطلاعات را پردازش کند.
انواع آی سی SRAM
آی سی های SRAM همه یکسان نیستند. آنها بسته به پارامترهای مختلفی مانند نوع ترانزیستورهای مورد استفاده، عملکرد، مکانیسم کار و پیکربندی در میان سایر موارد در کلاس های مختلفی قرار می گیرند.
وقتی صحبت از عملکرد به میان می آید، باید به انواع اصلی آی سی های SRAM اشاره کنیم. اینها SRAM ناهمزمان و همزمان هستند.
-
آی سی SRAM ناهمزمان
این نوع SRAM دارای سه سیگنال ساعت است که تمام عملیات را هدایت می کند. آنها خواندن، نوشتن و ساعت هستند. در حالی که سیگنال ساعت وظیفه همگام سازی تمام عملیات را بر عهده دارد، سیگنال های خواندن و نوشتن وظیفه دارند داده ها را در آی سی SRAM نوشته یا خوانده شوند.
این نوع آی سی SRAM به دلیل توانایی پردازش سریع داده ها در برنامه هایی که دارای فرکانس بالایی از تغییرات داده ها هستند استفاده می شود.
-
آی سی SRAM همزمان
این نوع SRAM تنها از یک سیگنال ساعت استفاده می کند، اما دارای یک سیگنال فعال و همچنین یک سیگنال جداگانه نوشتن، فعال می باشد. این امر آن را قادر می سازد تا سریعتر از آی سی های SRAM ناهمزمان عمل کند، اما همچنین ساخت آن را پیچیده تر و گران تر می کند.
تفاوت بین SRAM و DRAM چیست؟
تفاوت اصلی بین این دو این است که SRAM نوعی حافظه غیر فرار است در حالی که DRAM فرار است.
این بدان معناست که در حالی که SRAM اطلاعات خود را حتی پس از حذف منبع تغذیه حفظ می کند، DRAM به محض قطع منبع تغذیه، اطلاعات خود را از دست می دهد.
از هر دو نوع حافظه در کاربردهای مختلف استفاده می شود. به عنوان مثال، SRAM ها در رایانه ها برای حافظه پنهان و حافظه اصلی استفاده می شوند، در حالی که DRAM ها برای حافظه ثانویه و ذخیره سازی مانند هارد دیسک ها و درایوهای فلش استفاده می شوند.
همچنین SRAM ها سریعتر و گرانتر از DRAM هستند.
چرا آی سی SRAM گران است؟
هنگام در نظر گرفتن هزینه یک آی سی SRAM، مهم است که به خاطر داشته باشید که دستگاه بسیار پیچیده ای است که وظیفه بسیار بیشتری از ذخیره سازی اطلاعات را بر عهده دارد.
در واقع یک آی سی SRAM وظیفه ذخیره، پردازش و انتشار اطلاعات را به یکباره بر عهده دارد.
این فناوری بسیار پیچیده و پیشرفته است، به همین دلیل است که آنها اغلب بسیار گران هستند.
مشخصات فنی آی سی SRAM
– ولتاژ: به برق تامین شده توسط دستگاه اشاره دارد. درجه ولتاژ یک آی سی SRAM معمولاً ۳.۳ ولت، ۵ ولت یا حتی بالاتر است.
– سرعت: اشاره به سرعت بازیابی اطلاعات از حافظه دارد. سرعت یک آی سی SRAM بر حسب نانوثانیه (ns) اندازه گیری می شود.
– حفظ داده ها: به این اشاره دارد که چه مدت می توان داده ها را بدون از دست دادن در حافظه ذخیره کرد. زمان نگهداری اطلاعات یک آی سی SRAM معمولاً بر حسب ساعت یا روز (مانند هارد دیسک) اندازه گیری می شود.
_ اندازه تراشه: به اندازه فیزیکی مدار مجتمع اشاره دارد.
– قابلیت اتصال: این اطلاعات نشان می دهد که آی سی چند پایه دارد. هرچه یک آی سی پین بیشتری داشته باشد، عملکرد بیشتری می تواند ارائه دهد.
_ خانواده منطقی: خانواده به گیت های منطقی استفاده شده در آی سی اطلاق می شود. خانواده های منطقی مختلفی وجود دارد، با این حال، رایج ترین آنها CMOS (نیمه هادی اکسید فلزی رایگان) است.
_ اندازه حافظه: چه مقدار داده را می توان در حافظه یک IC SRAM ذخیره کرد.
– نرخ داده: این مشخصات نشان می دهد که با چه سرعتی می توان اطلاعات را از حافظه IC SRAM بازیابی کرد.
_ دمای عملیاتی: دمای عملیاتی یک IC SRAM معمولاً بر حسب درجه سانتیگراد (درجه سانتیگراد) اندازه گیری می شود.
_ نوع بسته: انواع بسته بندی شامل DIP (بسته دوگانه در خط)، TSSOP (بسته طرح کوچک نازک) و SOIC (مدار مجتمع کوچک طرح کلی).
_ ویژگی های حرارتی: این اطلاعات نشان می دهد که دمای یک آی سی SRAM چگونه بر سرعت تأثیر می گذارد. هر چه دما بالاتر باشد سرعت کمتر می شود.
حاشیه نویز استاتیک در آی سی SRAM چیست؟
حاشیه نویز استاتیک یک آی سی SRAM معمولاً از منحنی انتقال ولتاژ با استفاده از اینورترهای جفت شده آی سی به دست می آید.
حاشیه نویز استاتیک یک آی سی SRAM معمولاً به صورت درصد بیان می شود و برابر است با تعداد بیت هایی (بایت) که می توانند در عرض یک ثانیه منتقل شوند.
زمان انتقال در آی سی SRAM چیست؟
زمان انتقال به عنوان مقدار زمان مورد نیاز برای عبور یک بیت داده از تمام مراحل داخل یک IC SRAM تعریف می شود.
این بیت داده در آن دوره زمانی در حافظه نوشته می شود، از حافظه خوانده می شود یا هر دو.
زمان انتقال بر اساس مدت زمانی که طول می کشد تا اطلاعات از یک مرحله به مرحله دیگر در یک IC SRAM منتقل شود تعیین می شود.
چه استانداردهای کیفیتی در آی سی های SRAM استفاده می شود؟
قبل از خرید یک آی سی SRAM از هر سازنده ای، اطمینان حاصل کنید که استاندارد کیفیت آن را تأیید کرده اید.
این استانداردها عبارتند از:
- DESC: این استاندارد حداقل مشخصات مورد نیاز توسط سازنده و صنعت را برای طبقه بندی خاصی به محصول تعریف می کند.
- ESD: این استانداردی است که مشخص می کند دستگاه باید در برابر تخلیه های الکترواستاتیک چه سطحی از محافظت داشته باشد.
- VCC: این استانداردی است که ولتاژی را که آی سی SRAM باید در آن کار کند را تعیین می کند.
- JEDEC: این استانداردی است که تست های خاصی را تعریف می کند که بر روی تمام آی سی های SRAM قبل از عرضه برای فروش انجام می شود.