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メモリが遅いのは？

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投稿者投稿内容
H2
ぬし
会議室デビュー日: 2001/09/06
投稿数: 586
お住まい・勤務地: 港
投稿日時: 2001-10-03 23:00
一般的にメインメモリで使われるDRAMはキャッシュ等で使われるSRAMよりも読み込み・書き込みが遅いといわれています。なぜですか？

自分なりに考えたのは：
１．DRAMの場合コンデンサーを充電・放電するのに時間がかかるためLatch・Flip Flopを使ったSRAMの方が読み書きが早い。
２．DRAMのほうが普通容量が多いため、アクセスに時間がかかる（ランダムアクセスというのはメモリ容量によって遅くなったりするのですか？）

ですが、いまいちすっきりしません。どなたか知っている方がいましたら教えていただけないでしょうか。
ひぐち おさむ
大ベテラン
会議室デビュー日: 2001/07/26
投稿数: 108
お住まい・勤務地: 東京都在住
投稿日時: 2001-10-04 19:18
H2さん、こんばんは。
学生時代もハードウェアのエンジニア時代も、ぜんぜんまじめでなかったので、いんちきかもしれないですけど……いくつか思いついた理由を書き並べますね。

1) センスアンプの動作時間
DRAMは読み出すアドレスが確定してから、該当するアドレスのセルのコンデンサの電荷をセンスアンプで増幅しますよね。弱い電荷を増幅するので、フリップフロップで常に状態が安定しているSRAMに比べると、出力が安定するまでの時間がたいへん長いはず。
2) リフレッシュやプリジャージのオーバーヘッド
DRAM はリークでコンデンサが徐々に放電するので、ご存知のとおりリフレッシュが必要ですね。また、データを読み出したときはコンデンサを一気に放電させてしまうので、書き戻す作業が必要。この間外からは使えないわけで、このオーバーヘッドがある。
3) RAS/CASによるアドレスのマルチプレクシング
SRAM はふつうアドレスのビット数分のアドレス線が用意されてますけど、DRAMはその半分（ぐらい）の本数でRowアドレスとColumnアドレスを順に指定してアドレスを確定しますから、アドレス指定にかかる時間が長い。

ってなところでしょうか。
2) はいろいろと回避策がありますけど、1) は決定的な差ではないかと。

と、ここまで書いて、ふと思ったんですが、RAS/CASじゃなくてフルアドレス一気に指定するDRAMはなぜないんだろう。SRAMだって、中のセルはRowとColumnで指定してるはずなのに。

どなたか、詳しい方いらっしゃいませんか？
_________________
ひぐち おさむ
[Disclaimer] この書き込みは私個人の見解を記述したものです。私が所属・関与する法人・団体の意見を代表・代弁するものではありません。
H2
ぬし
会議室デビュー日: 2001/09/06
投稿数: 586
お住まい・勤務地: 港
投稿日時: 2001-10-05 08:15
ひぐちさんありがとうございます。
引用:

ひぐち　おさむさんの書き込み (2001-10-04 19:18) より:
1) センスアンプの動作時間
DRAMは読み出すアドレスが確定してから、該当するアドレスのセルのコンデンサの電荷をセンスアンプで増幅しますよね。弱い電荷を増幅するので、フリップフロップで常に状態が安定しているSRAMに比べると、出力が安定するまでの時間がたいへん長いはず。
2) リフレッシュやプリジャージのオーバーヘッド
DRAM はリークでコンデンサが徐々に放電するので、ご存知のとおりリフレッシュが必要ですね。また、データを読み出したときはコンデンサを一気に放電させてしまうので、書き戻す作業が必要。この間外からは使えないわけで、このオーバーヘッドがある。
3) RAS/CASによるアドレスのマルチプレクシング
SRAM はふつうアドレスのビット数分のアドレス線が用意されてますけど、DRAMはその半分（ぐらい）の本数でRowアドレスとColumnアドレスを順に指定してアドレスを確定しますから、アドレス指定にかかる時間が長い。


なるほど、納得ですね。授業では「少ないトランジスタで作るDRAMの方がサイズ的に効率的だかフリップフロップで作るSRAMより遅い。」と説明されたのですが、どうしてコンデンサーは遅いんだろう・・・と思ってたわけです。とってもやくに立ちました。

引用:

ひぐち　おさむさんの書き込み (2001-10-04 19:18) より:

と、ここまで書いて、ふと思ったんですが、RAS/CASじゃなくてフルアドレス一気に指定するDRAMはなぜないんだろう。SRAMだって、中のセルはRowとColumnで指定してるはずなのに。

いくつか理由があるそうですが、主な理由はアドレス線を減らすためだそうです。Rowが決まっていればColumnを変えるだけで別のビットにアクセルできるため、同じRow内のビットアクセスでは半分のアドレス線でビットアクセスできるというのがメリットだそうです。
ひぐち おさむ
大ベテラン
会議室デビュー日: 2001/07/26
投稿数: 108
お住まい・勤務地: 東京都在住
投稿日時: 2001-10-05 09:44
どもども。

引用:

引用:

ひぐち　おさむさんの書き込み (2001-10-04 19:18) より:

と、ここまで書いて、ふと思ったんですが、RAS/CASじゃなくてフルアドレス一気に指定するDRAMはなぜないんだろう。SRAMだって、中のセルはRowとColumnで指定してるはずなのに。

いくつか理由があるそうですが、主な理由はアドレス線を減らすためだそうです。Rowが決まっていればColumnを変えるだけで別のビットにアクセルできるため、同じRow内のビットアクセスでは半分のアドレス線でビットアクセスできるというのがメリットだそうです。

そう。それはそうなんですけどね。
あのあと気になってちょっと Google 様にお伺いを立ててみたら、おもしろいものを見つけました。Samsung の半導体メモリ専門家がレクチャーで使ったスライドらしいのですが、
http://www.cs.berkeley.edu/~pattrsn/294/LEC9/lec.html
のメモの中に "A DRAM without a muxing scheme could have the same performance as an SRAM. " とあります。muxing っていうのは multiplexing を略した jargon らしいのですが、「DRAM もマルチプレクシングを使わなければ SRAM 並みのパフォーマンスを出せる可能性がある」ってことです。
これが本当だとすると、配線の引き回しを犠牲にしてもパフォーマンスを追及するというパッケージングがあってもよさそうなものですけどね。なぜないんだろう。
_________________
ひぐち おさむ
[Disclaimer] この書き込みは私個人の見解を記述したものです。私が所属・関与する法人・団体の意見を代表・代弁するものではありません。
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