Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh (SRAM) là một loại bộ nhớ bán dẫn dễ bay hơi, hay gọi tắt là SRAM, được ứng dụng rộng rãi trong máy tính và các thiết bị điện tử. Bài viết này sẽ thảo luận về các đặc điểm, ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của SRAM.

Bài viết này sẽ trình bày chi tiết về lịch sử của SRAM, kiến ​​trúc hoạt động của nó và so sánh với các loại bộ nhớ khác để cung cấp cái nhìn tổng quan đầy đủ về công nghệ bộ nhớ đắt tiền nhưng tốc độ cao này.

SRAM là gì?

SRAM là viết tắt của Static Random Access Memory (Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh). Nó là một dạng bán dẫn. SRAM được sử dụng rộng rãi trong bộ vi xử lý , các ứng dụng điện toán thông thường và các thiết bị điện tử. SRAM là bộ nhớ dễ bay hơi, có nghĩa là dữ liệu được lưu trữ trong đó sẽ bị xóa sạch khi nguồn điện bị ngắt. SRAM được cấu tạo từ các mạch lật (flip-flop). Mỗi mạch gồm 4-6 transistor; khi một mạch lật lưu trữ một bit, nó sẽ giữ bit đó cho đến khi bit ngược lại được lưu trữ vào. Lịch sử của SRAM

Kỹ sư John Schmidt đã phát minh ra SRAM vào năm 1964 tại Fairchild Semiconductors. SRAM đầu tiên có 64 bit và sử dụng MOS kênh p. 

Intel đã phát hành chip SRAM 256-bit Intel 1101 đầu tiên vào năm 1969, năm năm sau khi nó được phát minh. Nhưng nó sử dụng kiến ​​trúc Schottky TTL (Transistor-Transistor-Logic) để chế tạo. 

Các chip SRAM đời đầu được sản xuất bằng nhựa gốm. Nhưng ngày nay, SRAM được tích hợp trực tiếp vào CPU để xử lý nhanh hơn và hiệu quả hơn.

Đặc trưng

• Dữ liệu được lưu giữ tĩnh: Dữ liệu được lưu trữ tĩnh trong SRAM và không cần phải làm mới như DRAM.
• Đây là một loại bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên: SRAM là một loại bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên là loại bộ nhớ cho phép truy cập dữ liệu (đọc/ghi) một cách ngẫu nhiên (nghĩa là có thể truy cập bất kỳ vị trí bộ nhớ nào), bất kể vị trí bộ nhớ nào đã được truy cập trước đó.
• Nó sử dụng mạch lật (flip-flop) để lưu trữ dữ liệu:  Nó sử dụng các mạch lật để lưu trữ các bit. Mỗi mạch lật được cấu tạo từ 4-6 transistor.
• Nó được sử dụng như bộ nhớ đệm trong CPU:  SRAM được sử dụng làm bộ nhớ đệm cho CPU vì chúng nhanh hơn và lưu trữ dữ liệu tĩnh.

Thuận lợi

• Việc truy cập và thực hiện các thao tác như đọc và ghi sẽ nhanh hơn.
• Dữ liệu có thể được truy cập một cách ngẫu nhiên.
• Nó được sử dụng như bộ nhớ đệm.
• Nó không cần phải làm mới vì dữ liệu được lưu trữ tĩnh.
• Nó có mức tiêu thụ điện năng trung bình. Nó cần ít điện năng hơn so với DRAM.

Nhược điểm

• Nó đắt tiền.
• Nó có tính chất dễ bay hơi, tức là dữ liệu sẽ bị mất khi bộ nhớ không được cấp nguồn.
• Nó có dung lượng lưu trữ thấp.
• Không thể làm mới chương trình.
• Nó có thiết kế phức tạp hơn và kích thước cũng lớn hơn so với DRAM .
• Nó làm giảm mật độ bộ nhớ.

Ví dụ về SRAM

1. Bộ nhớ đệm:

1. Bộ nhớ đệm L1, L2 và L3 trong CPU
2. Bộ nhớ đệm trong GPU

2. Đăng ký các tập tin trong bộ vi xử lý

3. Dung lượng bộ nhớ nhỏ trong vi điều khiển

Kiến trúc hoạt động của bộ nhớ SRAM một bit

Một ô nhớ SRAM một bit thường bao gồm sáu bóng bán dẫn được sắp xếp theo một cấu hình cụ thể. Dưới đây là giải thích cơ bản về các thành phần và hoạt động của nó:

Thành phần lưu trữ cốt lõi:

• Hai mạch nghịch đảo ghép chéo (tổng cộng 4 transistor)
• Chúng tạo thành một chốt có thể lưu trữ giá trị 0 hoặc 1.

Các bóng bán dẫn truy cập:

• Hai bóng bán dẫn bổ sung
• Được sử dụng để đọc hoặc ghi dữ liệu vào ô nhớ.

Đường bit:

• Hai dòng (BL và BL')
• Được sử dụng để đọc và ghi dữ liệu.

Dòng chữ:

• Một dòng (WL)
• Được sử dụng để kích hoạt các bóng bán dẫn truy cập.

Hoạt động:

• Cách ghi: Giá trị mong muốn được đặt vào các đường bit, và đường từ được kích hoạt.
• Để đọc: Dòng từ được kích hoạt, và giá trị được lưu trữ sẽ ảnh hưởng đến các dòng bit.

Kết luận

Loại bộ nhớ bán dẫn dễ bay hơi nhất hiện có trong mọi thiết bị điện toán và điện tử được gọi là SRAM, hay Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh. John Schmidt đã phát minh ra SRAM vào năm 1964. Flip-flop có từ 4 đến 6 transistor lưu trữ dữ liệu tĩnh trong một ô nhớ và do đó không cần chu kỳ làm mới để giữ dữ liệu. Các đặc tính chính của SRAM là thời gian truy cập nhanh hơn, cung cấp khả năng truy cập dữ liệu ngẫu nhiên và sử dụng bộ nhớ cache của CPU.

Tuy nhiên, đồng thời, trong khi SRAM có ưu điểm về tốc độ và tiết kiệm năng lượng hơn cả DRAM, thì nhược điểm của việc sử dụng nó là chi phí cao hơn, dung lượng lưu trữ thấp hơn và tính dễ bay hơi. Nó được ứng dụng trong bộ nhớ cache của CPU, bộ nhớ cache của GPU, các tệp thanh ghi của bộ vi xử lý và bộ vi điều khiển. Một kiến ​​trúc tiêu chuẩn trong SRAM sẽ chứa sáu bóng bán dẫn, tạo thành một ô lưu trữ với các bóng bán dẫn truy cập và các đường bit/word cho các hoạt động đọc/ghi.