So verstehen Sie PSDRAM (Pseudo Static RAM)

Viele Leute, die sich mit Computerhardware beschäftigen, kennen wahrscheinlich RAM, wissen aber vielleicht nicht, dass es sich dabei eigentlich um eine Art DRAM handelt. Ihr PC verfügt tatsächlich auch über SRAM. Es gibt zahlreiche Unterschiede zwischen diesen beiden, aber aus praktischer Sicht geht es hauptsächlich darum, dass DRAM die kostengünstige Option mit größeren Kapazitäten ist und SRAM die schnelle Option für Caches. Wenn man es einmal weiß, ist es verständlich, kann aber auf den ersten Blick etwas verwirrend sein.

SRAM ist deutlich teurer und schneller. Deshalb wird es meist als CPU-Cache verwendet – es versorgt den Prozessor blitzschnell mit Daten. DRAM hingegen wird als Hauptspeicher verwendet, da es günstig ist und sich leicht skalieren lässt. Wer schon einmal einen Blick ins Innere seines Laptops oder Desktop-PCs geworfen hat, wird feststellen, dass die RAM-Module im Grunde nur große DRAM-Riegel sind. SRAM hingegen ist schneller, aber teurer und daher etwas versteckter, hauptsächlich in der internen Cache-Hierarchie der CPU.

Erklärung der Namen

SRAM steht für Static RAM und DRAM für Dynamic RAM. Dieser Unterschied zwischen „statisch“ und „dynamisch“ verwirrt viele. SRAM-Zellen benötigen grundsätzlich keine regelmäßige Wartung – sie speichern Daten, solange Strom anliegt, ohne dass eine Aktualisierung erforderlich ist. DRAM hingegen ist etwas anspruchsvoller – es muss ständig aufgeladen werden, um die Daten zu erhalten, sonst werden sie gelöscht. Klingt einfach, aber der Teufel steckt im Detail.

Der Clou: Der Speichercontroller der CPU erledigt dies im Hintergrund, sodass Sie es nicht bemerken. DRAM-Module benötigen einen regelmäßigen „Aktualisierungszyklus“, in dem sie dieselben Daten lesen und neu schreiben, damit sie nicht verloren gehen – stellen Sie sich das so vor, als würden Sie Ihrem RAM von Zeit zu Zeit ein kleines Backup geben. SRAM-Zellen sind von diesem Ladungsverlust nicht betroffen und bleiben daher stabil, ohne dass diese Aktualisierungsbefehle erforderlich sind. Das macht SRAM so schnell, aber leider ist es auch teuer und klein.

Das Beste aus beiden Welten?

Schon mal von PSDRAM gehört ? Es ist die Abkürzung für Pseudo-Static RAM und eine Art Hybrid – basierend auf DRAM-Technologie, aber so konzipiert, dass es wie SRAM funktioniert. Die Idee dahinter ist, die Komplexität zu reduzieren. PSDRAM nutzt daher interne Schaltkreise, um sich automatisch zu aktualisieren, ohne dass die CPU dies wirklich verwalten muss. Dadurch ist es günstiger als reines SRAM, aber trotzdem verdammt schnell.

Der Haken? Da sich das System transparent aktualisiert, kann es manchmal zu etwas höheren Latenzen kommen. Wenn das System beispielsweise direkt während der Aktualisierung Daten anfordert, kann es etwas länger dauern – etwas seltsam, aber so funktioniert es nun einmal. Es wird nicht in normalen Computern verwendet, sondern eher in speziellen Anwendungen wie Automobilsystemen, Industriesteuerungen oder FPGA-Setups, bei denen einfaches Design wichtiger ist als reine Geschwindigkeit.

Abschluss

Alles in allem versucht PSDRAM, die Mittelklasse zu sein – es hat die gleiche Geschwindigkeit wie SRAM, ist aber dank seiner Auto-Refresh-Schaltung so günstig wie DRAM. Ehrlich gesagt ist es in Standard-PCs jedoch nicht üblich, vor allem, weil es in typischen Setups keinen großen Vorteil gegenüber der Verwendung von einfachem DRAM oder SRAM bietet. Wenn Sie an eingebetteten Systemen, Automobilen oder FPGA-Projekten basteln, könnte es ab und zu auftauchen. Ansonsten ist es meist ein Nischenthema.

Ich bin mir nicht sicher, warum es nicht beliebter ist – wahrscheinlich liegt es daran, dass die moderne DRAM-Technologie immer besser wird und SRAM für alles außer den anspruchsvollsten Caches zu teuer bleibt. Wenn Sie PSDRAM in Ihr Projekt oder System integrieren, hilft Ihnen die Kenntnis der Grundlagen, das Verhalten zu verstehen, insbesondere bei gelegentlich auftretenden Latenzen.

Zusammenfassung

• RAM = wichtiger, oft missverstandener Teil von Computern
• SRAM: schnell, teuer, wird als Cache verwendet
• DRAM: günstiger Hauptsystemspeicher mit großer Kapazität
• PSDRAM: Hybrider, automatisch aktualisierender DRAM, der SRAM nachahmt
• Heute hauptsächlich in der Industrie oder Spezialhardware

Zusammenfassung

Hoffentlich klärt dies die RAM-Verwirrung etwas auf. Pseudostatischer RAM ist vielleicht nicht überall zu finden, aber er ist ein interessanter Workaround für spezielle Anwendungsfälle, bei denen es auf Einfachheit und Geschwindigkeit ankommt, ohne dabei das Budget zu sprengen. In manchen Setups ist er etwas eigenartig, aber er erfüllt seinen Zweck. Hoffentlich hilft er jemandem, ein besseres Gefühl dafür zu bekommen, wie RAM hinter den Kulissen funktioniert.