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Dynamic Random Access Memory
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In den nebenstehenden Bildern ist für einen asynchronen und einen synchronen DRAM jeweils ein Lesezugriff im sogenannten Burst-Modus dargestellt, wie er beim BEDO-DRAM zum Einsatz kommt. Das charakteristische Element eines Burst-Zugriffs (beim Lesen oder Schreiben) ist die unmittelbare Aufeinanderfolge der Daten (Data1, …, Data4). Die Daten gehören zur gleichen Zeile des Zellenfeldes, besitzen dadurch die gleiche Zeilenadresse (englisch row), aber unterschiedliche Spaltenadressen (Col1, …, Col4). Die benötigte Zeitdauer für die Bereitstellung des nächsten Datenbits innerhalb des Bursts ist sehr gering verglichen mit der Zeitdauer für die Bereitstellung des ersten Datenbits gemessen ab der Aktivierung der Zeile.
Während bei asynchronen DRAMs noch alle Spaltenadressen innerhalb des Bursts angegeben werden mussten (Col1, …, Col4), wird bei synchronen DRAMs (SDR, DDR) nur noch die Startadresse angegeben. Die für den restlichen Burst benötigten Spaltenadressen werden danach durch einen internen Zähler erzeugt.
Die hohe Datenrate innerhalb eines Bursts erklärt sich dadurch, dass innerhalb eines Bursts nur noch lesend (oder schreibend) auf die Leseverstärker zugegriffen werden muss. Die aus 2 CMOS-Invertern (4 Transistoren) aufgebauten Leseverstärker entsprechen dem Grundaufbau der Zelle eines statischen RAMs (vgl. nebenstehende Diagramme). Zur Bereitstellung des nächsten Burst-Datenbits ist somit lediglich die Spaltenadresse zu dekodieren und die entsprechende Spaltenauswahlleitung zu aktivieren (diese korrespondiert mit den Anschlussleitungen zum Gate-Anschluss der Transistoren M5 und M6 einer SRAM-Zelle).
Refresh
Die in kurzen Zeitabständen notwendige Wiederauffrischung (von engl. refresh, dt. „auffrischen“) des Speicherinhalts wird allgemein mit dem englischen Terminus Refresh bezeichnet. Die Notwendigkeit ergibt sich aus dem Auftreten unerwünschter Leckströme, welche die in den Kondensatoren gespeicherte Ladungsmenge verändern. Die Leckströme haben eine exponentielle Temperaturabhängigkeit: Die Zeit, nach der der Inhalt einer Speicherzelle nicht mehr korrekt bewertet werden kann (retention time), halbiert sich jeweils bei einer Temperaturerhöhung um 15 bis 20 K. Kommerziell erhältliche DRAMs besitzen meist eine vorgeschriebene Refresh-Periode von 32 ms oder 64 ms.
Technisch sind dazu im Speicherchip die primären Leseverstärker (siehe Abbildung oben) mit der Funktion eines Latch-Registers ausgestattet. Sie sind als SRAM-Zellen ausgeführt, also als Flip-Flops. Wenn eine bestimmte Zeile (englisch page, dt. Seite) ausgewählt wurde, wird die gesamte Zeile in die Latches des Leseverstärkers kopiert. Da die Ausgänge des Verstärkers gleichzeitig auch mit dessen Eingängen verbunden sind, werden die verstärkten Signale direkt wieder in die dynamischen Speicherzellen der ausgewählten Zeile zurückgeschrieben, sie sind damit aufgefrischt.
Es gibt verschiedene Verfahren dieser Refresh-Steuerung:
RAS-only-Refresh
Diese Methode beruht auf der Tatsache, dass das Aktivieren einer Zeile automatisch mit einer Bewertung und einem Rückschreiben des Zellinhaltes verbunden ist. Zu diesem Zweck muss der Speichercontroller extern die Zeilenadresse der aufzufrischenden Zeile anlegen und über die Steuersignale eine Aktivierung der Zeile bewirken (vgl. Diagramm zum RAS-only-Refresh beim EDO-DRAM).
CAS-before-RAS-Refresh
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