内存的 3 种刷新方式
最后更新于 2016-05-03 01:59:00
众所周知，内存（Memory）是带电存储的，掉电就会丢失数据，所以需要刷新来保持数据。
原因
由于内存（Memory）以及缓存（Cache）都由相应的存储单元芯片DRAM和SRAM构成存储阵列，是一种半导体存储器件。并且，所有的数据都是逻辑 1 和 0 的组合。
至于 1 与 0 的输出，这源于存储单元芯片的基本结构：晶体管（场效应管）。其中，高低电平（1 和 0）的输出取决于源极电容上保存的电荷量，而电容上电荷的保持是需要一定电压维持的。所以一断电，电容上的电荷会全部消失，相应的数据也就会消失。
解决方案：刷新
解决的方法策略就是，在电容上电荷消失之前，对其刷新一次，让其保持原状态，即保证数据的正确存储。
一般有三种方式：
- 集中刷新 （单次耗费时间）
- 分散刷新 （刷新太过频繁）
- 异步刷新 （高效率，低时间消耗）
一般情况下，电容上的电荷可保持2ms，数据读写周期为0.5us，并且存储阵列的刷新均是按行刷新的。同时，内存刷新相当于一次数据的读写，消耗时间基本和读写周期相同。下面以128 行 ×128 行 ×8bit的存储阵列，即就是 16KB*8bit 的内存（Memory）为例，进行说明：
集中刷新
集中刷新的原理就是，快到 2ms 的时候，也就是电容上电荷即将消失时，停止一切读写状态，对内存进行所有行刷新，那么这样耗费的时间就是：
**刷新消耗时间：**128 行 ×0.5us=64us
这就相当于，在每过 2ms，就有 64us 刷新时间，这 64us 期间内存停止与外界的一切交互，这对数据读写效率的影响是巨大的。
特点：单次时间耗费巨大。
分散刷新
分散刷新的原理就是，每次读写操作完成之后，就刷新一行，这样相当于每次读写操作的时间翻倍0.5us(读写)+0.5us(刷新)。
**每行刷新间隔：**128 行 ×1us=128us
电容上的电荷可保持 2ms，但是分散刷新每隔 128us 就会刷新一次，这样显得太过频繁，在一定程度上影响了读写操作的效率。
特点：刷新太过频繁。
异步刷新
异步刷新的原理就是，既然电容上电荷可保持 2ms，那么就在几乎快到 2ms 的时候刷新。这样相当于每行只刷新一次，对读写操作的影响是最小的。
**行间刷新间隔：**2ms÷128 行=15.625us （取 15.5us）
> **每行 刷新间隔：**15.5us×128 行=1.984ms
可以看出，异步刷新事实上是改进了的分散刷新，分散刷新太过频繁，异步刷新将分散刷新的每行刷新间隔延长到几乎 2ms，保证数据不会丢失即可，极大的降低了刷新操作对读写过程的影响。
特点：刷新一次，保证数据正确性，同时最小化对读写操作的影响。
结语
这就是内存（Memory）以及缓存（Cache）需要带电存储数据的原因，以及保证数据存储正确性的解决策略：刷新操作，其 3 种方式的详细解释。