动态随机存取存储器刷新周期

1. 我们先从最基础的概念开始。您已经知道了动态随机存取存储器 的基本单元结构，它是一个由一个晶体管和一个电容构成的电路。电容用来存储电荷，电荷的有无（电压的高低）代表数据“1”或“0”。晶体管则像一个开关，控制对电容的读写。

2. 关键问题在于，这个存储电荷的电容器非常微小。它并非理想的绝缘体，电荷会通过电容本身的漏电以及晶体管的轻微漏电流，在几毫秒到几十毫秒内逐渐流失。如果电荷流失，存储的数据“1”就会变成“0”，从而导致数据错误或丢失。这是DRAM被称为“动态”存储器的根本原因。

3. 为了防止数据因电荷流失而丢失，必须在外界电路的控制下，定期、主动地读出每个存储单元里的数据，然后根据读出的值是“1”还是“0”，重新向电容充满电荷（或放空电荷），把数据“重写”一次。这个过程就叫做“刷新”。

4. 刷新周期，就是定义这个“定期”操作的时间间隔标准。它是一个关键的性能和可靠性参数，通常用时间单位（如毫秒， ms）来表示。例如，一个标准的DDR4 DRAM芯片，其刷新周期通常是64毫秒。这意味着，存储阵列中的每一个比特（Bit），都必须在64毫秒之内至少被刷新一次，否则数据就有丢失的风险。

5. 刷新的具体执行方式，通常是按“行”进行的。DRAM内部的组织结构就像一个巨大的表格，由行和列组成。刷新操作的单位是“行”。在一次刷新命令中，会选中一行，将该行所有存储单元的电容状态读出并放大，然后立即写回，从而完成整行所有比特的刷新。

6. 刷新周期决定了刷新操作的频率。对于一颗有8192行的DRAM芯片，要在64毫秒内刷新完所有行，就需要每隔 64ms / 8192行 ≈ 7.8微秒 就发起一次自动刷新命令。这个7.8微秒的间隔，被称为“刷新命令间隔”。

7. 刷新操作会对DRAM性能产生影响。因为在刷新一行时，该行正在进行内部的数据恢复操作，在这段时间内（通常是几十纳秒），存储器无法响应处理器的正常读写请求，会造成短暂的访问延迟。大量的、密集的刷新操作会降低DRAM的有效带宽。

8. 为了平衡数据可靠性与系统性能，工程师们设计了不同的刷新模式。除了标准的自动刷新（按照固定时间间隔，由内存控制器定时发起）外，还有自刷新（在系统进入低功耗状态时，由DRAM芯片自己内部电路控制刷新，以极低功耗维持数据）等。

9. 更先进的技术如刷新管理，尝试智能地优化刷新过程。例如，“智能刷新”或“按需刷新”技术，会监测存储单元的温度或电荷保持特性，因为在高温下电荷流失更快。系统可能会在高温时提高刷新频率（缩短实际生效的刷新周期），而在低温时降低刷新频率，以此在保证数据安全的前提下提升整体性能、降低功耗。