Se a RAM do computador não fosse volátil como outros armazenamentos persistentes, não haveria tempo de inicialização. Então, por que não é possível ter um módulo ram não volátil? Obrigado.
Essa pergunta merece uma resposta completa, mas acho que a memória não volátil é muito mais lenta.
precisa saber é o seguinte
12
O que fez você pensar que não tem que ser volátil ?? Não foi há 40 anos.
Daniel R Hicks
20
A RAM é volátil, não porque precisa ser volátil, é porque a tecnologia usada é volátil.
Alvin Wong
8
@jhocking porque nenhuma tecnologia não volátil de desempenho comparável está disponível.
Dan Neely
2
Suponha que eu pergunte isso daqui a dois anos: Por que você não consegue se lembrar qual era o último sabor de refrigerante que você bebeu antes de fazer essa pergunta?
precisa saber é o seguinte
Respostas:
113
Quando a maioria das pessoas lê ou ouve "RAM", pensa no seguinte:
Na verdade, eles são feitos de chips DRAM, e é controverso se o DRAM é um tipo de RAM. (Antes, era RAM "real", mas a tecnologia havia mudado e é mais uma crença religiosa, seja RAM ou não, veja a discussão nos comentários.)
RAM é um termo amplo. Significa "memória de acesso aleatório", que é qualquer tipo de memória que pode ser acessada em qualquer ordem (onde por "acessado" quero dizer leitura ou escrita, mas alguns tipos de RAM podem ser somente leitura).
Por exemplo, o HDD não é uma memória de acesso aleatório, porque quando você tenta ler dois bits que não são adjacentes (ou você os lê na ordem inversa por qualquer motivo), você precisa esperar que os pratos girem e o cabeçalho mover. Somente bits seqüenciais podem ser lidos sem operações adicionais no meio. É também por isso que a DRAM pode ser considerada não RAM - é lida em blocos.
Existem muitos tipos de memória de acesso aleatório. Alguns deles não são voláteis e também existem somente leitura, por exemplo, ROM. Portanto, existe RAM não volátil.
Por que não usamos? A velocidade não é o maior problema, por exemplo, a memória NOR Flash pode ser lida tão rápido quanto a DRAM (pelo menos é o que a Wikipedia diz, mas sem citação). As velocidades de gravação são piores, mas a questão mais importante é:
Por causa da arquitetura interna da memória não volátil, eles precisam se desgastar. O número de ciclos de gravação e exclusão é limitado a 100.000-1.000.000. Parece um grande número e geralmente é suficiente para armazenamento não volátil (os pendrives não quebram com tanta frequência, certo?), Mas é um problema que já precisava ser resolvido em unidades SSD. A RAM é gravada com muito mais frequência do que as unidades SSD, portanto, seria mais propenso a desgaste.
A DRAM não se desgasta, é rápida e relativamente barata. SRAM é ainda mais rápido, mas também é mais caro. No momento, ele é usado em CPUs para armazenamento em cache. (e é verdadeiramente RAM sem qualquer dúvida;))
+1 por estar com 0,1% das pessoas que afirmam corretamente a ROM também é RAM! (afirmando D-RAM não é RAM é um pouco extremo embora ...)
jlliagre
11
Mas as unidades de disco originais foram chamadas de "RAM" (já que a outra alternativa era a fita). Se a história determinar precedência, o DASD (o que você chama de HDD) é definitivamente RAM.
Daniel R Hicks
18
@DanielRHicks Isso é interessante. Talvez "RAMiness" não seja binário: a DRAM é menos aleatória que a SRAM, os HDDs são menos aleatórios que a DRAM e assim por diante.
precisa saber é o seguinte
11
se você chamar acesso aleatório a qualquer memória em que o acesso a um ponto aleatório leve apenas O(1)tempo em termos de tamanho, independentemente do estado atual, então DRAM é acesso aleatório, um disco rígido terá acesso no O(#tracks+rotation_time)qual varia de tamanho
catraca
8
Creio que "RAM" (não consigo encontrar uma boa referência) derivou da oposição à memória seqüencial (fita magnética ou de papel; linhas de retardo de mercúrio) que só podiam ser acessadas em ordem. Enquanto isso, encontrei uma digressão nos termos de "RAM" em outros idiomas: smo.uhi.ac.uk/~oduibhin/tearmai/etymology.htm, que enfatizam diferentes aspectos da diferença de RAM / ROM.
Pjc50
141
No fundo, é devido à física.
Qualquer memória não volátil deve armazenar seus bits em dois estados que possuem uma grande barreira de energia entre eles, caso contrário, a menor influência mudaria o bit. Mas, ao escrever para essa memória, precisamos superar ativamente essa barreira energética.
O designer tem bastante liberdade para estabelecer essas barreiras energéticas. Defina-o baixo 0 . 1e você terá uma memória que pode ser reescrita muito sem gerar muito calor: rápido e volátil. Defina a barreira de energia alta 0 | 1e os bits permanecerão colocados quase para sempre, ou até você gastar energia séria.
A DRAM usa pequenos capacitores que vazam. Capacitores maiores vazariam menos, seriam menos voláteis, mas levariam mais tempo para carregar.
O flash usa elétrons que são disparados em alta tensão em um isolador. A barreira de energia é tão alta que você não pode eliminá-los de maneira controlada; a única maneira é limpar um bloco inteiro de bits.
Ótima resposta! Você realmente respondeu o porquê disso e de uma maneira fácil de entender.
Synetech
10
A resposta aceita na verdade não responde à pergunta, enquanto essa responde.
Mark Adler
1
Você provavelmente evita mencionar isso porque é muito "profundo na física", mas eu gostaria de dizer que a barreira é menos sobre energia do que entropia . A SRAM possui capacitores ainda menores que o DRAM e ainda não vaza, porque usa transistores de efeito de campo em vez de resistores - que, vagamente falando, ignoram a interferência do ruído térmico através de um limite de tensão fornecido externamente. Apenas alguns dados encolherão no futuro, chegaremos a outro tipo de interferência - tunelamento quântico - onde uma barreira de energia real será a única maneira de preservar as informações clássicas.
usar o seguinte comando
@leftaroundabout: SRAM não possui capacitores, exceto parasitas e talvez alguns projetos de pesquisa.
MSalters
1
@leftaroundabout: nem a SRAM nem a DRAM podem armazenar um pouco por um longo período de tempo sem alguma forma de atualizar esse bit (transformando 0,2 em um zero nítido). A SRAM faz isso continuamente, enquanto a DRAM faz isso em um ciclo de reescrita.
MSalters
23
Deve-se notar que a primeira "loja principal" comumente usada em computadores foi o "núcleo" - pequenos toróides de material de ferrita dispostos em uma matriz, com fios passando por eles em três direções.
Para escrever 1, você enviaria pulsos de força iguais através dos fios X e Y correspondentes, para "inverter" o núcleo. (Para escrever um zero, você não faria isso.) Você precisaria apagar o local antes de escrever.
Para ler, você tenta escrever 1 e ver se um pulso correspondente foi gerado no fio "sensor" - nesse caso, o local costumava ser zero. Então, é claro, você teria que escrever os dados de volta, já que os apagara.
(Esta é uma descrição ligeiramente simplificada, é claro.)
Mas o material não era volátil. Você pode desligar o computador, iniciá-lo uma semana depois e os dados ainda estarão lá. E definitivamente era "RAM".
(Antes do "núcleo", a maioria dos computadores operava diretamente a partir de um "tambor" magnético, com apenas alguns registros de memória da CPU e algumas coisas usadas, como CRTs de armazenamento.)
Portanto, a resposta sobre por que a RAM (em sua forma atual e mais comum) é volátil é simplesmente que essa forma é barata e rápida. (Curiosamente, a Intel foi a primeira líder no desenvolvimento de RAM de semicondutores e só entrou no negócio de CPU para gerar um mercado para sua RAM.)
Os computadores baseados em núcleo eram normalmente projetados para que, após uma falha inesperada de energia, eles pudessem (quando a energia fosse reaplicada) retomar a operação de onde pararam? Minha suposição seria que, se alguém executasse um procedimento de "desligamento", um sistema poderia salvar tudo de interesse no núcleo e começar a executar NOPs até que a energia fosse removida; se alguém usasse o procedimento adequado ao reiniciar, poderia restaurar o estado do sistema. Você sabe se os sistemas normalmente tinham um meio de acionar autonomamente um procedimento de desligamento se a energia externa fosse perdida? Se um sistema baseado em núcleos fosse ...
supercat
... para parar de funcionar devido a falta de energia e não tive a chance de concluir nenhuma operação que estivesse em andamento antes que a energia se perdesse completamente, eu esperaria que qualquer unidade de memória que estivesse sendo usada fosse perdida; além disso, como eu esperava que os contadores de programas, sequenciadores etc. não fossem mantidos na memória principal, o conteúdo deles também seria perdido.
Supercat #
@supercat - Havia uma grande variedade de designs. Principalmente, o esforço estava voltado para manter a integridade do sistema de arquivos; portanto, a recuperação de falhas provavelmente tentaria encontrar operações de arquivos em andamento e concluí-las. Mas lembro que era bastante comum detectar uma falha de energia e esconder os registros da CPU.
Daniel R Hicks
Se a memória estiver sendo usada como um sistema de arquivos, eu esperaria que o código garantisse que ele estivesse sempre em um estado válido, de forma que qualquer operação interrompida pudesse ser revertida ou executada até a conclusão. Por outro lado, pelo que entendi, a memória principal costumava ser usada não porque não era volátil, mas porque era mais barata do que qualquer outra alternativa, por isso estou curioso até que ponto os designers aproveitaram a não-volatilidade ou simplesmente a ignoraram. .
Supercat
@supercat - Eles se aproveitavam disso com frequência (e, portanto, por exemplo, os sistemas de arquivos eram menos robustos do que se gostaria para a RAM volátil). Não que fosse um grande "ponto de venda", mas estava lá, então por que não?
Daniel R Hicks
18
A DRAM é rápida, pode ser construída de forma barata a densidades extremamente altas (baixo $ / MB e cm 2 / MB), mas perde seu estado, a menos que seja atualizada com muita frequência. Seu tamanho muito pequeno faz parte do problema; elétrons vazam através de paredes finas.
A SRAM é muito rápida, menos barata (alta em $ / MB) e menos densa, e não requer atualização, mas perde seu estado quando a energia é cortada. A construção SRAM é usada para "NVRAM", que é RAM conectada a uma bateria pequena. Eu tenho alguns cartuchos da Sega e Nintendo que têm décadas de salvamento armazenados na NVRAM.
A EEPROM (geralmente na forma de "Flash") é não volátil, lenta para escrever, mas barata e densa.
A FRAM (RAM ferroelétrica) é uma das tecnologias de armazenamento de nova geração que está disponível e faz o que você deseja: rápido, barato, não volátil ... mas ainda não denso. Você pode obter um microcontrolador de TI que o utilize e ofereça o comportamento desejado. Cortar a energia e restaurá-lo permite que você retome de onde parou. Mas ele tem apenas 64kbytes do material. Ou você pode obter uma FRAM serial de 2Mbit .
A tecnologia "Memristor" está sendo pesquisada para fornecer propriedades semelhantes à FRAM, mas ainda não é realmente um produto comercial.
Editar : observe que, se você tiver um sistema persistente de RAM, precisará descobrir como aplicar atualizações enquanto estiver em execução ou aceitar a necessidade de uma reinicialização ocasional sem perder todo o seu trabalho. Havia um número de PDAs pré-smartphone que armazenavam todos os dados na NVRAM, proporcionando a ativação instantânea e a perda instantânea potencial de todos os seus dados se a bateria descarregasse.
Yay tecnologia de memristores, levará pelo menos 10 anos ou mais antes de vermos produtos interessantes baseados nesses "novos" dispositivos. Mas eles devem oferecer uma tonelada de promessas para implementações de memória.
Chris O
DRUM é rápido, mas não muito denso, e o custo por personagem é alto. (O que ?? mente DRAM ??? Nunca.)
Daniel R Hicks
1
NVRAM não é o mesmo que SRAM com bateria. A NVRAM possui um capacitor por bit que pode ser suficientemente isolado para que qualquer carga não vaze, mas também possa ser detectada e programada. A estrutura da célula de bits é bastante grande e, em algumas tecnologias, envolveu etapas mais exóticas, portanto a NVRAM é uma tecnologia de baixo custo e alta densidade. Mas também possui uma vida útil de armazenamento muito longa. O CMOS SRAM consome muito pouca energia quando está ocioso e, portanto, o backup com uma bateria é econômico. O dispositivo PC "CMOS", outrora comum, é um exemplo.
RBerteig
1
O conjunto de baterias SRAM + não é uma NVRAM verdadeira. NVRAM verdadeira construída na EEPROM.
user539484
@RBerteig: Meu entendimento é que uma NVRAM é o casamento de uma SRAM com uma loja não volátil e um meio de armazenamento de energia grande o suficiente para permitir que a SRAM seja copiada para a loja não volátil sem energia externa. Se a SRAM e o armazenamento não volátil estivessem em chips separados, a transferência de um para o outro levaria algum tempo (e consumiria muita energia). Casá-los juntos permite que a transferência ocorra muito mais rapidamente.
Supercat 01/09
6
Na IMO, o principal problema aqui é de fato a volatilidade. Para escrever rápido, a escrita deve ser fácil (ou seja, não exige longos períodos de tempo). Isso contradiz o que você gostaria de ver ao selecionar a RAM: precisa ser rápido.
Analogia cotidiana: - Escrever algo em um quadro branco é muito fácil e requer pouco ou nenhum esforço. Portanto, é rápido e você pode esboçar todo o quadro em segundos. - No entanto, seus esboços no quadro branco são muito voláteis. Algum movimento errado e tudo se foi. - Pegue uma placa de pedra e grave seu desenho lá - como o estilo dos Flintstones - e seu desenho ficará lá por anos, décadas ou possivelmente séculos. Escrever isso leva muito mais tempo.
De volta aos computadores: a tecnologia para usar chips rápidos para armazenar dados persistentes já está lá (como unidades flash), mas as velocidades ainda são muito menores em comparação à RAM volátil. Dê uma olhada em alguma unidade flash e compare os dados. Você encontrará algo como "lendo a 200 MB / s" e "escrevendo a 50 MB / s". Isso é bastante diferente. É claro que o preço do produto tem algum valor aqui, no entanto, o tempo de acesso geral pode melhorar a despesa de mais dinheiro, mas a leitura ainda será mais rápida do que a escrita.
"Mas e quanto a BIOS piscante? Isso é incorporado e rápido!" você pode perguntar. Você está certo, mas você já exibiu uma imagem do BIOS? A inicialização através do BIOS leva apenas alguns momentos - a maior parte do tempo é perdida aguardando hardware externo - mas a intermitência real pode levar alguns minutos, mesmo que sejam apenas alguns KByte para gravar / gravar.
No entanto, existem soluções alternativas para esse problema, por exemplo, o recurso Hybernate do Windows. O conteúdo da RAM é gravado em um armazenamento não volátil (como HDD) e posteriormente lido novamente. Alguns BIOS dos netbooks oferecem recursos semelhantes para configurações e configurações gerais do BIOS, usando uma partição oculta do disco rígido (para que você essencialmente pule o BIOS, mesmo com as botas de frio).
Principalmente por causa da captura 22 . Se sua DRAM (como já foi dito, RAM é um termo muito amplo. O que você está falando se chama DRAM , com D for Dynamic) repentinamente se torna não volátil, as pessoas chamam de NVRAM, que é um tipo de armazenamento muito diferente.
Há também uma razão prática: atualmente não existe nenhum tipo de NVRAM (quero dizer, NVRAM verdadeira baseada em EEPROM, sem necessidade de fonte de energia) que permita um número ilimitado de gravações sem degradação do hardware.
Em relação aos dispositivos de armazenamento em massa baseados em DRAM: dê uma olhada no Gigabyte i-RAM (observe a bateria recarregável de íons de lítio, que a torna não volátil por um tempo)
Na verdade, a RAM não precisa, estritamente falando, ser volátil, mas por uma questão de conveniência, geralmente fazemos dessa maneira. Veja Magnetic Ram na Wikipedia ( http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetoresistive_random-access_memory ) para uma potencial tecnologia de RAM não volátil, embora ainda seja necessário um desenvolvimento adicional para uso prático.
Basicamente, a vantagem da DRAM é o tamanho. É uma tecnologia tremendamente simples que possui características de leitura e gravação muito rápidas, mas, como conseqüência, é volátil. A memória flash possui boas características de leitura, mas é LENTAMENTE LENTA comparada ao que é necessário para a RAM.
A RAM estática possui características de leitura e gravação extremamente favoráveis e possui uma potência bastante baixa, mas possui uma grande quantidade de componentes em comparação à DRAM e, portanto, é muito mais cara. (Tamanho maior do silício = mais falhas + menor número de chips por matriz = mais custo) Também é volátil, mas mesmo uma pequena bateria pode alimentá-lo por algum tempo, tornando-o um tipo de psudo-NVRAM se não fosse pelo custo questão.
Seja MRAM ou alguma outra tecnologia, é provável que, em algum momento no futuro, possamos encontrar uma maneira de contornar a necessidade atual de estruturas de memória em camadas que desaceleram os computadores, mas ainda não estamos lá. Mesmo quando essa era chegar, é provável que ainda precisemos de uma variedade de meios de armazenamento confiáveis (leia-se: SLOW) de longo prazo para arquivar dados.
Como muitos outros mencionaram, a RAM moderna é apenas volátil por design - não por exigência. SDRAM e DDR-SDRAM têm os problemas adicionais de exigir também uma atualização para permanecer confiável em operação. Essa é apenas a natureza dos módulos de RAM dinâmica. Mas não pude deixar de me perguntar se há outra opção disponível. Que tipos de memória existem que podem atender aos critérios? Nesta explicação, abordarei apenas a memória que pode ser lida / gravada em tempo de execução. Isso libera ROM, PROM e outros chips de uso único - eles devem permanecer inalterados quando programados.
Se nos aproximarmos um pouco do lado não volátil do espectro, encontraremos SRAM ao longo do caminho - mas sua não volatilidade é bastante limitada. Na verdade, é apenas remanência de dados. Ele não requer uma atualização, mas com certeza eliminará seus dados quando a energia for desligada por muito tempo. Além disso, também é um pouco mais rápido que a DRAM - até atingir o tamanho de GB. Devido ao tamanho aumentado das células de memória (6 transistores por célula), quando comparado à DRAM, a viabilidade da vantagem de velocidade da SRAM começa a diminuir à medida que o tamanho da memória em uso aumenta.
O próximo passo é BBSRAM - SRAM com bateria. Esse tipo de memória é uma versão modificada da SRAM que usa uma bateria para se tornar não volátil em caso de falta de energia. No entanto, isso apresenta alguns problemas. Como você descarta uma bateria depois de concluída? E a SRAM, por si só, já não é grande o suficiente? A adição de um circuito de gerenciamento de energia e bateria à mistura reduz apenas a quantidade de espaço que pode ser usada para as células de memória reais. Também não me lembro de baterias funcionando bem com exposição prolongada ao calor ...
Além do lado não volátil do espectro, agora colocamos os olhos na EPROM. 'Mas espere', você pergunta - 'a EPROM também não é usada apenas uma vez?' Não se você tiver uma luz UV e vontade de correr riscos elevados. As EPROMs podem ser reescritas se expostas à luz UV. No entanto, eles geralmente são embalados em um compartimento opaco uma vez programado - isso teria que sair primeiro. Altamente impraticável, pois não pode ser reescrito em tempo de execução, no circuito. E você não seria capaz de segmentar endereços / células de memória individuais - apenas limpe. Mas, a EEPROM pode ajudar ...
O EE significa Eletricamente Apagável. Isso abre a porta para operações de gravação que ocorrem no circuito pela primeira vez (em comparação com ROM, PROM e EPROM). No entanto, as EEPROMs usam transistores de porta flutuante. Isso leva a um acúmulo gradual de elétrons presos, o que acabará por tornar as células de memória inoperantes. Ou, as células de memória podem encontrar perda de carga. Isso leva à célula sendo deixada em um estado apagado. É uma sentença de morte planejada - não o que você estava procurando.
MRAM é o próximo na lista. Ele usa uma junção de túnel magnético, consistindo em um ímã permanente emparelhado com um ímã mutável (separado por uma fina camada de isolamento), um pouco. Segundo a Wikipedia ,
" O método mais simples de leitura é realizado medindo a resistência elétrica da célula. Uma célula específica é (normalmente) selecionada ao alimentar um transistor associado que alterna a corrente de uma linha de suprimento através da célula para o terra. Devido à magnetoresistência do túnel, o a resistência elétrica da célula muda devido à orientação relativa da magnetização nas duas placas. Medindo a corrente resultante, é possível determinar a resistência dentro de uma célula específica e, a partir disso, a polaridade de magnetização da placa gravável. "
Essa forma de memória é baseada em diferenças de resistência e tensão de medição, em vez de cargas e correntes. Ele não precisa de uma bomba de carga, o que ajuda a tornar sua operação menos consumidora de energia que a DRAM, especialmente para as variantes baseadas em STT. O MRAM possui várias vantagens em seu design, incluindo densidade de memória comparável à da DRAM; desempenho e velocidade comparáveis aos da SRAM em casos de teste limitados; consumo de energia muito menor que DRAM; e falta de degradação devido a operações repetidas de leitura / gravação. Isso colocou o MRAM no centro das atenções para pesquisadores e cientistas, promovendo seu desenvolvimento. De fato, também está sendo encarado como um possível candidato à " memória universal ". No entanto, os custos fabulosos para esse tipo de memória ainda são muito altos,outras opções - aquelas que parecem um pouco pesadas neste momento.
Eu poderia passar pela RAM ferroelétrica, mas é uma opção bastante triste. A F-RAM é semelhante à DRAM na construção - basta substituir a camada dielétrica por material ferroelétrico. Possui menor consumo de energia, resistência decente de leitura / gravação - mas as vantagens diminuem após isso. Possui densidades de armazenamento muito mais baixas, um limite total de armazenamento, um processo de leitura destrutivo (exigindo alterações em qualquer IC para acomodá-lo com um arco de gravação após leitura) e um custo geral mais alto. Não é uma visão bonita.
As últimas opções no espectro são SONOS , CBRAM e Flash-RAM (NAND Flash, baseado em NOR etc.). No entanto, o armazenamento comum do tipo SSD não ajuda, por isso não conseguimos encontrar opções viáveis no final desse espectro. O SONOS e o Flash-RAM sofrem com os problemas de velocidades limitadas de leitura / gravação (usadas principalmente para armazenamento permanente - não otimizadas para velocidades de operação semelhantes à RAM), a necessidade de gravar em blocos e um número limitado de ciclos de leitura / gravação antes de dizer ' boa noite'. Eles podem ser bons para paginação, mas com certeza não funcionarão para acesso de alta velocidade. O CBRAM também é um pouco lento demais para seus propósitos.
O futuro desta caçada parece sombrio atualmente. Mas não tema - deixei algumas menções honrosas para sua leitura pessoal. T-RAM (Thysistor-RAM), Z-RAM e nvSRAM também são possíveis candidatos. Embora a T-RAM e a Z-RAM precisem ser atualizadas ocasionalmente (em comparação com DRAM, SDRAM e DDR-SDRAM), o nvSRAM está livre de tais requisitos. Todas essas três opções têm melhor densidade de memória, melhores velocidades de leitura / gravação e / ou melhores taxas de consumo de energia. Eles também não precisam de baterias - o que é uma grande vantagem (a BBSRAM está chorando em um canto). Com uma análise mais detalhada do nvSRAM, parece que encontramos o candidato viável para a temida substituição de DDR-SDRAM.
Mas em breve (pelo menos para aqueles que escolheram ler até aqui), todos estaremos chorando em nossos próprios cantos separados - além de ter os mesmos problemas de tamanho da SRAM, o nvSRAM também não estará disponível em módulos grandes o suficiente para serem usados como um substituição DDR-SDRAM adequada. As opções estão lá - mas ainda não estão prontas para produção (como MRAM) ou simplesmente nunca estarão (nvSRAM). E antes que você pergunte, o Gigabyte i-RAM também está disponível - ele só funciona via interface SATA, produzindo um gargalo de desempenho. Também possui uma bateria. Eu acho que todos nós devemos olhar para onde a memória pode estar indo a seguir ? Um final agridoce, suponho.
Por que você não mencionou a memória do núcleo magnético? : D
Jamie Hanrahan
@JamieHanrahan Talvez eu deva: P ... #
39768 TopHatProductions115
1
Quando você estava falando sobre RAM ferroelétrica, pensei "o próximo é sobre o núcleo" ... eles até compartilham o recurso destrutivo de leitura!
Jamie Hanrahan
1
As memórias de grande capacidade precisam de pequenas células individuais. Um capacitor simples, que contém uma carga 1 ou uma carga 0, pode ser muito menor do que a lógica complexa em ram não volátil e mais rápido.
O reabastecimento da quantidade vazada é um ciclo independente de hardware. Essa lógica é feita de tal maneira que o processador normalmente é sem obstáculos.
O desligamento, por outro lado, interrompe a atualização. Então, sim, é necessária uma recarga total, na inicialização ou na hibernação.
Maior capacidade para o mesmo tamanho, ganha a votação.
8 GB de RAM = 8.589.934.592 bytes x 8 bits = 68.719.476.736 bits (células - sem paridade)
Memória de acesso aleatório não volátil Na Wikipedia, a enciclopédia livre Memória de acesso aleatório não volátil (NVRAM) é uma memória de acesso aleatório que retém suas informações quando a energia é desligada (não volátil). Isso contrasta com a memória dinâmica de acesso aleatório (DRAM) e a memória estática de acesso aleatório (SRAM), que mantêm os dados apenas enquanto a energia é aplicada. A forma mais conhecida de memória NVRAM atualmente é a memória flash. Algumas desvantagens da memória flash incluem o requisito de gravá-la em blocos maiores do que muitos computadores podem resolver automaticamente e a longevidade relativamente limitada da memória flash devido ao seu número finito de ciclos de gravação e apagamento (a maioria dos produtos flash de consumo no momento da escrita pode suporta apenas cerca de 100.000 reescritas antes que a memória comece a se deteriorar). Outra desvantagem são as limitações de desempenho que impedem que o flash corresponda aos tempos de resposta e, em alguns casos, à capacidade de endereçamento aleatório oferecida pelas formas tradicionais de RAM. Várias tecnologias mais recentes estão tentando substituir o flash em determinadas funções, e algumas até afirmam ser uma memória verdadeiramente universal, oferecendo o desempenho dos melhores dispositivos SRAM com a não volatilidade do flash. Até o momento, essas alternativas ainda não se tornaram populares.
A rigor, a RAM não precisa ser volátil. Múltiplas formas de RAM não volátil foram usadas em computadores. A memória central de ferrite, por exemplo, era a forma dominante de RAM (atuando como armazenamento principal, do qual o processador pegava as informações diretamente) nos anos 50 até os anos 70, quando a memória monolítica transistorizada se tornou predominante.
Acredito que a IBM também se referiu ao HDD como armazenamento de acesso aleatório, pois diferia do armazenamento de acesso seqüencial, como fita magnética. A diferença é comparável a uma fita cassete e um disco de vinil - você precisa percorrer toda a fita antes de chegar à última música, enquanto pode simplesmente reposicionar o alfinete em qualquer local do disco para começar a ouvir a partir daí.
Respostas:
Quando a maioria das pessoas lê ou ouve "RAM", pensa no seguinte:
Na verdade, eles são feitos de chips DRAM, e é controverso se o DRAM é um tipo de RAM. (Antes, era RAM "real", mas a tecnologia havia mudado e é mais uma crença religiosa, seja RAM ou não, veja a discussão nos comentários.)
RAM é um termo amplo. Significa "memória de acesso aleatório", que é qualquer tipo de memória que pode ser acessada em qualquer ordem (onde por "acessado" quero dizer leitura ou escrita, mas alguns tipos de RAM podem ser somente leitura).
Por exemplo, o HDD não é uma memória de acesso aleatório, porque quando você tenta ler dois bits que não são adjacentes (ou você os lê na ordem inversa por qualquer motivo), você precisa esperar que os pratos girem e o cabeçalho mover. Somente bits seqüenciais podem ser lidos sem operações adicionais no meio. É também por isso que a DRAM pode ser considerada não RAM - é lida em blocos.
Existem muitos tipos de memória de acesso aleatório. Alguns deles não são voláteis e também existem somente leitura, por exemplo, ROM. Portanto, existe RAM não volátil.
Por que não usamos? A velocidade não é o maior problema, por exemplo, a memória NOR Flash pode ser lida tão rápido quanto a DRAM (pelo menos é o que a Wikipedia diz, mas sem citação). As velocidades de gravação são piores, mas a questão mais importante é:
Por causa da arquitetura interna da memória não volátil, eles precisam se desgastar. O número de ciclos de gravação e exclusão é limitado a 100.000-1.000.000. Parece um grande número e geralmente é suficiente para armazenamento não volátil (os pendrives não quebram com tanta frequência, certo?), Mas é um problema que já precisava ser resolvido em unidades SSD. A RAM é gravada com muito mais frequência do que as unidades SSD, portanto, seria mais propenso a desgaste.
A DRAM não se desgasta, é rápida e relativamente barata. SRAM é ainda mais rápido, mas também é mais caro. No momento, ele é usado em CPUs para armazenamento em cache. (e é verdadeiramente RAM sem qualquer dúvida;))
fonte
O(1)tempo em termos de tamanho, independentemente do estado atual, então DRAM é acesso aleatório, um disco rígido terá acesso noO(#tracks+rotation_time)qual varia de tamanhoNo fundo, é devido à física.
Qualquer memória não volátil deve armazenar seus bits em dois estados que possuem uma grande barreira de energia entre eles, caso contrário, a menor influência mudaria o bit. Mas, ao escrever para essa memória, precisamos superar ativamente essa barreira energética.
O designer tem bastante liberdade para estabelecer essas barreiras energéticas. Defina-o baixo
0 . 1e você terá uma memória que pode ser reescrita muito sem gerar muito calor: rápido e volátil. Defina a barreira de energia alta0 | 1e os bits permanecerão colocados quase para sempre, ou até você gastar energia séria.A DRAM usa pequenos capacitores que vazam. Capacitores maiores vazariam menos, seriam menos voláteis, mas levariam mais tempo para carregar.
O flash usa elétrons que são disparados em alta tensão em um isolador. A barreira de energia é tão alta que você não pode eliminá-los de maneira controlada; a única maneira é limpar um bloco inteiro de bits.
fonte
Deve-se notar que a primeira "loja principal" comumente usada em computadores foi o "núcleo" - pequenos toróides de material de ferrita dispostos em uma matriz, com fios passando por eles em três direções.
Para escrever 1, você enviaria pulsos de força iguais através dos fios X e Y correspondentes, para "inverter" o núcleo. (Para escrever um zero, você não faria isso.) Você precisaria apagar o local antes de escrever.
Para ler, você tenta escrever 1 e ver se um pulso correspondente foi gerado no fio "sensor" - nesse caso, o local costumava ser zero. Então, é claro, você teria que escrever os dados de volta, já que os apagara.
(Esta é uma descrição ligeiramente simplificada, é claro.)
Mas o material não era volátil. Você pode desligar o computador, iniciá-lo uma semana depois e os dados ainda estarão lá. E definitivamente era "RAM".
(Antes do "núcleo", a maioria dos computadores operava diretamente a partir de um "tambor" magnético, com apenas alguns registros de memória da CPU e algumas coisas usadas, como CRTs de armazenamento.)
Portanto, a resposta sobre por que a RAM (em sua forma atual e mais comum) é volátil é simplesmente que essa forma é barata e rápida. (Curiosamente, a Intel foi a primeira líder no desenvolvimento de RAM de semicondutores e só entrou no negócio de CPU para gerar um mercado para sua RAM.)
fonte
A DRAM é rápida, pode ser construída de forma barata a densidades extremamente altas (baixo $ / MB e cm 2 / MB), mas perde seu estado, a menos que seja atualizada com muita frequência. Seu tamanho muito pequeno faz parte do problema; elétrons vazam através de paredes finas.
A SRAM é muito rápida, menos barata (alta em $ / MB) e menos densa, e não requer atualização, mas perde seu estado quando a energia é cortada. A construção SRAM é usada para "NVRAM", que é RAM conectada a uma bateria pequena. Eu tenho alguns cartuchos da Sega e Nintendo que têm décadas de salvamento armazenados na NVRAM.
A EEPROM (geralmente na forma de "Flash") é não volátil, lenta para escrever, mas barata e densa.
A FRAM (RAM ferroelétrica) é uma das tecnologias de armazenamento de nova geração que está disponível e faz o que você deseja: rápido, barato, não volátil ... mas ainda não denso. Você pode obter um microcontrolador de TI que o utilize e ofereça o comportamento desejado. Cortar a energia e restaurá-lo permite que você retome de onde parou. Mas ele tem apenas 64kbytes do material. Ou você pode obter uma FRAM serial de 2Mbit .
A tecnologia "Memristor" está sendo pesquisada para fornecer propriedades semelhantes à FRAM, mas ainda não é realmente um produto comercial.
Editar : observe que, se você tiver um sistema persistente de RAM, precisará descobrir como aplicar atualizações enquanto estiver em execução ou aceitar a necessidade de uma reinicialização ocasional sem perder todo o seu trabalho. Havia um número de PDAs pré-smartphone que armazenavam todos os dados na NVRAM, proporcionando a ativação instantânea e a perda instantânea potencial de todos os seus dados se a bateria descarregasse.
fonte
Na IMO, o principal problema aqui é de fato a volatilidade. Para escrever rápido, a escrita deve ser fácil (ou seja, não exige longos períodos de tempo). Isso contradiz o que você gostaria de ver ao selecionar a RAM: precisa ser rápido.
Analogia cotidiana: - Escrever algo em um quadro branco é muito fácil e requer pouco ou nenhum esforço. Portanto, é rápido e você pode esboçar todo o quadro em segundos. - No entanto, seus esboços no quadro branco são muito voláteis. Algum movimento errado e tudo se foi. - Pegue uma placa de pedra e grave seu desenho lá - como o estilo dos Flintstones - e seu desenho ficará lá por anos, décadas ou possivelmente séculos. Escrever isso leva muito mais tempo.
De volta aos computadores: a tecnologia para usar chips rápidos para armazenar dados persistentes já está lá (como unidades flash), mas as velocidades ainda são muito menores em comparação à RAM volátil. Dê uma olhada em alguma unidade flash e compare os dados. Você encontrará algo como "lendo a 200 MB / s" e "escrevendo a 50 MB / s". Isso é bastante diferente. É claro que o preço do produto tem algum valor aqui, no entanto, o tempo de acesso geral pode melhorar a despesa de mais dinheiro, mas a leitura ainda será mais rápida do que a escrita.
"Mas e quanto a BIOS piscante? Isso é incorporado e rápido!" você pode perguntar. Você está certo, mas você já exibiu uma imagem do BIOS? A inicialização através do BIOS leva apenas alguns momentos - a maior parte do tempo é perdida aguardando hardware externo - mas a intermitência real pode levar alguns minutos, mesmo que sejam apenas alguns KByte para gravar / gravar.
No entanto, existem soluções alternativas para esse problema, por exemplo, o recurso Hybernate do Windows. O conteúdo da RAM é gravado em um armazenamento não volátil (como HDD) e posteriormente lido novamente. Alguns BIOS dos netbooks oferecem recursos semelhantes para configurações e configurações gerais do BIOS, usando uma partição oculta do disco rígido (para que você essencialmente pule o BIOS, mesmo com as botas de frio).
fonte
Principalmente por causa da captura 22 . Se sua DRAM (como já foi dito, RAM é um termo muito amplo. O que você está falando se chama DRAM , com D for Dynamic) repentinamente se torna não volátil, as pessoas chamam de NVRAM, que é um tipo de armazenamento muito diferente.
Há também uma razão prática: atualmente não existe nenhum tipo de NVRAM (quero dizer, NVRAM verdadeira baseada em EEPROM, sem necessidade de fonte de energia) que permita um número ilimitado de gravações sem degradação do hardware.
Em relação aos dispositivos de armazenamento em massa baseados em DRAM: dê uma olhada no Gigabyte i-RAM (observe a bateria recarregável de íons de lítio, que a torna não volátil por um tempo)
fonte
Na verdade, a RAM não precisa, estritamente falando, ser volátil, mas por uma questão de conveniência, geralmente fazemos dessa maneira. Veja Magnetic Ram na Wikipedia ( http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetoresistive_random-access_memory ) para uma potencial tecnologia de RAM não volátil, embora ainda seja necessário um desenvolvimento adicional para uso prático.
Basicamente, a vantagem da DRAM é o tamanho. É uma tecnologia tremendamente simples que possui características de leitura e gravação muito rápidas, mas, como conseqüência, é volátil. A memória flash possui boas características de leitura, mas é LENTAMENTE LENTA comparada ao que é necessário para a RAM.
A RAM estática possui características de leitura e gravação extremamente favoráveis e possui uma potência bastante baixa, mas possui uma grande quantidade de componentes em comparação à DRAM e, portanto, é muito mais cara. (Tamanho maior do silício = mais falhas + menor número de chips por matriz = mais custo) Também é volátil, mas mesmo uma pequena bateria pode alimentá-lo por algum tempo, tornando-o um tipo de psudo-NVRAM se não fosse pelo custo questão.
Seja MRAM ou alguma outra tecnologia, é provável que, em algum momento no futuro, possamos encontrar uma maneira de contornar a necessidade atual de estruturas de memória em camadas que desaceleram os computadores, mas ainda não estamos lá. Mesmo quando essa era chegar, é provável que ainda precisemos de uma variedade de meios de armazenamento confiáveis (leia-se: SLOW) de longo prazo para arquivar dados.
fonte
Como muitos outros mencionaram, a RAM moderna é apenas volátil por design - não por exigência. SDRAM e DDR-SDRAM têm os problemas adicionais de exigir também uma atualização para permanecer confiável em operação. Essa é apenas a natureza dos módulos de RAM dinâmica. Mas não pude deixar de me perguntar se há outra opção disponível. Que tipos de memória existem que podem atender aos critérios? Nesta explicação, abordarei apenas a memória que pode ser lida / gravada em tempo de execução. Isso libera ROM, PROM e outros chips de uso único - eles devem permanecer inalterados quando programados.
Se nos aproximarmos um pouco do lado não volátil do espectro, encontraremos SRAM ao longo do caminho - mas sua não volatilidade é bastante limitada. Na verdade, é apenas remanência de dados. Ele não requer uma atualização, mas com certeza eliminará seus dados quando a energia for desligada por muito tempo. Além disso, também é um pouco mais rápido que a DRAM - até atingir o tamanho de GB. Devido ao tamanho aumentado das células de memória (6 transistores por célula), quando comparado à DRAM, a viabilidade da vantagem de velocidade da SRAM começa a diminuir à medida que o tamanho da memória em uso aumenta.
O próximo passo é BBSRAM - SRAM com bateria. Esse tipo de memória é uma versão modificada da SRAM que usa uma bateria para se tornar não volátil em caso de falta de energia. No entanto, isso apresenta alguns problemas. Como você descarta uma bateria depois de concluída? E a SRAM, por si só, já não é grande o suficiente? A adição de um circuito de gerenciamento de energia e bateria à mistura reduz apenas a quantidade de espaço que pode ser usada para as células de memória reais. Também não me lembro de baterias funcionando bem com exposição prolongada ao calor ...
Além do lado não volátil do espectro, agora colocamos os olhos na EPROM. 'Mas espere', você pergunta - 'a EPROM também não é usada apenas uma vez?' Não se você tiver uma luz UV e vontade de correr riscos elevados. As EPROMs podem ser reescritas se expostas à luz UV. No entanto, eles geralmente são embalados em um compartimento opaco uma vez programado - isso teria que sair primeiro. Altamente impraticável, pois não pode ser reescrito em tempo de execução, no circuito. E você não seria capaz de segmentar endereços / células de memória individuais - apenas limpe. Mas, a EEPROM pode ajudar ...
O EE significa Eletricamente Apagável. Isso abre a porta para operações de gravação que ocorrem no circuito pela primeira vez (em comparação com ROM, PROM e EPROM). No entanto, as EEPROMs usam transistores de porta flutuante. Isso leva a um acúmulo gradual de elétrons presos, o que acabará por tornar as células de memória inoperantes. Ou, as células de memória podem encontrar perda de carga. Isso leva à célula sendo deixada em um estado apagado. É uma sentença de morte planejada - não o que você estava procurando.
MRAM é o próximo na lista. Ele usa uma junção de túnel magnético, consistindo em um ímã permanente emparelhado com um ímã mutável (separado por uma fina camada de isolamento), um pouco. Segundo a Wikipedia ,
" O método mais simples de leitura é realizado medindo a resistência elétrica da célula. Uma célula específica é (normalmente) selecionada ao alimentar um transistor associado que alterna a corrente de uma linha de suprimento através da célula para o terra. Devido à magnetoresistência do túnel, o a resistência elétrica da célula muda devido à orientação relativa da magnetização nas duas placas. Medindo a corrente resultante, é possível determinar a resistência dentro de uma célula específica e, a partir disso, a polaridade de magnetização da placa gravável. "
Essa forma de memória é baseada em diferenças de resistência e tensão de medição, em vez de cargas e correntes. Ele não precisa de uma bomba de carga, o que ajuda a tornar sua operação menos consumidora de energia que a DRAM, especialmente para as variantes baseadas em STT. O MRAM possui várias vantagens em seu design, incluindo densidade de memória comparável à da DRAM; desempenho e velocidade comparáveis aos da SRAM em casos de teste limitados; consumo de energia muito menor que DRAM; e falta de degradação devido a operações repetidas de leitura / gravação. Isso colocou o MRAM no centro das atenções para pesquisadores e cientistas, promovendo seu desenvolvimento. De fato, também está sendo encarado como um possível candidato à " memória universal ". No entanto, os custos fabulosos para esse tipo de memória ainda são muito altos,outras opções - aquelas que parecem um pouco pesadas neste momento.
Eu poderia passar pela RAM ferroelétrica, mas é uma opção bastante triste. A F-RAM é semelhante à DRAM na construção - basta substituir a camada dielétrica por material ferroelétrico. Possui menor consumo de energia, resistência decente de leitura / gravação - mas as vantagens diminuem após isso. Possui densidades de armazenamento muito mais baixas, um limite total de armazenamento, um processo de leitura destrutivo (exigindo alterações em qualquer IC para acomodá-lo com um arco de gravação após leitura) e um custo geral mais alto. Não é uma visão bonita.
As últimas opções no espectro são SONOS , CBRAM e Flash-RAM (NAND Flash, baseado em NOR etc.). No entanto, o armazenamento comum do tipo SSD não ajuda, por isso não conseguimos encontrar opções viáveis no final desse espectro. O SONOS e o Flash-RAM sofrem com os problemas de velocidades limitadas de leitura / gravação (usadas principalmente para armazenamento permanente - não otimizadas para velocidades de operação semelhantes à RAM), a necessidade de gravar em blocos e um número limitado de ciclos de leitura / gravação antes de dizer ' boa noite'. Eles podem ser bons para paginação, mas com certeza não funcionarão para acesso de alta velocidade. O CBRAM também é um pouco lento demais para seus propósitos.
O futuro desta caçada parece sombrio atualmente. Mas não tema - deixei algumas menções honrosas para sua leitura pessoal. T-RAM (Thysistor-RAM), Z-RAM e nvSRAM também são possíveis candidatos. Embora a T-RAM e a Z-RAM precisem ser atualizadas ocasionalmente (em comparação com DRAM, SDRAM e DDR-SDRAM), o nvSRAM está livre de tais requisitos. Todas essas três opções têm melhor densidade de memória, melhores velocidades de leitura / gravação e / ou melhores taxas de consumo de energia. Eles também não precisam de baterias - o que é uma grande vantagem (a BBSRAM está chorando em um canto). Com uma análise mais detalhada do nvSRAM, parece que encontramos o candidato viável para a temida substituição de DDR-SDRAM.
Mas em breve (pelo menos para aqueles que escolheram ler até aqui), todos estaremos chorando em nossos próprios cantos separados - além de ter os mesmos problemas de tamanho da SRAM, o nvSRAM também não estará disponível em módulos grandes o suficiente para serem usados como um substituição DDR-SDRAM adequada. As opções estão lá - mas ainda não estão prontas para produção (como MRAM) ou simplesmente nunca estarão (nvSRAM). E antes que você pergunte, o Gigabyte i-RAM também está disponível - ele só funciona via interface SATA, produzindo um gargalo de desempenho. Também possui uma bateria. Eu acho que todos nós devemos olhar para onde a memória pode estar indo a seguir ? Um final agridoce, suponho.
fonte
As memórias de grande capacidade precisam de pequenas células individuais. Um capacitor simples, que contém uma carga 1 ou uma carga 0, pode ser muito menor do que a lógica complexa em ram não volátil e mais rápido.
O reabastecimento da quantidade vazada é um ciclo independente de hardware. Essa lógica é feita de tal maneira que o processador normalmente é sem obstáculos.
O desligamento, por outro lado, interrompe a atualização. Então, sim, é necessária uma recarga total, na inicialização ou na hibernação.
Maior capacidade para o mesmo tamanho, ganha a votação.
8 GB de RAM = 8.589.934.592 bytes x 8 bits = 68.719.476.736 bits (células - sem paridade)
fonte
Para responder à pergunta - não!
Fonte: Página wiki da NVRAM
fonte
A rigor, a RAM não precisa ser volátil. Múltiplas formas de RAM não volátil foram usadas em computadores. A memória central de ferrite, por exemplo, era a forma dominante de RAM (atuando como armazenamento principal, do qual o processador pegava as informações diretamente) nos anos 50 até os anos 70, quando a memória monolítica transistorizada se tornou predominante.
Acredito que a IBM também se referiu ao HDD como armazenamento de acesso aleatório, pois diferia do armazenamento de acesso seqüencial, como fita magnética. A diferença é comparável a uma fita cassete e um disco de vinil - você precisa percorrer toda a fita antes de chegar à última música, enquanto pode simplesmente reposicionar o alfinete em qualquer local do disco para começar a ouvir a partir daí.
fonte