Si la RAM de la computadora fuera no volátil como otros almacenamientos persistentes, entonces no habría tal cosa como el tiempo de arranque. Entonces, ¿por qué no es factible tener un módulo ram no volátil? Gracias.
Esta pregunta merece una respuesta completa, pero creo que la memoria no volátil es mucho más lenta.
mveroone
12
¿Qué le hizo pensar que no tiene por qué ser volátiles ?? No fue hace 40 años.
Daniel R Hicks
20
La RAM es volátil, no porque tenga que ser volátil, sino porque la tecnología que utilizó es volátil.
Alvin Wong
8
@jhocking porque no se dispone de tecnología no volátil de rendimiento comparable.
Dan Neely
2
Supongamos que pregunto esto dentro de 2 años: ¿Por qué no recuerdas cuál fue el último sabor de refresco que bebiste antes de hacer esta pregunta?
Erik Reppen
Respuestas:
113
Cuando la mayoría de las personas leen o escuchan "RAM", piensan en estas cosas:
En realidad, estos están hechos de chips DRAM, y es controvertido si DRAM es un tipo de RAM. (Solía ser RAM "real", pero la tecnología había cambiado y es más una creencia religiosa si es RAM o no, vea la discusión en los comentarios).
RAM es un término amplio. Significa "memoria de acceso aleatorio", es decir, cualquier tipo de memoria a la que se puede acceder en cualquier orden (por "acceso" me refiero a lectura o escritura, pero algunos tipos de RAM pueden ser de solo lectura).
Por ejemplo, HDD no es una memoria de acceso aleatorio, porque cuando intentas leer dos bits que no son adyacentes (o los estás leyendo en orden inverso por cualquier razón) tienes que esperar a que los platos giren y el encabezado para mover. Solo se pueden leer bits secuenciales sin operaciones adicionales en el medio. Esa es también la razón por la que DRAM puede considerarse no RAM: se lee en bloques.
Hay muchos tipos de memoria de acceso aleatorio. Algunos de ellos no son volátiles e incluso hay otros de solo lectura, como ROM. Entonces, la RAM no volátil existe.
¿Por qué no lo usamos? La velocidad no es el mayor problema ya que, por ejemplo, la memoria Flash NOR se puede leer tan rápido como la DRAM (al menos eso es lo que dice Wikipedia , pero sin citar). Las velocidades de escritura son peores, pero el problema más importante es:
Debido a la arquitectura interna de la memoria no volátil, tienen que desgastarse. El número de ciclos de escritura y borrado está limitado a 100,000-1,000,000. Parece un gran número y, por lo general, es suficiente para el almacenamiento no volátil (los pendrives no se rompen con tanta frecuencia, ¿verdad?), Pero es un problema que ya tenía que abordarse en las unidades SSD. La memoria RAM se escribe con mayor frecuencia que las unidades SSD, por lo que sería más propensa a desgastarse.
DRAM no se desgasta, es rápido y relativamente barato. SRAM es aún más rápido, pero también es más caro. En este momento se usa en CPU para el almacenamiento en caché. (y es verdaderamente RAM sin ninguna duda;))
¡+1 por estar con el 0.1% de las personas que dicen correctamente que ROM también es RAM! (Sin embargo, afirmar que D-RAM no es RAM es un poco extremo ...)
jlliagre
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Pero las unidades de disco originales se denominaban "RAM" (ya que la otra alternativa era la cinta). Si el historial determina la precedencia, DASD (lo que ustedes denominan HDD) es definitivamente RAM.
Daniel R Hicks
18
@DanielRHicks Eso es interesante. Tal vez "RAMiness" no es binario: DRAM es menos aleatorio que SRAM, los discos duros son menos aleatorios que DRAM y así sucesivamente.
gronostaj
11
si llama al acceso aleatorio a cualquier memoria donde acceder a un lugar aleatorio solo toma O(1)tiempo en términos de tamaño, independientemente del estado actual, entonces la DRAM es acceso aleatorio, un HDD tiene acceso en el O(#tracks+rotation_time)que varía según el tamaño
monstruo de trinquete
8
Creo que "RAM" (no puedo encontrar una buena referencia) derivado en oposición a la memoria secuencial (cinta magnética o de papel; líneas de retardo de mercurio) a las que solo se podía acceder en orden. Mientras tanto, encontré una digresión sobre los términos para "RAM" en otros idiomas: smo.uhi.ac.uk/~oduibhin/tearmai/etymology.htm que enfatizan diferentes aspectos de la diferencia RAM / ROM.
pjc50
141
En el fondo se debe a la física.
Cualquier memoria no volátil debe almacenar sus bits en dos estados que tienen una gran barrera de energía entre ellos, de lo contrario, la influencia más pequeña cambiaría el bit. Pero al escribir en ese recuerdo, debemos superar activamente esa barrera energética.
El diseñador tiene bastante libertad para establecer esas barreras energéticas. Póngalo bajo 0 . 1, y obtendrá memoria que puede reescribirse mucho sin generar mucho calor: rápido y volátil. Establezca la barrera de energía alta 0 | 1y los bits permanecerán en su lugar casi para siempre, o hasta que gaste mucha energía.
DRAM utiliza pequeños condensadores que tienen fugas. Los condensadores más grandes tendrían menos fugas, serían menos volátiles, pero tardarían más en cargarse.
Flash utiliza electrones que se disparan a alto voltaje en un aislador. La barrera de energía es tan alta que no se puede sacar de forma controlada; la única forma es limpiar un bloque completo de bits.
¡Gran respuesta! En realidad, respondiste el por qué y de una manera fácil de entender, nada menos.
Synetech
10
La respuesta aceptada en realidad no responde la pregunta, mientras que esta sí.
Mark Adler
1
Probablemente evite mencionar esto porque es demasiado "profundo en la física", pero me gustaría decir que la barrera tiene menos que ver con la energía que con la entropía . La SRAM tiene condensadores aún más pequeños que la DRAM y, sin embargo, no tiene fugas, ya que utiliza transistores de efecto de campo en lugar de resistencias, lo que, vagamente hablando, evita la interferencia del ruido térmico a través de un umbral de voltaje suministrado externamente. Solo unos pocos troqueles se reducen en el futuro, llegaremos a otro tipo de interferencia, el túnel cuántico, donde una barrera de energía real será la única forma de preservar la información clásica.
Leftaroundabout
@leftaroundabout: SRAM no tiene condensadores, excepto parásitos y quizás algunos diseños de investigación.
MSalters
1
@leftaroundabout: Ni la SRAM ni la DRAM pueden almacenar un bit durante un período de tiempo más largo sin alguna forma de actualizar ese bit (convirtiendo un 0.2 en un bit 0 nítido). SRAM solo hace eso continuamente mientras que DRAM lo hace en un ciclo de reescritura.
MSalters
23
Cabe señalar que la primera "tienda principal" de uso común en las computadoras fue "núcleo" : pequeños toroides de material de ferrita dispuestos en una matriz, con un cable que los atraviesa en 3 direcciones.
Para escribir un 1, enviaría pulsos de igual intensidad a través de los cables X e Y correspondientes, para "voltear" el núcleo. (Para escribir un cero no lo haría). Tendría que borrar la ubicación antes de escribir.
Para leer, trataría de escribir un 1 y ver si se generó un pulso correspondiente en el cable de "detección"; de ser así, la ubicación solía ser un cero. Entonces, por supuesto, tendría que volver a escribir los datos, ya que los acababa de borrar.
(Esta es una descripción ligeramente simplificada, por supuesto).
Pero las cosas no eran volátiles. Podrías apagar la computadora, encenderla una semana después, y los datos seguirían allí. Y definitivamente fue "RAM".
(Antes del "núcleo", la mayoría de las computadoras funcionaban directamente desde un "tambor" magnético, con solo unos pocos registros de la memoria de la CPU y algunas cosas usadas, como CRT de almacenamiento).
Entonces, la respuesta de por qué la RAM (en su forma actual y más común) es volátil es simplemente que esa forma es barata y rápida. (Intel, curiosamente, fue el primer líder en el desarrollo de RAM de semiconductores, y solo entró en el negocio de las CPU para generar un mercado para su RAM).
¿Las computadoras basadas en núcleos fueron diseñadas típicamente para que después de una falla de energía inesperada pudieran (cuando se volvió a aplicar la energía) reanudar la operación donde se quedaron? Mi conjetura sería que si uno realizara un procedimiento de "apagado", podría hacer que un sistema guardara todo lo de interés en el núcleo y luego comenzara a ejecutar NOP hasta que se cortara la corriente; Si se utiliza el procedimiento adecuado al reiniciar, se podría restaurar el estado del sistema. ¿Sabe si los sistemas generalmente tenían un medio para activar de forma autónoma un procedimiento de apagado si se perdía la alimentación externa? Si un sistema basado en el núcleo fuera ...
supercat
... para dejar de funcionar debido a una falla de energía y no tuve la oportunidad de terminar las operaciones que estaban en progreso antes de que la energía se perdiera por completo, esperaría que se perdiera cualquier unidad de memoria sobre la que se estuviera actuando; Además, dado que esperaría que los contadores de programa, secuenciadores, etc. no se mantuvieran en la memoria central, el contenido de estos también se perdería.
Supercat
@supercat: había una gran variedad de diseños. Principalmente, el esfuerzo se centró en mantener la integridad del sistema de archivos, por lo que es muy probable que la recuperación de fallos intente encontrar operaciones de archivos que estén en progreso y completarlas. Pero recuerdo que era bastante común detectar una falla de energía y esconder los registros de la CPU.
Daniel R Hicks
Si la memoria se usa como un sistema de archivos, esperaría que el código pudiera garantizar que siempre estaría en un estado válido, de modo que cualquier operación interrumpida podría revertirse o ejecutarse hasta su finalización. Por otro lado, según tengo entendido, la memoria central a menudo se usaba no porque no fuera volátil, sino más bien porque era más barata que cualquier otra alternativa, por lo que tengo curiosidad sobre hasta qué punto los diseñadores aprovecharon la no volatilidad o simplemente la ignoraron. .
Supercat
@supercat: lo aprovecharon con bastante frecuencia (y, por lo tanto, por ejemplo, los sistemas de archivos eran menos robustos de lo que a uno le hubiera gustado para la RAM volátil). No es que fuera un gran "punto de venta", pero estaba allí, entonces ¿por qué no?
Daniel R Hicks
18
DRAM es rápido, puede construirse de forma económica a densidades extremadamente altas (bajo $ / MB y cm 2 / MB), pero pierde su estado a menos que se actualice con mucha frecuencia. Su tamaño muy pequeño es parte del problema; los electrones se escapan a través de paredes delgadas.
SRAM es muy rápido, menos barato (alto $ / MB) y menos denso, y no requiere actualización, pero pierde su estado una vez que se corta la energía. La construcción SRAM se utiliza para "NVRAM", que es RAM conectada a una batería pequeña. Tengo algunos cartuchos Sega y Nintendo que tienen estados guardados desde hace décadas almacenados en NVRAM.
La EEPROM (generalmente en forma de "Flash") no es volátil, es lenta de escribir, pero barata y densa.
FRAM (RAM ferroeléctrica) es una de las tecnologías de almacenamiento de nueva generación que está disponible que hace lo que quiere: rápido, barato, no volátil ... pero aún no denso. Puede obtener un microcontrolador TI que lo utiliza y ofrece el comportamiento que desea. Cortar el poder y restaurarlo le permite reanudar donde lo dejó. Pero solo tiene 64kbytes de esas cosas. O podría obtener un FRAM serie de 2Mbit .
Se está investigando la tecnología "Memristor" para ofrecer propiedades similares a FRAM, pero todavía no es realmente un producto comercial.
Editar : tenga en cuenta que si tiene un sistema con RAM persistente, debe averiguar cómo aplicarle actualizaciones mientras se está ejecutando o aceptar la necesidad de un reinicio ocasional sin perder todo su trabajo. Hubo una serie de PDA previos a teléfonos inteligentes que almacenaron todos sus datos en NVRAM, lo que le proporcionó encendido instantáneo y la posible pérdida instantánea de todos sus datos si la batería se agota.
Sí, tecnología memristor, pasarán al menos 10 años o más antes de que veamos productos geniales basados en estos "nuevos" dispositivos. Pero deberían ser muy prometedores para las implementaciones de memoria.
Chris O
DRUM es rápido, pero no muy denso, y el costo por personaje es alto. (¿Qué? DRAM? No importa.)
Daniel R Hicks
1
NVRAM no es lo mismo que SRAM con batería de respaldo. NVRAM tiene un condensador por bit que puede aislarse lo suficiente como para que ninguna carga se escape, pero también puede detectarse y programarse. La estructura de la celda de bits es bastante grande, y en algunas tecnologías involucra pasos más fabulosos y exóticos, por lo que NVRAM es una tecnología de bajo costo y alta densidad. Pero también tiene una vida útil de almacenamiento muy larga. CMOS SRAM consume muy poca energía cuando está inactivo, por lo que respaldarlo con una batería es rentable. El dispositivo "CMOS" de PC, una vez común, es un ejemplo.
RBerteig
1
El conjunto de la batería SRAM + no es una verdadera NVRAM. Verdadera NVRAM construida en EEPROM.
user539484
@RBerteig: Entiendo que una NVRAM es un matrimonio de una SRAM con una tienda no volátil y un medio de almacenamiento de energía lo suficientemente grande como para permitir que la SRAM se copie a la tienda no volátil sin energía externa. Si la SRAM y la tienda no volátil estuvieran en chips separados, la transferencia de uno a otro llevaría un tiempo (y consumiría mucha energía). Casarlos juntos permite que la transferencia ocurra mucho más rápido.
supercat
6
En mi opinión, el principal problema aquí es la volatilidad. Para escribir rápido, la escritura debe ser fácil (es decir, no requiere largos períodos de tiempo). Esto contradice lo que le gustaría ver al seleccionar RAM: tiene que ser rápido.
Analogía cotidiana: - Escribir algo en una pizarra es muy fácil y requiere poco o ningún esfuerzo. Por lo tanto, es rápido y puede dibujar en todo el tablero en cuestión de segundos. - Sin embargo, sus bocetos en la pizarra son muy volátiles. Un movimiento incorrecto y todo se ha ido. - Tome un plato de piedra y grabe su boceto allí, como el estilo de Los Picapiedra , y su boceto permanecerá allí durante años, décadas o posiblemente siglos por venir. Sin embargo, escribir esto lleva mucho más tiempo.
Volver a las computadoras: la tecnología para usar chips rápidos para almacenar datos persistentes ya existe (como las unidades flash), pero las velocidades siguen siendo mucho más bajas en comparación con la RAM volátil. Eche un vistazo a alguna unidad flash y compare los datos. Encontrarás algo como "leer a 200 MB / s" y "escribir a 50 MB / s". Esta es una gran diferencia. Por supuesto, el precio del producto tiene algo que ver aquí, sin embargo, el tiempo de acceso general podría mejorar el gasto de más dinero, pero la lectura seguirá siendo más rápida que la escritura.
"¿Pero qué hay de actualizar el BIOS? ¡Eso está integrado y es rápido!" usted puede preguntar Tienes razón, pero ¿alguna vez has mostrado una imagen de BIOS? Arrancar a través del BIOS lleva solo unos momentos, la mayor parte del tiempo se pierde esperando hardware externo, pero el flasheo real puede llevar minutos, incluso si solo se requieren unos pocos KBytes para grabar / grabar.
Sin embargo, existen soluciones para este problema, por ejemplo, la función Hybernate de Windows. Los contenidos de RAM se escriben en un almacenamiento no volátil (como HDD) y luego se vuelven a leer. Algunos BIOS en netbooks proporcionan características similares para la configuración y configuración general del BIOS utilizando una partición oculta de HDD (por lo que básicamente se omite el material del BIOS incluso en las botas frías).
Principalmente debido a catch-22 . Si su DRAM (como ya se dijo, RAM es un término muy amplio. De lo que está hablando se llama DRAM , con D para Dynamic) de repente se vuelve no volátil, la gente lo llamará NVRAM, que es un tipo de almacenamiento muy diferente.
También hay una razón práctica, actualmente no existe ningún tipo de NVRAM (me refiero a la verdadera NVRAM basada en EEPROM, sin necesidad de fuente de alimentación) que permita un número ilimitado de escrituras sin degradación del hardware.
Con respecto a los dispositivos de almacenamiento masivo basados en DRAM: eche un vistazo a Gigabyte i-RAM (tenga en cuenta la batería recargable de iones de litio, que la hace no volátil por un tiempo)
En realidad, RAM, estrictamente hablando, NO NECESITA ser volátil, pero por conveniencia generalmente lo hacemos de esa manera. Vea Magnetic Ram en Wikipedia ( http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetoresistive_random-access_memory ) para obtener una tecnología RAM no volátil potencial, aunque todavía necesita un mayor desarrollo para su uso práctico.
Básicamente, la ventaja de DRAM es el tamaño. Es una tecnología tremendamente simple que tiene características de lectura y escritura muy rápidas, pero como consecuencia, es volátil. La memoria flash tiene buenas características de lectura, pero es TREMENDAMENTE LENTA en comparación con lo que se necesita para la RAM.
La RAM estática tiene características de lectura y escritura extremadamente favorables, y tiene una potencia bastante baja, pero tiene una gran cantidad de componentes en comparación con la DRAM, y por lo tanto es mucho más costosa. (Mayor huella en silicio = más fallas + menor conteo de chips por dado = más costo) También es volátil, pero incluso una batería pequeña podría alimentarlo por algún tiempo, lo que lo convierte en una especie de psudo-NVRAM si no fuera por el costo problema.
Ya sea MRAM o alguna otra tecnología, es probable que en algún momento en el futuro, encontremos una forma de evitar la necesidad actual de estructuras de memoria escalonadas que ralenticen las computadoras, simplemente todavía no estamos allí. Sin embargo, incluso una vez que llegue esa era, es probable que aún necesitemos una variedad de medio de almacenamiento confiable a largo plazo (léase: LENTO) para archivar datos.
Como muchos otros han mencionado, la RAM moderna solo es volátil por diseño, no por requerimiento. SDRAM y DDR-SDRAM tienen los problemas adicionales de requerir también una actualización para mantener su funcionamiento confiable. Esa es solo la naturaleza de los módulos Dynamic RAM. Pero no pude evitar preguntarme si hay otra opción disponible. ¿Qué tipos de memoria existen que pueden ajustarse a los criterios? En este tutorial, solo cubriré la memoria que se puede leer / escribir en tiempo de ejecución. Esto inicia ROM, PROM y otros chips de uso único: están destinados a ser inmutables una vez programados.
Si nos acercamos un poco más al lado no volátil del espectro, nos encontramos con SRAM en el camino, pero su no volatilidad es bastante limitada. En realidad, es solo la remanencia de datos. No requiere una actualización, pero seguramente eliminará sus datos cuando la alimentación esté apagada durante demasiado tiempo. Además de esto, también es un poco más rápido que DRAM, hasta que alcanza el tamaño de GB. Debido al mayor tamaño de las celdas de memoria (6 transistores por celda), en comparación con DRAM, la viabilidad de la ventaja de velocidad de SRAM comienza a desvanecerse a medida que aumenta el tamaño de la memoria en uso.
El siguiente es BBSRAM - SRAM respaldado por batería. Este tipo de memoria es una versión modificada de SRAM que utiliza una batería para volverse no volátil en caso de una falla de energía. Sin embargo, esto presenta algunos problemas. ¿Cómo deshacerse de una batería una vez que está hecha? ¿Y SRAM ya no es lo suficientemente grande como es? Agregar un circuito de administración de energía y una batería a la mezcla solo reduce la cantidad de espacio que se puede usar para las celdas de memoria reales. Tampoco recuerdo que las baterías funcionen bien con la exposición prolongada al calor ...
Además del lado no volátil del espectro, ahora ponemos los ojos en EPROM. "Pero espere", pregunta: "¿no es EPROM un solo uso también?" No, si tiene luz ultravioleta y la voluntad de correr grandes riesgos. Las EPROM se pueden reescribir si se exponen a la luz UV. Sin embargo, generalmente se empaquetan en un recinto opaco una vez programado, eso tendría que salir primero. Muy poco práctico, ya que no se puede reescribir en tiempo de ejecución, en circuito. Y no podría apuntar a celdas / direcciones de memoria individuales, solo limpie. Pero, EEPROM podría ayudar ...
El EE significa eléctricamente borrable. Eso abre la puerta para las operaciones de escritura que ocurren en el circuito por una vez (en comparación con ROM, PROM y EPROM). Sin embargo, las EEPROM utilizan transistores de puerta flotante. Esto conduce a una acumulación gradual de electrones atrapados, lo que eventualmente hará que las células de memoria no funcionen. O, las celdas de memoria podrían encontrar pérdida de carga. Eso lleva a que la celda quede en un estado borrado. Es una sentencia de muerte planificada, no lo que estabas buscando.
MRAM es el siguiente en la lista. Utiliza una unión de túnel magnético, que consiste en un imán permanente emparejado con un imán intercambiable (separado por una delgada capa de aislamiento), como un bit. De acuerdo con Wikipedia ,
" El método más simple de lectura se logra midiendo la resistencia eléctrica de la celda. Una celda particular se selecciona (típicamente) alimentando un transistor asociado que cambia la corriente de una línea de suministro a través de la celda a tierra. Debido a la magnetorresistencia del túnel, el La resistencia eléctrica de la celda cambia debido a la orientación relativa de la magnetización en las dos placas. Al medir la corriente resultante, se puede determinar la resistencia dentro de cualquier celda en particular y, a partir de esto, la polaridad de la magnetización de la placa grabable " .
Esta forma de memoria se basa en diferencias en resistencia y medición de voltaje, en lugar de cargas y corrientes. No necesita una bomba de carga, lo que ayuda a que su operación consuma menos energía que la DRAM, especialmente para las variantes basadas en STT. MRAM tiene múltiples ventajas en su diseño, incluida la densidad de memoria comparable a la de DRAM; rendimiento y velocidad comparables a los de SRAM en casos de prueba limitados; consumo de energía mucho más bajo que DRAM; y falta de degradación debido a operaciones repetidas de lectura / escritura. Esto ha puesto a MRAM en el centro de atención de investigadores y científicos por igual, promoviendo su desarrollo. De hecho, también está siendo considerado como un posible candidato para la " memoria universal ". Sin embargo, los costos fabulosos para este tipo de memoria siguen siendo muy altos,otras opciones , que parecen un poco difíciles de manejar en este momento.
Podría revisar la RAM ferroeléctrica, pero es una opción bastante triste. F-RAM es similar a la DRAM en la construcción: simplemente reemplace la capa dieléctrica con material ferroeléctrico. Tiene un menor consumo de energía, una resistencia de lectura / escritura decente, pero las ventajas disminuyen después de esto. Tiene densidades de almacenamiento mucho más bajas, un límite de almacenamiento absoluto, un proceso de lectura destructivo (que requiere cambios en cualquier IC para acomodarlo con el arco de escritura después de la lectura) y un costo general más alto. No es un espectáculo bonito.
Las últimas opciones en el espectro son SONOS , CBRAM y Flash-RAM (NAND Flash, basado en NOR, etc.). Sin embargo, el almacenamiento común tipo SSD no es suficiente, por lo que no podemos encontrar ninguna opción viable al final de este espectro. SONOS y Flash-RAM sufren los problemas de velocidades de lectura / escritura limitadas (utilizadas principalmente para almacenamiento permanente, no optimizado para velocidades de operación similares a RAM), la necesidad de escribir en bloques y un número limitado de ciclos de lectura / escritura antes de decir ' buenas noches'. Pueden ser buenos para paginación, pero seguro que no funcionarán para el acceso de alta velocidad. CBRAM también es un poco lento para sus propósitos.
El futuro de esta caza parece sombrío actualmente. Pero no temas, dejé algunas menciones honoríficas para tu lectura personal. T-RAM (Thysistor-RAM), Z-RAM y nvSRAM también son posibles candidatos. Si bien tanto T-RAM como Z-RAM necesitan una actualización ocasionalmente (en comparación con DRAM, SDRAM y DDR-SDRAM), nvSRAM está libre de tales requisitos. Las tres opciones tienen una mejor densidad de memoria, mejores velocidades de lectura / escritura y / o mejores tasas de consumo de energía. Tampoco necesitan baterías, lo cual es una gran ventaja (BBSRAM está llorando en una esquina). Con una mirada más cercana a nvSRAM, parece que hemos encontrado el candidato viable para el temido reemplazo de DDR-SDRAM.
Pero pronto (al menos para aquellos que optaron por leer hasta aquí), todos estaremos llorando en nuestras esquinas separadas, además de tener los mismos problemas de tamaño que SRAM, nvSRAM tampoco está disponible en módulos lo suficientemente grandes para usar como un reemplazo adecuado de DDR-SDRAM. Las opciones están ahí, pero o aún no están listas para la producción (como MRAM), o simplemente nunca lo estarán (nvSRAM). Y antes de preguntar, el Gigabyte i-RAM también está fuera, solo funciona a través de la interfaz SATA, produciendo un cuello de botella en el rendimiento. También tiene una batería. Creo que todos deberíamos tener en cuenta que la memoria puede estar pasando al lado ? Un final agridulce, supongo.
¿Por qué no mencionaste la memoria del núcleo magnético? : D
Jamie Hanrahan
@JamieHanrahan Tal vez lo haga: P ...
TopHatProductions115
1
Cuando hablaba de RAM ferroeléctrica, pensé que "el siguiente es el núcleo" ... ¡incluso comparten la característica de lectura destructiva!
Jamie Hanrahan
1
Los recuerdos de gran capacidad necesitan pequeñas celdas de memoria individuales. Un condensador simple, que tiene una carga de 1 o una carga de 0 puede ser mucho más pequeño que la lógica compleja en ram no volátil y más rápido.
Rellenar la cantidad filtrada es un ciclo independiente del hardware. Esta lógica está hecha de tal manera que el procesador normalmente no tiene impedimentos.
Apagar, por otro lado, detiene el refresco. Entonces sí, se necesita una recarga total, durante el arranque o la hibernación.
Mayor capacidad para el mismo tamaño, gana el voto.
8 GB de RAM = 8.589.934.592 bytes x 8 bits = 68.719.476.736 bits (celdas - sin paridad)
Memoria de acceso aleatorio no volátil De Wikipedia, la enciclopedia libre La memoria de acceso aleatorio no volátil (NVRAM) es una memoria de acceso aleatorio que retiene su información cuando se apaga (no es volátil). Esto contrasta con la memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) y la memoria estática de acceso aleatorio (SRAM), que mantienen los datos solo mientras se aplica energía. La forma más conocida de memoria NVRAM hoy en día es la memoria flash. Algunos inconvenientes de la memoria flash incluyen el requisito de escribirlo en bloques más grandes de lo que muchas computadoras pueden abordar automáticamente, y la longevidad relativamente limitada de la memoria flash debido a su número finito de ciclos de borrado de escritura (la mayoría de los productos flash de consumo en el momento de la escritura pueden soportar solo alrededor de 100,000 reescrituras antes de que la memoria comience a deteriorarse). Otro inconveniente son las limitaciones de rendimiento que impiden que el flash coincida con los tiempos de respuesta y, en algunos casos, la capacidad de direccionamiento aleatorio que ofrecen las formas tradicionales de RAM. Varias tecnologías más nuevas están tratando de reemplazar el flash en ciertos roles, y algunos incluso afirman ser una memoria verdaderamente universal, que ofrece el rendimiento de los mejores dispositivos SRAM con la no volatilidad del flash. Hasta la fecha, estas alternativas aún no se han generalizado.
Estrictamente hablando, la RAM no necesita ser volátil. Se usaron múltiples formas de RAM no volátil en las computadoras. La memoria central de ferrita, por ejemplo, era la forma dominante de RAM (que actuaba como almacenamiento principal, del cual el procesador tomaba la información directamente) en los años 50 hasta los años 70, cuando se transistorizó, la memoria monolítica se hizo frecuente.
Creo que IBM también se refirió a HDD como almacenamiento de acceso aleatorio, ya que difería del almacenamiento de acceso secuencial, como la cinta magnética. La diferencia es comparable a una cinta de cassette y un disco de vinilo: debe enrollar toda la cinta antes de poder llegar a la última canción, mientras que simplemente puede reposicionar el pin en cualquier ubicación del disco para comenzar a escuchar desde allí.
Respuestas:
Cuando la mayoría de las personas leen o escuchan "RAM", piensan en estas cosas:
En realidad, estos están hechos de chips DRAM, y es controvertido si DRAM es un tipo de RAM. (Solía ser RAM "real", pero la tecnología había cambiado y es más una creencia religiosa si es RAM o no, vea la discusión en los comentarios).
RAM es un término amplio. Significa "memoria de acceso aleatorio", es decir, cualquier tipo de memoria a la que se puede acceder en cualquier orden (por "acceso" me refiero a lectura o escritura, pero algunos tipos de RAM pueden ser de solo lectura).
Por ejemplo, HDD no es una memoria de acceso aleatorio, porque cuando intentas leer dos bits que no son adyacentes (o los estás leyendo en orden inverso por cualquier razón) tienes que esperar a que los platos giren y el encabezado para mover. Solo se pueden leer bits secuenciales sin operaciones adicionales en el medio. Esa es también la razón por la que DRAM puede considerarse no RAM: se lee en bloques.
Hay muchos tipos de memoria de acceso aleatorio. Algunos de ellos no son volátiles e incluso hay otros de solo lectura, como ROM. Entonces, la RAM no volátil existe.
¿Por qué no lo usamos? La velocidad no es el mayor problema ya que, por ejemplo, la memoria Flash NOR se puede leer tan rápido como la DRAM (al menos eso es lo que dice Wikipedia , pero sin citar). Las velocidades de escritura son peores, pero el problema más importante es:
Debido a la arquitectura interna de la memoria no volátil, tienen que desgastarse. El número de ciclos de escritura y borrado está limitado a 100,000-1,000,000. Parece un gran número y, por lo general, es suficiente para el almacenamiento no volátil (los pendrives no se rompen con tanta frecuencia, ¿verdad?), Pero es un problema que ya tenía que abordarse en las unidades SSD. La memoria RAM se escribe con mayor frecuencia que las unidades SSD, por lo que sería más propensa a desgastarse.
DRAM no se desgasta, es rápido y relativamente barato. SRAM es aún más rápido, pero también es más caro. En este momento se usa en CPU para el almacenamiento en caché. (y es verdaderamente RAM sin ninguna duda;))
fuente
O(1)tiempo en términos de tamaño, independientemente del estado actual, entonces la DRAM es acceso aleatorio, un HDD tiene acceso en elO(#tracks+rotation_time)que varía según el tamañoEn el fondo se debe a la física.
Cualquier memoria no volátil debe almacenar sus bits en dos estados que tienen una gran barrera de energía entre ellos, de lo contrario, la influencia más pequeña cambiaría el bit. Pero al escribir en ese recuerdo, debemos superar activamente esa barrera energética.
El diseñador tiene bastante libertad para establecer esas barreras energéticas. Póngalo bajo
0 . 1, y obtendrá memoria que puede reescribirse mucho sin generar mucho calor: rápido y volátil. Establezca la barrera de energía alta0 | 1y los bits permanecerán en su lugar casi para siempre, o hasta que gaste mucha energía.DRAM utiliza pequeños condensadores que tienen fugas. Los condensadores más grandes tendrían menos fugas, serían menos volátiles, pero tardarían más en cargarse.
Flash utiliza electrones que se disparan a alto voltaje en un aislador. La barrera de energía es tan alta que no se puede sacar de forma controlada; la única forma es limpiar un bloque completo de bits.
fuente
Cabe señalar que la primera "tienda principal" de uso común en las computadoras fue "núcleo" : pequeños toroides de material de ferrita dispuestos en una matriz, con un cable que los atraviesa en 3 direcciones.
Para escribir un 1, enviaría pulsos de igual intensidad a través de los cables X e Y correspondientes, para "voltear" el núcleo. (Para escribir un cero no lo haría). Tendría que borrar la ubicación antes de escribir.
Para leer, trataría de escribir un 1 y ver si se generó un pulso correspondiente en el cable de "detección"; de ser así, la ubicación solía ser un cero. Entonces, por supuesto, tendría que volver a escribir los datos, ya que los acababa de borrar.
(Esta es una descripción ligeramente simplificada, por supuesto).
Pero las cosas no eran volátiles. Podrías apagar la computadora, encenderla una semana después, y los datos seguirían allí. Y definitivamente fue "RAM".
(Antes del "núcleo", la mayoría de las computadoras funcionaban directamente desde un "tambor" magnético, con solo unos pocos registros de la memoria de la CPU y algunas cosas usadas, como CRT de almacenamiento).
Entonces, la respuesta de por qué la RAM (en su forma actual y más común) es volátil es simplemente que esa forma es barata y rápida. (Intel, curiosamente, fue el primer líder en el desarrollo de RAM de semiconductores, y solo entró en el negocio de las CPU para generar un mercado para su RAM).
fuente
DRAM es rápido, puede construirse de forma económica a densidades extremadamente altas (bajo $ / MB y cm 2 / MB), pero pierde su estado a menos que se actualice con mucha frecuencia. Su tamaño muy pequeño es parte del problema; los electrones se escapan a través de paredes delgadas.
SRAM es muy rápido, menos barato (alto $ / MB) y menos denso, y no requiere actualización, pero pierde su estado una vez que se corta la energía. La construcción SRAM se utiliza para "NVRAM", que es RAM conectada a una batería pequeña. Tengo algunos cartuchos Sega y Nintendo que tienen estados guardados desde hace décadas almacenados en NVRAM.
La EEPROM (generalmente en forma de "Flash") no es volátil, es lenta de escribir, pero barata y densa.
FRAM (RAM ferroeléctrica) es una de las tecnologías de almacenamiento de nueva generación que está disponible que hace lo que quiere: rápido, barato, no volátil ... pero aún no denso. Puede obtener un microcontrolador TI que lo utiliza y ofrece el comportamiento que desea. Cortar el poder y restaurarlo le permite reanudar donde lo dejó. Pero solo tiene 64kbytes de esas cosas. O podría obtener un FRAM serie de 2Mbit .
Se está investigando la tecnología "Memristor" para ofrecer propiedades similares a FRAM, pero todavía no es realmente un producto comercial.
Editar : tenga en cuenta que si tiene un sistema con RAM persistente, debe averiguar cómo aplicarle actualizaciones mientras se está ejecutando o aceptar la necesidad de un reinicio ocasional sin perder todo su trabajo. Hubo una serie de PDA previos a teléfonos inteligentes que almacenaron todos sus datos en NVRAM, lo que le proporcionó encendido instantáneo y la posible pérdida instantánea de todos sus datos si la batería se agota.
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En mi opinión, el principal problema aquí es la volatilidad. Para escribir rápido, la escritura debe ser fácil (es decir, no requiere largos períodos de tiempo). Esto contradice lo que le gustaría ver al seleccionar RAM: tiene que ser rápido.
Analogía cotidiana: - Escribir algo en una pizarra es muy fácil y requiere poco o ningún esfuerzo. Por lo tanto, es rápido y puede dibujar en todo el tablero en cuestión de segundos. - Sin embargo, sus bocetos en la pizarra son muy volátiles. Un movimiento incorrecto y todo se ha ido. - Tome un plato de piedra y grabe su boceto allí, como el estilo de Los Picapiedra , y su boceto permanecerá allí durante años, décadas o posiblemente siglos por venir. Sin embargo, escribir esto lleva mucho más tiempo.
Volver a las computadoras: la tecnología para usar chips rápidos para almacenar datos persistentes ya existe (como las unidades flash), pero las velocidades siguen siendo mucho más bajas en comparación con la RAM volátil. Eche un vistazo a alguna unidad flash y compare los datos. Encontrarás algo como "leer a 200 MB / s" y "escribir a 50 MB / s". Esta es una gran diferencia. Por supuesto, el precio del producto tiene algo que ver aquí, sin embargo, el tiempo de acceso general podría mejorar el gasto de más dinero, pero la lectura seguirá siendo más rápida que la escritura.
"¿Pero qué hay de actualizar el BIOS? ¡Eso está integrado y es rápido!" usted puede preguntar Tienes razón, pero ¿alguna vez has mostrado una imagen de BIOS? Arrancar a través del BIOS lleva solo unos momentos, la mayor parte del tiempo se pierde esperando hardware externo, pero el flasheo real puede llevar minutos, incluso si solo se requieren unos pocos KBytes para grabar / grabar.
Sin embargo, existen soluciones para este problema, por ejemplo, la función Hybernate de Windows. Los contenidos de RAM se escriben en un almacenamiento no volátil (como HDD) y luego se vuelven a leer. Algunos BIOS en netbooks proporcionan características similares para la configuración y configuración general del BIOS utilizando una partición oculta de HDD (por lo que básicamente se omite el material del BIOS incluso en las botas frías).
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Principalmente debido a catch-22 . Si su DRAM (como ya se dijo, RAM es un término muy amplio. De lo que está hablando se llama DRAM , con D para Dynamic) de repente se vuelve no volátil, la gente lo llamará NVRAM, que es un tipo de almacenamiento muy diferente.
También hay una razón práctica, actualmente no existe ningún tipo de NVRAM (me refiero a la verdadera NVRAM basada en EEPROM, sin necesidad de fuente de alimentación) que permita un número ilimitado de escrituras sin degradación del hardware.
Con respecto a los dispositivos de almacenamiento masivo basados en DRAM: eche un vistazo a Gigabyte i-RAM (tenga en cuenta la batería recargable de iones de litio, que la hace no volátil por un tiempo)
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En realidad, RAM, estrictamente hablando, NO NECESITA ser volátil, pero por conveniencia generalmente lo hacemos de esa manera. Vea Magnetic Ram en Wikipedia ( http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetoresistive_random-access_memory ) para obtener una tecnología RAM no volátil potencial, aunque todavía necesita un mayor desarrollo para su uso práctico.
Básicamente, la ventaja de DRAM es el tamaño. Es una tecnología tremendamente simple que tiene características de lectura y escritura muy rápidas, pero como consecuencia, es volátil. La memoria flash tiene buenas características de lectura, pero es TREMENDAMENTE LENTA en comparación con lo que se necesita para la RAM.
La RAM estática tiene características de lectura y escritura extremadamente favorables, y tiene una potencia bastante baja, pero tiene una gran cantidad de componentes en comparación con la DRAM, y por lo tanto es mucho más costosa. (Mayor huella en silicio = más fallas + menor conteo de chips por dado = más costo) También es volátil, pero incluso una batería pequeña podría alimentarlo por algún tiempo, lo que lo convierte en una especie de psudo-NVRAM si no fuera por el costo problema.
Ya sea MRAM o alguna otra tecnología, es probable que en algún momento en el futuro, encontremos una forma de evitar la necesidad actual de estructuras de memoria escalonadas que ralenticen las computadoras, simplemente todavía no estamos allí. Sin embargo, incluso una vez que llegue esa era, es probable que aún necesitemos una variedad de medio de almacenamiento confiable a largo plazo (léase: LENTO) para archivar datos.
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Como muchos otros han mencionado, la RAM moderna solo es volátil por diseño, no por requerimiento. SDRAM y DDR-SDRAM tienen los problemas adicionales de requerir también una actualización para mantener su funcionamiento confiable. Esa es solo la naturaleza de los módulos Dynamic RAM. Pero no pude evitar preguntarme si hay otra opción disponible. ¿Qué tipos de memoria existen que pueden ajustarse a los criterios? En este tutorial, solo cubriré la memoria que se puede leer / escribir en tiempo de ejecución. Esto inicia ROM, PROM y otros chips de uso único: están destinados a ser inmutables una vez programados.
Si nos acercamos un poco más al lado no volátil del espectro, nos encontramos con SRAM en el camino, pero su no volatilidad es bastante limitada. En realidad, es solo la remanencia de datos. No requiere una actualización, pero seguramente eliminará sus datos cuando la alimentación esté apagada durante demasiado tiempo. Además de esto, también es un poco más rápido que DRAM, hasta que alcanza el tamaño de GB. Debido al mayor tamaño de las celdas de memoria (6 transistores por celda), en comparación con DRAM, la viabilidad de la ventaja de velocidad de SRAM comienza a desvanecerse a medida que aumenta el tamaño de la memoria en uso.
El siguiente es BBSRAM - SRAM respaldado por batería. Este tipo de memoria es una versión modificada de SRAM que utiliza una batería para volverse no volátil en caso de una falla de energía. Sin embargo, esto presenta algunos problemas. ¿Cómo deshacerse de una batería una vez que está hecha? ¿Y SRAM ya no es lo suficientemente grande como es? Agregar un circuito de administración de energía y una batería a la mezcla solo reduce la cantidad de espacio que se puede usar para las celdas de memoria reales. Tampoco recuerdo que las baterías funcionen bien con la exposición prolongada al calor ...
Además del lado no volátil del espectro, ahora ponemos los ojos en EPROM. "Pero espere", pregunta: "¿no es EPROM un solo uso también?" No, si tiene luz ultravioleta y la voluntad de correr grandes riesgos. Las EPROM se pueden reescribir si se exponen a la luz UV. Sin embargo, generalmente se empaquetan en un recinto opaco una vez programado, eso tendría que salir primero. Muy poco práctico, ya que no se puede reescribir en tiempo de ejecución, en circuito. Y no podría apuntar a celdas / direcciones de memoria individuales, solo limpie. Pero, EEPROM podría ayudar ...
El EE significa eléctricamente borrable. Eso abre la puerta para las operaciones de escritura que ocurren en el circuito por una vez (en comparación con ROM, PROM y EPROM). Sin embargo, las EEPROM utilizan transistores de puerta flotante. Esto conduce a una acumulación gradual de electrones atrapados, lo que eventualmente hará que las células de memoria no funcionen. O, las celdas de memoria podrían encontrar pérdida de carga. Eso lleva a que la celda quede en un estado borrado. Es una sentencia de muerte planificada, no lo que estabas buscando.
MRAM es el siguiente en la lista. Utiliza una unión de túnel magnético, que consiste en un imán permanente emparejado con un imán intercambiable (separado por una delgada capa de aislamiento), como un bit. De acuerdo con Wikipedia ,
" El método más simple de lectura se logra midiendo la resistencia eléctrica de la celda. Una celda particular se selecciona (típicamente) alimentando un transistor asociado que cambia la corriente de una línea de suministro a través de la celda a tierra. Debido a la magnetorresistencia del túnel, el La resistencia eléctrica de la celda cambia debido a la orientación relativa de la magnetización en las dos placas. Al medir la corriente resultante, se puede determinar la resistencia dentro de cualquier celda en particular y, a partir de esto, la polaridad de la magnetización de la placa grabable " .
Esta forma de memoria se basa en diferencias en resistencia y medición de voltaje, en lugar de cargas y corrientes. No necesita una bomba de carga, lo que ayuda a que su operación consuma menos energía que la DRAM, especialmente para las variantes basadas en STT. MRAM tiene múltiples ventajas en su diseño, incluida la densidad de memoria comparable a la de DRAM; rendimiento y velocidad comparables a los de SRAM en casos de prueba limitados; consumo de energía mucho más bajo que DRAM; y falta de degradación debido a operaciones repetidas de lectura / escritura. Esto ha puesto a MRAM en el centro de atención de investigadores y científicos por igual, promoviendo su desarrollo. De hecho, también está siendo considerado como un posible candidato para la " memoria universal ". Sin embargo, los costos fabulosos para este tipo de memoria siguen siendo muy altos,otras opciones , que parecen un poco difíciles de manejar en este momento.
Podría revisar la RAM ferroeléctrica, pero es una opción bastante triste. F-RAM es similar a la DRAM en la construcción: simplemente reemplace la capa dieléctrica con material ferroeléctrico. Tiene un menor consumo de energía, una resistencia de lectura / escritura decente, pero las ventajas disminuyen después de esto. Tiene densidades de almacenamiento mucho más bajas, un límite de almacenamiento absoluto, un proceso de lectura destructivo (que requiere cambios en cualquier IC para acomodarlo con el arco de escritura después de la lectura) y un costo general más alto. No es un espectáculo bonito.
Las últimas opciones en el espectro son SONOS , CBRAM y Flash-RAM (NAND Flash, basado en NOR, etc.). Sin embargo, el almacenamiento común tipo SSD no es suficiente, por lo que no podemos encontrar ninguna opción viable al final de este espectro. SONOS y Flash-RAM sufren los problemas de velocidades de lectura / escritura limitadas (utilizadas principalmente para almacenamiento permanente, no optimizado para velocidades de operación similares a RAM), la necesidad de escribir en bloques y un número limitado de ciclos de lectura / escritura antes de decir ' buenas noches'. Pueden ser buenos para paginación, pero seguro que no funcionarán para el acceso de alta velocidad. CBRAM también es un poco lento para sus propósitos.
El futuro de esta caza parece sombrío actualmente. Pero no temas, dejé algunas menciones honoríficas para tu lectura personal. T-RAM (Thysistor-RAM), Z-RAM y nvSRAM también son posibles candidatos. Si bien tanto T-RAM como Z-RAM necesitan una actualización ocasionalmente (en comparación con DRAM, SDRAM y DDR-SDRAM), nvSRAM está libre de tales requisitos. Las tres opciones tienen una mejor densidad de memoria, mejores velocidades de lectura / escritura y / o mejores tasas de consumo de energía. Tampoco necesitan baterías, lo cual es una gran ventaja (BBSRAM está llorando en una esquina). Con una mirada más cercana a nvSRAM, parece que hemos encontrado el candidato viable para el temido reemplazo de DDR-SDRAM.
Pero pronto (al menos para aquellos que optaron por leer hasta aquí), todos estaremos llorando en nuestras esquinas separadas, además de tener los mismos problemas de tamaño que SRAM, nvSRAM tampoco está disponible en módulos lo suficientemente grandes para usar como un reemplazo adecuado de DDR-SDRAM. Las opciones están ahí, pero o aún no están listas para la producción (como MRAM), o simplemente nunca lo estarán (nvSRAM). Y antes de preguntar, el Gigabyte i-RAM también está fuera, solo funciona a través de la interfaz SATA, produciendo un cuello de botella en el rendimiento. También tiene una batería. Creo que todos deberíamos tener en cuenta que la memoria puede estar pasando al lado ? Un final agridulce, supongo.
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Los recuerdos de gran capacidad necesitan pequeñas celdas de memoria individuales. Un condensador simple, que tiene una carga de 1 o una carga de 0 puede ser mucho más pequeño que la lógica compleja en ram no volátil y más rápido.
Rellenar la cantidad filtrada es un ciclo independiente del hardware. Esta lógica está hecha de tal manera que el procesador normalmente no tiene impedimentos.
Apagar, por otro lado, detiene el refresco. Entonces sí, se necesita una recarga total, durante el arranque o la hibernación.
Mayor capacidad para el mismo tamaño, gana el voto.
8 GB de RAM = 8.589.934.592 bytes x 8 bits = 68.719.476.736 bits (celdas - sin paridad)
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Para responder a la pregunta, ¡no lo hace!
Fuente: página wiki de NVRAM
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Estrictamente hablando, la RAM no necesita ser volátil. Se usaron múltiples formas de RAM no volátil en las computadoras. La memoria central de ferrita, por ejemplo, era la forma dominante de RAM (que actuaba como almacenamiento principal, del cual el procesador tomaba la información directamente) en los años 50 hasta los años 70, cuando se transistorizó, la memoria monolítica se hizo frecuente.
Creo que IBM también se refirió a HDD como almacenamiento de acceso aleatorio, ya que difería del almacenamiento de acceso secuencial, como la cinta magnética. La diferencia es comparable a una cinta de cassette y un disco de vinilo: debe enrollar toda la cinta antes de poder llegar a la última canción, mientras que simplemente puede reposicionar el pin en cualquier ubicación del disco para comenzar a escuchar desde allí.
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