Wenn der RAM-Speicher des Computers nicht flüchtig sein soll, wie bei anderen dauerhaften Speichern, gibt es keine Startzeit. Warum ist es dann nicht machbar, ein nichtflüchtiges RAM-Modul zu haben? Danke.
Diese Frage verdient eine vollständige Antwort, aber ich denke, nichtflüchtiger Speicher ist viel langsamer.
mveroone
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Was hat Sie denken, es ist flüchtig sein ?? Es war nicht vor 40 Jahren.
Daniel R Hicks
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RAM ist flüchtig nicht , weil es sein muss flüchtig, es ist , weil die Technologie es verwendet ist flüchtig.
Alvin Wong
8
@jhocking, weil keine nichtflüchtige Technologie mit vergleichbarer Leistung verfügbar ist.
Dan Neely
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Angenommen, ich frage in 2 Jahren: Warum kannst du dich nicht erinnern, was der letzte Geschmack von Limonade war, den du getrunken hast, bevor du diese Frage gestellt hast?
Erik Reppen
Antworten:
113
Wenn die meisten Leute "RAM" lesen oder hören, denken sie an folgende Dinge:
Tatsächlich bestehen diese aus DRAM-Chips, und es ist umstritten, ob DRAM eine Art RAM ist. (Früher war es "echter" Arbeitsspeicher, aber die Technologie hatte sich geändert und es ist mehr eine religiöse Überzeugung, ob es sich um Arbeitsspeicher handelt oder nicht, siehe Diskussion in den Kommentaren.)
RAM ist ein weiter Begriff. Es steht für "Direktzugriffsspeicher", dh für jede Art von Speicher, auf den in beliebiger Reihenfolge zugegriffen werden kann (wobei mit "Zugriff" Lesen oder Schreiben gemeint ist, einige Arten von RAM jedoch möglicherweise schreibgeschützt sind).
Zum Beispiel ist die Festplatte kein Arbeitsspeicher, denn wenn Sie versuchen, zwei nicht benachbarte Bits zu lesen (oder Sie lesen sie aus irgendeinem Grund in umgekehrter Reihenfolge), müssen Sie warten, bis sich die Platten drehen und der Header bewegen. Es können nur sequentielle Bits ohne zusätzliche Operationen dazwischen gelesen werden. Das ist auch der Grund, warum DRAM als Nicht-RAM betrachtet werden kann - es wird in Blöcken gelesen.
Es gibt viele Arten von Arbeitsspeichern. Einige von ihnen sind nicht flüchtig und es gibt sogar schreibgeschützte, zum Beispiel ROM. Es ist also nichtflüchtiger RAM vorhanden.
Warum benutzen wir es nicht? Geschwindigkeit ist nicht das größte Problem, da zum Beispiel ein NOR-Flash-Speicher so schnell wie ein DRAM gelesen werden kann (zumindest sagt Wikipedia dies , aber ohne Angabe von Gründen). Die Schreibgeschwindigkeiten sind schlechter, aber das wichtigste Problem ist:
Aufgrund der inneren Architektur des nichtflüchtigen Speichers müssen sie sich abnutzen. Die Anzahl der Schreib- und Löschzyklen ist auf 100.000 bis 1.000.000 begrenzt. Es sieht nach einer großen Zahl aus und ist normalerweise ausreichend für nichtflüchtigen Speicher (Pendrives brechen nicht so oft, oder?), Aber es ist ein Problem, das bereits bei SSD-Laufwerken behoben werden musste. RAM wird viel häufiger geschrieben als SSD-Laufwerke, daher ist es anfälliger für Verschleiß.
DRAM nutzt sich nicht ab, es ist schnell und relativ billig. SRAM ist noch schneller, aber auch teurer. Momentan wird es in CPUs zum Cachen verwendet. (und es ist wirklich RAM ohne Zweifel;))
+1 für die 0,1% der Leute, die zu Recht ROM angeben, ist auch RAM! (angibt, D-RAM ist nicht RAM ist ein wenig extrem ...)
Juli
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Die ursprünglichen Laufwerke wurden jedoch als "RAM" bezeichnet (da die andere Alternative das Band war). Wenn der Verlauf über die Priorität entscheidet, ist DASD (was Sie als HDD bezeichnen) definitiv RAM.
Daniel R Hicks
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@DanielRHicks Das ist interessant. Vielleicht ist "RAMiness" nicht binär: DRAM ist weniger zufällig als SRAM, HDDs sind weniger zufällig als DRAM und so weiter.
Gronostaj
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wenn Sie einen Speicherdirektzugriff aufrufe , wo eine zufällige Stelle Zugriff auf nur nimmt O(1)Zeit in Bezug auf Größe unabhängig vom aktuellen Zustand dann DRAM ist wahlfreier Zugriff, eine HDD hat Zugang in O(#tracks+rotation_time)denen für die Größe variiert
Ratsche Freak
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"RAM" war meiner Meinung nach (ich kann keine gute Referenz finden) abgeleitet im Gegensatz zu sequentiellen Speicher (Magnet- oder Papierband; Quecksilber-Verzögerungsleitungen), auf die nur in der Reihenfolge zugegriffen werden konnte. In der Zwischenzeit fand ich einen Exkurs zu Begriffen für "RAM" in anderen Sprachen: smo.uhi.ac.uk/~oduibhin/tearmai/etymology.htm, die verschiedene Aspekte des RAM / ROM-Unterschieds hervorheben.
pjc50
141
Im Grunde liegt es an der Physik.
Jeder nichtflüchtige Speicher muss seine Bits in zwei Zuständen speichern, zwischen denen sich eine große Energiebarriere befindet. Andernfalls würde der kleinste Einfluss das Bit ändern. Aber wenn wir in diese Erinnerung schreiben, müssen wir diese Energiebarriere aktiv überwinden.
Designer haben einige Freiheiten beim Setzen dieser Energiebarrieren. Wenn Sie es niedrig einstellen 0 . 1, erhalten Sie einen Speicher, der viel überschrieben werden kann, ohne viel Wärme zu erzeugen: schnell und flüchtig. Stellen Sie die Energiebarriere hoch 0 | 1und die Bits bleiben fast für immer oder bis Sie ernsthafte Energie verbrauchen.
DRAM verwendet kleine Kondensatoren, die lecken. Größere Kondensatoren würden weniger lecken, weniger flüchtig sein, aber länger zum Laden brauchen.
Flash verwendet Elektronen, die mit hoher Spannung in einen Isolator geschossen werden. Die Energiebarriere ist so hoch, dass man sie nicht kontrolliert herausholen kann. Der einzige Weg ist, einen ganzen Block von Bits zu entfernen.
Gute Antwort! Sie antworteten tatsächlich auf das Warum und auf eine leicht verständliche Art und Weise.
Synetech
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Die akzeptierte Antwort beantwortet die Frage nicht wirklich, während dies der Fall ist.
Mark Adler
1
Sie vermeiden es wahrscheinlich, dies zu erwähnen, weil es zu "tief in der Physik" liegt, aber ich möchte sagen, dass es bei der Barriere weniger um Energie als um Entropie geht . SRAM hat noch kleinere Kondensatoren als DRAM und leckt dennoch nicht, weil es Feldeffekttransistoren anstelle von Widerständen verwendet - die, vage gesagt, Störungen durch thermisches Rauschen über eine extern zugeführte Spannungsschwelle umgehen. Nur noch wenige Schrumpfungen in der Zukunft werden wir eine andere Art der Interferenz erreichen - das Quantentunneln - bei dem eine tatsächliche Energiebarriere der einzige Weg ist, um klassische Informationen zu bewahren.
Leftaroundabout
@leftaroundabout: SRAM hat überhaupt keine Kondensatoren, außer parasitären und vielleicht einigen Forschungsdesigns.
MSalters
1
@leftaroundabout: Weder SRAM noch DRAM können ein Bit für einen längeren Zeitraum speichern, ohne dieses Bit in irgendeiner Form zu aktualisieren (aus einem 0,2-Bit wird ein knackiges 0-Bit). SRAM macht das einfach kontinuierlich, wohingegen DRAM es in einem Umschreibezyklus macht.
MSalters
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Es ist anzumerken, dass der erste häufig verwendete "Hauptspeicher" in Computern "Kern" war - winzige Toroide aus Ferritmaterial, die in einer Anordnung angeordnet waren und durch die ein Draht in drei Richtungen verlief.
Um eine 1 zu schreiben, würden Sie Impulse gleicher Stärke durch die entsprechenden X- und Y-Drähte senden, um den Kern "umzudrehen". (Um eine Null zu schreiben, würden Sie das nicht tun.) Sie müssten den Ort löschen, bevor Sie schreiben.
Zum Lesen würden Sie versuchen, eine 1 zu schreiben und zu sehen, ob ein entsprechender Impuls auf dem "Sense" -Draht erzeugt wurde - wenn ja, war die Position früher eine Null. Dann müssten Sie die Daten natürlich zurückschreiben, da Sie sie gerade gelöscht haben.
(Dies ist natürlich eine etwas vereinfachte Beschreibung.)
Aber das Zeug war nicht flüchtig. Sie könnten den Computer herunterfahren, eine Woche später starten und die Daten wären immer noch da. Und es war definitiv "RAM".
(Vor dem "Kern" arbeiteten die meisten Computer direkt an einer magnetischen "Trommel", mit nur wenigen Registern des CPU-Speichers und wenigen benutzten Dingen wie Speicher-CRTs.)
Die Antwort darauf, warum RAM (in seiner aktuellen, am häufigsten verwendeten Form) flüchtig ist, ist einfach, dass dieses Formular billig und schnell ist. (Interessanterweise war Intel der frühe Marktführer bei der Entwicklung von Halbleiter-RAM und stieg erst in das CPU-Geschäft ein, um einen Markt für deren RAM zu generieren.)
Wurden kernbasierte Computer in der Regel so konzipiert, dass sie nach einem unerwarteten Stromausfall (bei erneuter Stromzufuhr) den Betrieb dort wieder aufnehmen konnten, wo sie aufgehört hatten? Meine Vermutung wäre, dass man, wenn man eine "Abschalt" -Prozedur durchführt, ein System veranlassen könnte, alles Interessante im Kern zu speichern und dann mit der Ausführung von NOPs zu beginnen, bis die Stromversorgung unterbrochen wird. Wenn man beim Neustart die richtige Prozedur anwendet, kann man den Systemstatus wiederherstellen. Wissen Sie, ob Systeme in der Regel die Möglichkeit hatten, bei einem Stromausfall von außen automatisch einen Abschaltvorgang auszulösen? Wenn ein Core-basiertes System wäre ...
Supercat
... aufgrund eines Stromausfalls aufhören zu funktionieren und keine Möglichkeit hatten, laufende Operationen zu beenden, bevor die Stromversorgung vollständig unterbrochen wurde, würde ich damit rechnen, dass die Einheit des Speichers, auf die gewirkt wurde, verloren gehen würde; weiter, da ich erwarten würde, dass Programmzähler, Sequenzer usw. nicht im Kernspeicher gehalten werden, würde der Inhalt dieser ebenfalls verloren gehen.
Supercat
@supercat - Es gab eine Vielzahl von Designs. Das Hauptaugenmerk lag auf der Aufrechterhaltung der Integrität des Dateisystems, sodass bei der Wiederherstellung nach einem Absturz mit hoher Wahrscheinlichkeit versucht wurde, laufende Dateivorgänge zu finden und diese abzuschließen. Aber ich erinnere mich, dass es ziemlich häufig vorkam, einen Stromausfall zu erkennen und die CPU-Register zu verstauen.
Daniel R Hicks
Wenn der Speicher als Dateisystem verwendet wird, würde ich erwarten, dass der Code sicherstellen kann, dass er sich immer in einem gültigen Zustand befindet, sodass jede unterbrochene Operation entweder zurückgesetzt oder vollständig ausgeführt werden kann. Auf der anderen Seite wurde nach meinem Verständnis das Kerngedächtnis oft nicht verwendet, weil es nicht flüchtig war, sondern weil es billiger war als jede andere Alternative. Daher bin ich gespannt, inwieweit Designer die Nichtflüchtigkeit ausnutzten oder sie einfach ignorierten .
Supercat
@supercat - Sie haben es ziemlich oft ausgenutzt (und daher waren zB Dateisysteme weniger robust, als man es für flüchtiges RAM gerne gesehen hätte). Nicht, dass es ein großes "Verkaufsargument" gewesen wäre, aber es war da, also warum nicht?
Daniel R Hicks
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DRAM ist schnell, kann kostengünstig mit extrem hohen Dichten (niedrige $ / MB und cm 2 / MB) erstellt werden, verliert jedoch seinen Status, wenn er nicht sehr häufig aktualisiert wird. Seine sehr geringe Größe ist Teil des Problems; Elektronen entweichen durch dünne Wände.
SRAM ist sehr schnell, weniger billig (hohe $ / MB) und weniger dicht und erfordert keine Auffrischung, verliert jedoch seinen Zustand, sobald die Stromversorgung unterbrochen wird. Die SRAM-Konstruktion wird für "NVRAM" verwendet, bei dem es sich um einen RAM handelt, der an eine kleine Batterie angeschlossen ist. Ich habe einige Sega- und Nintendo-Kassetten mit jahrzehntelang gespeicherten Sicherungszuständen im NVRAM.
EEPROM (normalerweise in Form von "Flash") ist nicht flüchtig, langsam zu schreiben, aber billig und dicht.
FRAM (ferroelektrischer RAM) ist eine der neuen Speichertechnologien, die verfügbar wird und genau das leistet, was Sie möchten: schnell, billig, nicht flüchtig ... aber noch nicht dicht. Sie können einen TI-Mikrocontroller erwerben, der ihn verwendet und das gewünschte Verhalten liefert. Durch das Abschalten und Wiederherstellen der Stromversorgung können Sie dort weitermachen, wo Sie aufgehört haben. Aber es hat nur 64kbyte des Zeugs. Oder Sie könnten 2Mbit seriellen FRAM bekommen .
Die "Memristor" -Technologie wird erforscht, um ähnliche Eigenschaften wie FRAM zu liefern, ist jedoch noch kein kommerzielles Produkt.
Bearbeiten : Beachten Sie, dass Sie bei einem RAM-beständigen System entweder herausfinden müssen, wie Aktualisierungen während des Betriebs angewendet werden, oder die Notwendigkeit eines gelegentlichen Neustarts akzeptieren müssen, ohne Ihre Arbeit zu verlieren. Es gab eine Reihe von Pre-Smartphone-PDAs, die alle ihre Daten im NVRAM speicherten, so dass Sie sowohl sofort einschalten können als auch den potenziellen sofortigen Verlust all Ihrer Daten, wenn der Akku leer wird.
Yay Memristor-Technologie, es wird mindestens 10 Jahre oder länger dauern, bis wir coole Produkte sehen, die auf diesen "neuen" Geräten basieren. Aber sie sollten eine Menge Versprechen für Speicherimplementierungen halten.
Chris O
DRUM ist schnell, aber nicht sehr dicht und die Kosten pro Charakter sind hoch. (Was ?? DRAM ??? Egal.)
Daniel R Hicks
1
NVRAM ist nicht dasselbe wie batteriegepuffertes SRAM. Der NVRAM verfügt über einen Kondensator pro Bit, der ausreichend isoliert werden kann, damit keine Ladung abfließt, sondern auch erfasst und programmiert werden kann. Die Bitzellenstruktur ist ziemlich groß, und bei einigen Technologien sind exotischere Fertigungsschritte erforderlich, so dass NVRAM eine kostenintensive Technologie mit niedriger Dichte ist. Es hat aber auch eine sehr lange Lagerdauer. Der CMOS-SRAM verbraucht im Leerlauf nur sehr wenig Strom, sodass die Sicherung mit einer Batterie kostengünstig ist. Das einst übliche PC- "CMOS" -Gerät ist ein Beispiel.
RBerteig
1
SRAM + -Batteriebaugruppe ist kein echter NVRAM. Echter NVRAM auf EEPROM-Basis.
user539484
@RBerteig: Ich verstehe, dass ein NVRAM eine Verbindung eines SRAM mit einem nichtflüchtigen Speicher und einem ausreichend großen Energiespeichermedium ist, damit der SRAM ohne externe Energie in den nichtflüchtigen Speicher kopiert werden kann. Wenn sich der SRAM und der nichtflüchtige Speicher in getrennten Chips befänden, würde der Transfer von einem zum anderen eine Weile dauern (und viel Energie verbrauchen). Wenn Sie sie zusammen heiraten, kann die Übertragung viel schneller erfolgen.
Supercat
6
IMO ist das Hauptproblem hier in der Tat die Volatilität. Um schnell zu schreiben, muss das Schreiben einfach sein (dh keine längeren Zeiträume erfordern). Dies widerspricht dem, was Sie bei der Auswahl des Arbeitsspeichers sehen möchten: Es muss schnell gehen.
Alltägliche Analogie: - Etwas auf ein Whiteboard zu schreiben ist sehr einfach und erfordert wenig bis gar keinen Aufwand. Somit ist es schnell und Sie können innerhalb von Sekunden über das gesamte Board skizzieren. - Ihre Skizzen auf dem Whiteboard sind jedoch sehr flüchtig. Irgendeine falsche Bewegung und alles ist weg. - Nehmen Sie eine Steinplatte und gravieren Sie Ihre Skizze dort - wie im Flintstones- Stil - und Ihre Skizze bleibt dort für Jahre, Jahrzehnte oder möglicherweise Jahrhunderte. Das Schreiben dauert allerdings viel länger.
Zurück zu Computern: Die Technologie, schnelle Chips zum Speichern persistenter Daten zu verwenden, ist bereits vorhanden (wie Flash-Laufwerke), aber die Geschwindigkeiten sind im Vergleich zu flüchtigem RAM immer noch viel niedriger. Schauen Sie sich ein Flash-Laufwerk an und vergleichen Sie die Daten. Sie finden so etwas wie "Lesen mit 200 MB / s" und "Schreiben mit 50 MB / s". Das ist ein ziemlicher Unterschied. Natürlich spielt der Produktpreis hier eine Rolle, aber die allgemeine Zugriffszeit könnte die Ausgaben für mehr Geld verbessern, aber das Lesen wird immer noch schneller sein als das Schreiben.
"Aber wie wäre es mit einem BIOS-Flash? Das ist integriert und schnell!" Sie könnten fragen. Sie haben Recht, aber haben Sie jemals ein BIOS-Image geflasht? Das Booten über das BIOS dauert nur einen Moment - das Warten auf externe Hardware wird meistens verschwendet - aber das eigentliche Flashen kann Minuten dauern, auch wenn das Brennen / Schreiben nur wenige KByte beträgt.
Es gibt jedoch Problemumgehungen für dieses Problem, z. B. die Hybernate-Funktion von Windows. RAM-Inhalte werden in einen nichtflüchtigen Speicher (wie die Festplatte) geschrieben und später zurückgelesen. Einige BIOS auf Netbooks bieten ähnliche Funktionen für die allgemeine BIOS-Konfiguration und -Einstellungen mithilfe einer versteckten Festplattenpartition (so dass Sie das BIOS-Zeug auch bei einem Kaltstart im Wesentlichen überspringen).
Hauptsächlich wegen Catch-22 . Wenn Ihr DRAM ( RAM ist, wie bereits erwähnt, ein sehr weit gefasster Begriff. Sie sprechen von DRAM mit D für Dynamic) plötzlich nicht mehr flüchtig wird, nennen die Leute es NVRAM , einen ganz anderen Speichertyp.
Es gibt auch einen praktischen Grund dafür, dass derzeit kein NVRAM-Typ (ich meine echter EEPROM-basierter NVRAM ohne Stromquelle) existiert, der eine unbegrenzte Anzahl von Schreibvorgängen ohne Hardware-Beeinträchtigung ermöglicht.
Betrifft DRAM-basierte Massenspeichergeräte: Schauen Sie sich Gigabyte i-RAM an (beachten Sie den wiederaufladbaren Li-Ion-Akku, der für eine Weile nicht flüchtig ist).
Eigentlich muss RAM nicht unbedingt flüchtig sein, aber der Einfachheit halber machen wir es im Allgemeinen so. Unter Magnetic Ram auf Wikipedia ( http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetoresistive_random-access_memory ) finden Sie eine mögliche nichtflüchtige RAM-Technologie, die jedoch für den praktischen Gebrauch noch weiterentwickelt werden muss.
Grundsätzlich liegt der Vorteil von DRAM in der Größe. Es ist eine enorm einfache Technologie, die sehr schnelle Lese- und Schreibeigenschaften aufweist, jedoch in der Folge volatil ist. Der Flash-Speicher hat gute Leseeigenschaften, ist aber im Vergleich zum RAM-Bedarf SEHR LANGSAM.
Statischer RAM hat extrem günstige Lese- / Schreibeigenschaften und ist ziemlich stromsparend, hat aber im Vergleich zu DRAM eine große Komponentenzahl und ist daher viel teurer. (Größerer Platzbedarf auf Silizium = mehr Ausfälle + geringere Chipanzahl pro Chip = mehr Kosten) Es ist auch flüchtig, aber selbst eine kleine Batterie könnte es für einige Zeit mit Strom versorgen, was es zu einer Art Psudo-NVRAM macht, wenn es nicht die Kosten wären Problem.
Ob es sich um MRAM oder eine andere Technologie handelt, es ist wahrscheinlich, dass wir irgendwann in der Zukunft einen Weg finden werden, um den aktuellen Bedarf an mehrstufigen Speicherstrukturen zu umgehen, die Computer verlangsamen. Wir sind einfach noch nicht da. Selbst wenn diese Ära eintrifft, werden wir wahrscheinlich noch eine Reihe von langfristig zuverlässigen (read: SLOW) Speichermedien benötigen, um Daten zu archivieren.
Wie viele andere bereits erwähnt haben, ist moderner RAM nur vom Design her flüchtig - nicht von der Anforderung her. SDRAM und DDR-SDRAM haben das zusätzliche Problem, dass auch eine Aktualisierung erforderlich ist, um im Betrieb zuverlässig zu bleiben. Das liegt in der Natur der Dynamic RAM-Module. Aber ich konnte nicht anders, als mich zu fragen, ob es noch eine andere Option gibt. Welche Arten von Speicher gibt es, die die Kriterien erfüllen können? In dieser Anleitung werde ich nur den Speicher behandeln, in den zur Laufzeit gelesen / geschrieben werden kann. Dies wirft ROM-, PROM- und andere Einmal-Chips aus dem Programm - sie sollten nach der Programmierung unverändert bleiben.
Wenn wir uns der nichtflüchtigen Seite des Spektrums etwas nähern, stoßen wir auf dem Weg auf SRAM - aber seine Nichtflüchtigkeit ist ziemlich begrenzt. Eigentlich ist es nur Datenremanenz. Es ist keine Aktualisierung erforderlich, die Daten werden jedoch gelöscht, wenn das Gerät zu lange ausgeschaltet ist. Darüber hinaus ist es auch ein bisschen schneller als DRAM - bis Sie die GB-Größe erreichen. Aufgrund der vergrößerten Größe der Speicherzellen (6 Transistoren pro Zelle) im Vergleich zum DRAM verschlechtert sich die Realisierbarkeit des Geschwindigkeitsvorteils des SRAM mit zunehmender Größe des verwendeten Speichers.
Als nächstes folgt BBSRAM - Battery Backed SRAM. Bei diesem Speichertyp handelt es sich um eine modifizierte Version des SRAM, bei der eine Batterie verwendet wird, um bei einem Stromausfall nichtflüchtig zu werden. Dies führt jedoch zu einigen Problemen. Wie entsorgt man eine Batterie, wenn sie einmal leer ist? Und ist SRAM nicht schon groß genug? Durch Hinzufügen einer Stromsparfunktion und einer Batterie zum Mix wird nur der Platz reduziert, der für die eigentlichen Speicherzellen verwendet werden kann. Ich kann mich auch nicht erinnern, dass Batterien bei längerer Hitzeeinwirkung gut gespielt haben ...
Neben der nichtflüchtigen Seite des Spektrums haben wir nun EPROM im Blick. "Aber warte", fragst du, "ist EPROM nicht auch einmalig verwendbar?" Nicht, wenn Sie UV-Licht haben und bereit sind, hohe Risiken einzugehen. EPROMs können bei Bestrahlung mit UV-Licht umgeschrieben werden. In der Regel sind sie jedoch nach der Programmierung in einem undurchsichtigen Gehäuse verpackt - das müsste sich zuerst lösen. Sehr unpraktisch, da es zur Laufzeit im Schaltkreis nicht umgeschrieben werden kann. Und Sie wären nicht in der Lage, einzelne Speicheradressen / -zellen anzugreifen - nur zu löschen. Aber EEPROM könnte helfen ...
Das EE steht für elektrisch löschbar. Dies öffnet die Tür für einmal in der Schaltung auftretende Schreiboperationen (im Vergleich zu ROM, PROM und EPROM). EEPROMs verwenden jedoch Floating-Gate-Transistoren. Dies führt zu einer allmählichen Akkumulation eingefangener Elektronen, die die Speicherzellen schließlich unbrauchbar machen. Oder die Speicherzellen könnten auf Ladungsverlust stoßen. Das führt dazu, dass die Zelle gelöscht bleibt. Es ist ein geplantes Todesurteil - nicht das, wonach Sie gesucht haben.
MRAM ist als nächstes in der Liste. Es wird ein magnetischer Tunnelübergang verwendet, der aus einem Permanentmagneten und einem austauschbaren Magneten (getrennt durch eine dünne Isolierschicht) besteht. Laut Wikipedia ,
" Das einfachste Verfahren zum Lesen wird durch Messung des elektrischen Widerstandes der Zelle erreicht. Eine bestimmte Zelle (normalerweise) durch den Antrieb eines zugehörigen Transistors ausgewählt ist , die aus einer Versorgungsleitung , durch die Zelle zu Erdstrom umschaltet. Aufgrund des Tunnelmagnetowiderstand, das elektrischer Widerstand der Zelle ändert aufgrund der relativen Orientierung der Magnetisierung in den beiden Platten. durch den resultierenden Strom zu messen, kann der Widerstand innerhalb einer bestimmten Zelle bestimmt werden, und daraus die Magnetisierungspolarität der beschreibbaren Platte. "
Diese Form des Speichers basiert eher auf Unterschieden im Widerstand und in der Messspannung als auf Ladungen und Strömen. Es wird keine Ladungspumpe benötigt, was dazu beiträgt, dass der Betrieb weniger Strom verbraucht als bei DRAMs, insbesondere bei STT-basierten Varianten. MRAM hat mehrere Vorteile in seiner Konstruktion, einschließlich einer Speicherdichte, die mit der von DRAM vergleichbar ist; Leistung und Geschwindigkeit vergleichbar mit der von SRAM in begrenzten Testfällen; Stromverbrauch viel niedriger als bei DRAM; und mangelnde Verschlechterung aufgrund wiederholter Lese- / Schreibvorgänge. Dies hat das MRAM für Forscher und Wissenschaftler gleichermaßen in den Mittelpunkt gerückt und seine Entwicklung vorangetrieben. Tatsächlich wird es auch als möglicher Kandidat für das " universelle Gedächtnis " angesehen. Die Herstellungskosten für diesen Speichertyp sind jedoch immer noch sehr hoch.andere Optionen - diejenigen, die an dieser Stelle etwas unhandlich aussehen.
Ich könnte über ferroelektrischen RAM gehen, aber es ist eine ziemlich traurige Option. F-RAM ist ähnlich wie DRAM aufgebaut - ersetzen Sie stattdessen einfach die dielektrische Schicht durch ferroelektrisches Material. Es hat einen geringeren Stromverbrauch und eine gute Lese- / Schreibdauer - aber die Vorteile schwinden danach. Es hat viel geringere Speicherdichten, eine direkte Speicherbeschränkung, einen zerstörerischen Lesevorgang (der Änderungen an einem IC erfordert, um ihn mit einem Write-After-Read-Archiv unterzubringen) und höhere Gesamtkosten. Kein schöner Anblick.
Die letzten Optionen im Spektrum sind SONOS , CBRAM und Flash-RAM (NAND-Flash, NOR-basiert usw.). Ein gewöhnlicher SSD-ähnlicher Speicher kann dies jedoch nicht verhindern, sodass wir am Ende dieses Spektrums keine brauchbaren Optionen finden können. Sowohl SONOS als auch Flash-RAM leiden unter dem Problem begrenzter Lese- / Schreibgeschwindigkeiten (hauptsächlich für permanenten Speicher verwendet - nicht optimiert für RAM-ähnliche Betriebsgeschwindigkeiten), der Notwendigkeit, in Blöcken zu schreiben und einer begrenzten Anzahl von Lese- / Schreibzyklen, bevor gesagt wird: Gute Nacht'. Sie eignen sich zwar gut zum Paging, funktionieren jedoch nicht für den Hochgeschwindigkeitszugriff. CBRAM ist für Ihre Zwecke auch etwas zu langsam.
Die Zukunft für diese Jagd sieht derzeit düster aus. Aber keine Angst - ich habe ein paar lobende Erwähnungen für Ihre persönliche Lektüre hinterlassen. T-RAM (Thysistor-RAM), Z-RAM und nvSRAM sind ebenfalls mögliche Kandidaten. Während sowohl T-RAM als auch Z-RAM gelegentlich eine Aktualisierung benötigen (im Vergleich zu DRAM, SDRAM und DDR-SDRAM), ist nvSRAM frei von solchen Anforderungen. Alle drei Optionen haben entweder eine bessere Speicherdichte, bessere Lese- / Schreibgeschwindigkeiten und / oder bessere Stromverbrauchsraten. Sie brauchen auch keine Batterien - was ein großes Plus ist (BBSRAM weint in einer Ecke). Bei näherer Betrachtung von nvSRAM scheint es, als hätten wir den geeigneten Kandidaten für den gefürchteten DDR-SDRAM-Ersatz gefunden.
Aber in Kürze (zumindest für diejenigen, die sich dazu entschlossen haben, so weit zu lesen) werden wir alle in unseren eigenen Ecken weinen - zusätzlich zu den Größenproblemen von SRAM ist nvSRAM auch nicht in Modulen verfügbar, die groß genug sind, um als passender DDR-SDRAM Ersatz. Die Option (en) gibt es - aber entweder sind sie noch nicht produktionsbereit (wie MRAM) oder werden es einfach nie sein (nvSRAM). Und bevor Sie danach fragen, ist auch das Gigabyte-i-RAM ausgefallen - es funktioniert nur über die SATA-Schnittstelle, was zu einem Leistungsengpass führt. Es hat auch eine Batterie. Ich denke, wir sollten uns alle ansehen, wohin die Erinnerung als nächstes gehen könnte . Ein bittersüßes Ende, nehme ich an.
Warum haben Sie Magnetkernspeicher nicht erwähnt? : D
Jamie Hanrahan
@ Jamie Hanrahan Vielleicht werde ich: P ...
TopHatProductions115
1
Wenn Sie über ferroelektrischen RAM sprachen, dachte ich, "Next is About Core" ... sie teilen sogar die destruktive Lesefunktion!
Jamie Hanrahan
1
Speicher mit großer Kapazität benötigen kleine einzelne Speicherzellen. Ein einfacher Kondensator, der eine 1-Ladung oder eine 0-Ladung enthält, kann viel kleiner sein als eine komplexe Logik in einem nichtflüchtigen RAM & schneller.
Das Nachfüllen der ausgetretenen Menge erfolgt hardwareunabhängig. Diese Logik ist so aufgebaut, dass der Prozessor normalerweise ungehindert ist.
Das Ausschalten stoppt die Auffrischung. Ja, es ist ein vollständiges Neuladen erforderlich, entweder beim Booten oder im Ruhezustand.
Größere Kapazität für die gleiche Größe, gewinnt die Abstimmung.
8 GB RAM = 8,589,934,592 Byte x 8 Bit = 68,719,476,736 Bit (Zellen - keine Parität)
Nichtflüchtiger Arbeitsspeicher Bei der freien Enzyklopädie Nichtflüchtiger Arbeitsspeicher (NVRAM) handelt es sich um einen Arbeitsspeicher, der seine Informationen behält, wenn die Stromversorgung ausgeschaltet wird (nichtflüchtig). Dies steht im Gegensatz zu DRAM (Dynamic Random Access Memory) und SRAM (Static Random Access Memory), die beide Daten nur so lange beibehalten, wie Strom angelegt wird. Die bekannteste Form des NVRAM-Speichers ist heute der Flash-Speicher. Einige Nachteile des Flash-Speichers sind das Erfordernis, ihn in größeren Blöcken zu schreiben, als viele Computer automatisch adressieren können, und die relativ begrenzte Lebensdauer des Flash-Speichers aufgrund seiner begrenzten Anzahl von Schreib-Lösch-Zyklen (die meisten Consumer-Flash-Produkte zum Zeitpunkt des Schreibens können dies nur etwa 100.000 Überschreibungen standhalten, bevor sich der Speicher zu verschlechtern beginnt). Ein weiterer Nachteil sind die Leistungsbeschränkungen, die verhindern, dass der Flash die Antwortzeiten erreicht, und in einigen Fällen die zufällige Adressierbarkeit, die herkömmliche RAM-Formen bieten. Mehrere neuere Technologien versuchen, Flash in bestimmten Rollen zu ersetzen, und einige behaupten sogar, ein wirklich universeller Speicher zu sein, der die Leistung der besten SRAM-Geräte mit der Nichtflüchtigkeit von Flash bietet. Bis heute sind diese Alternativen noch nicht zum Mainstream geworden.
Genau genommen muss RAM nicht flüchtig sein. In Computern wurden mehrere Formen von nichtflüchtigem RAM verwendet. Zum einen war der Ferritkernspeicher in den fünfziger Jahren bis in die siebziger Jahre die dominierende Form des RAM (als Hauptspeicher, von dem der Prozessor Informationen direkt bezog), als der transistorisierte monolithische Speicher weit verbreitet wurde.
Ich glaube, IBM hat die Festplatte auch als Direktzugriffsspeicher bezeichnet, da sie sich von Speicher mit sequenziellem Zugriff (z. B. Magnetband) unterscheidet. Der Unterschied ist vergleichbar mit einer Kassette und einer Schallplatte - Sie müssen das gesamte Band durchspulen, bevor Sie zum letzten Titel gelangen, während Sie den Stift einfach an einer beliebigen Stelle auf der Schallplatte neu positionieren können, um von dort aus mit dem Anhören zu beginnen.
Antworten:
Wenn die meisten Leute "RAM" lesen oder hören, denken sie an folgende Dinge:
Tatsächlich bestehen diese aus DRAM-Chips, und es ist umstritten, ob DRAM eine Art RAM ist. (Früher war es "echter" Arbeitsspeicher, aber die Technologie hatte sich geändert und es ist mehr eine religiöse Überzeugung, ob es sich um Arbeitsspeicher handelt oder nicht, siehe Diskussion in den Kommentaren.)
RAM ist ein weiter Begriff. Es steht für "Direktzugriffsspeicher", dh für jede Art von Speicher, auf den in beliebiger Reihenfolge zugegriffen werden kann (wobei mit "Zugriff" Lesen oder Schreiben gemeint ist, einige Arten von RAM jedoch möglicherweise schreibgeschützt sind).
Zum Beispiel ist die Festplatte kein Arbeitsspeicher, denn wenn Sie versuchen, zwei nicht benachbarte Bits zu lesen (oder Sie lesen sie aus irgendeinem Grund in umgekehrter Reihenfolge), müssen Sie warten, bis sich die Platten drehen und der Header bewegen. Es können nur sequentielle Bits ohne zusätzliche Operationen dazwischen gelesen werden. Das ist auch der Grund, warum DRAM als Nicht-RAM betrachtet werden kann - es wird in Blöcken gelesen.
Es gibt viele Arten von Arbeitsspeichern. Einige von ihnen sind nicht flüchtig und es gibt sogar schreibgeschützte, zum Beispiel ROM. Es ist also nichtflüchtiger RAM vorhanden.
Warum benutzen wir es nicht? Geschwindigkeit ist nicht das größte Problem, da zum Beispiel ein NOR-Flash-Speicher so schnell wie ein DRAM gelesen werden kann (zumindest sagt Wikipedia dies , aber ohne Angabe von Gründen). Die Schreibgeschwindigkeiten sind schlechter, aber das wichtigste Problem ist:
Aufgrund der inneren Architektur des nichtflüchtigen Speichers müssen sie sich abnutzen. Die Anzahl der Schreib- und Löschzyklen ist auf 100.000 bis 1.000.000 begrenzt. Es sieht nach einer großen Zahl aus und ist normalerweise ausreichend für nichtflüchtigen Speicher (Pendrives brechen nicht so oft, oder?), Aber es ist ein Problem, das bereits bei SSD-Laufwerken behoben werden musste. RAM wird viel häufiger geschrieben als SSD-Laufwerke, daher ist es anfälliger für Verschleiß.
DRAM nutzt sich nicht ab, es ist schnell und relativ billig. SRAM ist noch schneller, aber auch teurer. Momentan wird es in CPUs zum Cachen verwendet. (und es ist wirklich RAM ohne Zweifel;))
quelle
O(1)
Zeit in Bezug auf Größe unabhängig vom aktuellen Zustand dann DRAM ist wahlfreier Zugriff, eine HDD hat Zugang inO(#tracks+rotation_time)
denen für die Größe variiertIm Grunde liegt es an der Physik.
Jeder nichtflüchtige Speicher muss seine Bits in zwei Zuständen speichern, zwischen denen sich eine große Energiebarriere befindet. Andernfalls würde der kleinste Einfluss das Bit ändern. Aber wenn wir in diese Erinnerung schreiben, müssen wir diese Energiebarriere aktiv überwinden.
Designer haben einige Freiheiten beim Setzen dieser Energiebarrieren. Wenn Sie es niedrig einstellen
0 . 1
, erhalten Sie einen Speicher, der viel überschrieben werden kann, ohne viel Wärme zu erzeugen: schnell und flüchtig. Stellen Sie die Energiebarriere hoch0 | 1
und die Bits bleiben fast für immer oder bis Sie ernsthafte Energie verbrauchen.DRAM verwendet kleine Kondensatoren, die lecken. Größere Kondensatoren würden weniger lecken, weniger flüchtig sein, aber länger zum Laden brauchen.
Flash verwendet Elektronen, die mit hoher Spannung in einen Isolator geschossen werden. Die Energiebarriere ist so hoch, dass man sie nicht kontrolliert herausholen kann. Der einzige Weg ist, einen ganzen Block von Bits zu entfernen.
quelle
Es ist anzumerken, dass der erste häufig verwendete "Hauptspeicher" in Computern "Kern" war - winzige Toroide aus Ferritmaterial, die in einer Anordnung angeordnet waren und durch die ein Draht in drei Richtungen verlief.
Um eine 1 zu schreiben, würden Sie Impulse gleicher Stärke durch die entsprechenden X- und Y-Drähte senden, um den Kern "umzudrehen". (Um eine Null zu schreiben, würden Sie das nicht tun.) Sie müssten den Ort löschen, bevor Sie schreiben.
Zum Lesen würden Sie versuchen, eine 1 zu schreiben und zu sehen, ob ein entsprechender Impuls auf dem "Sense" -Draht erzeugt wurde - wenn ja, war die Position früher eine Null. Dann müssten Sie die Daten natürlich zurückschreiben, da Sie sie gerade gelöscht haben.
(Dies ist natürlich eine etwas vereinfachte Beschreibung.)
Aber das Zeug war nicht flüchtig. Sie könnten den Computer herunterfahren, eine Woche später starten und die Daten wären immer noch da. Und es war definitiv "RAM".
(Vor dem "Kern" arbeiteten die meisten Computer direkt an einer magnetischen "Trommel", mit nur wenigen Registern des CPU-Speichers und wenigen benutzten Dingen wie Speicher-CRTs.)
Die Antwort darauf, warum RAM (in seiner aktuellen, am häufigsten verwendeten Form) flüchtig ist, ist einfach, dass dieses Formular billig und schnell ist. (Interessanterweise war Intel der frühe Marktführer bei der Entwicklung von Halbleiter-RAM und stieg erst in das CPU-Geschäft ein, um einen Markt für deren RAM zu generieren.)
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DRAM ist schnell, kann kostengünstig mit extrem hohen Dichten (niedrige $ / MB und cm 2 / MB) erstellt werden, verliert jedoch seinen Status, wenn er nicht sehr häufig aktualisiert wird. Seine sehr geringe Größe ist Teil des Problems; Elektronen entweichen durch dünne Wände.
SRAM ist sehr schnell, weniger billig (hohe $ / MB) und weniger dicht und erfordert keine Auffrischung, verliert jedoch seinen Zustand, sobald die Stromversorgung unterbrochen wird. Die SRAM-Konstruktion wird für "NVRAM" verwendet, bei dem es sich um einen RAM handelt, der an eine kleine Batterie angeschlossen ist. Ich habe einige Sega- und Nintendo-Kassetten mit jahrzehntelang gespeicherten Sicherungszuständen im NVRAM.
EEPROM (normalerweise in Form von "Flash") ist nicht flüchtig, langsam zu schreiben, aber billig und dicht.
FRAM (ferroelektrischer RAM) ist eine der neuen Speichertechnologien, die verfügbar wird und genau das leistet, was Sie möchten: schnell, billig, nicht flüchtig ... aber noch nicht dicht. Sie können einen TI-Mikrocontroller erwerben, der ihn verwendet und das gewünschte Verhalten liefert. Durch das Abschalten und Wiederherstellen der Stromversorgung können Sie dort weitermachen, wo Sie aufgehört haben. Aber es hat nur 64kbyte des Zeugs. Oder Sie könnten 2Mbit seriellen FRAM bekommen .
Die "Memristor" -Technologie wird erforscht, um ähnliche Eigenschaften wie FRAM zu liefern, ist jedoch noch kein kommerzielles Produkt.
Bearbeiten : Beachten Sie, dass Sie bei einem RAM-beständigen System entweder herausfinden müssen, wie Aktualisierungen während des Betriebs angewendet werden, oder die Notwendigkeit eines gelegentlichen Neustarts akzeptieren müssen, ohne Ihre Arbeit zu verlieren. Es gab eine Reihe von Pre-Smartphone-PDAs, die alle ihre Daten im NVRAM speicherten, so dass Sie sowohl sofort einschalten können als auch den potenziellen sofortigen Verlust all Ihrer Daten, wenn der Akku leer wird.
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IMO ist das Hauptproblem hier in der Tat die Volatilität. Um schnell zu schreiben, muss das Schreiben einfach sein (dh keine längeren Zeiträume erfordern). Dies widerspricht dem, was Sie bei der Auswahl des Arbeitsspeichers sehen möchten: Es muss schnell gehen.
Alltägliche Analogie: - Etwas auf ein Whiteboard zu schreiben ist sehr einfach und erfordert wenig bis gar keinen Aufwand. Somit ist es schnell und Sie können innerhalb von Sekunden über das gesamte Board skizzieren. - Ihre Skizzen auf dem Whiteboard sind jedoch sehr flüchtig. Irgendeine falsche Bewegung und alles ist weg. - Nehmen Sie eine Steinplatte und gravieren Sie Ihre Skizze dort - wie im Flintstones- Stil - und Ihre Skizze bleibt dort für Jahre, Jahrzehnte oder möglicherweise Jahrhunderte. Das Schreiben dauert allerdings viel länger.
Zurück zu Computern: Die Technologie, schnelle Chips zum Speichern persistenter Daten zu verwenden, ist bereits vorhanden (wie Flash-Laufwerke), aber die Geschwindigkeiten sind im Vergleich zu flüchtigem RAM immer noch viel niedriger. Schauen Sie sich ein Flash-Laufwerk an und vergleichen Sie die Daten. Sie finden so etwas wie "Lesen mit 200 MB / s" und "Schreiben mit 50 MB / s". Das ist ein ziemlicher Unterschied. Natürlich spielt der Produktpreis hier eine Rolle, aber die allgemeine Zugriffszeit könnte die Ausgaben für mehr Geld verbessern, aber das Lesen wird immer noch schneller sein als das Schreiben.
"Aber wie wäre es mit einem BIOS-Flash? Das ist integriert und schnell!" Sie könnten fragen. Sie haben Recht, aber haben Sie jemals ein BIOS-Image geflasht? Das Booten über das BIOS dauert nur einen Moment - das Warten auf externe Hardware wird meistens verschwendet - aber das eigentliche Flashen kann Minuten dauern, auch wenn das Brennen / Schreiben nur wenige KByte beträgt.
Es gibt jedoch Problemumgehungen für dieses Problem, z. B. die Hybernate-Funktion von Windows. RAM-Inhalte werden in einen nichtflüchtigen Speicher (wie die Festplatte) geschrieben und später zurückgelesen. Einige BIOS auf Netbooks bieten ähnliche Funktionen für die allgemeine BIOS-Konfiguration und -Einstellungen mithilfe einer versteckten Festplattenpartition (so dass Sie das BIOS-Zeug auch bei einem Kaltstart im Wesentlichen überspringen).
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Hauptsächlich wegen Catch-22 . Wenn Ihr DRAM ( RAM ist, wie bereits erwähnt, ein sehr weit gefasster Begriff. Sie sprechen von DRAM mit D für Dynamic) plötzlich nicht mehr flüchtig wird, nennen die Leute es NVRAM , einen ganz anderen Speichertyp.
Es gibt auch einen praktischen Grund dafür, dass derzeit kein NVRAM-Typ (ich meine echter EEPROM-basierter NVRAM ohne Stromquelle) existiert, der eine unbegrenzte Anzahl von Schreibvorgängen ohne Hardware-Beeinträchtigung ermöglicht.
Betrifft DRAM-basierte Massenspeichergeräte: Schauen Sie sich Gigabyte i-RAM an (beachten Sie den wiederaufladbaren Li-Ion-Akku, der für eine Weile nicht flüchtig ist).
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Eigentlich muss RAM nicht unbedingt flüchtig sein, aber der Einfachheit halber machen wir es im Allgemeinen so. Unter Magnetic Ram auf Wikipedia ( http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetoresistive_random-access_memory ) finden Sie eine mögliche nichtflüchtige RAM-Technologie, die jedoch für den praktischen Gebrauch noch weiterentwickelt werden muss.
Grundsätzlich liegt der Vorteil von DRAM in der Größe. Es ist eine enorm einfache Technologie, die sehr schnelle Lese- und Schreibeigenschaften aufweist, jedoch in der Folge volatil ist. Der Flash-Speicher hat gute Leseeigenschaften, ist aber im Vergleich zum RAM-Bedarf SEHR LANGSAM.
Statischer RAM hat extrem günstige Lese- / Schreibeigenschaften und ist ziemlich stromsparend, hat aber im Vergleich zu DRAM eine große Komponentenzahl und ist daher viel teurer. (Größerer Platzbedarf auf Silizium = mehr Ausfälle + geringere Chipanzahl pro Chip = mehr Kosten) Es ist auch flüchtig, aber selbst eine kleine Batterie könnte es für einige Zeit mit Strom versorgen, was es zu einer Art Psudo-NVRAM macht, wenn es nicht die Kosten wären Problem.
Ob es sich um MRAM oder eine andere Technologie handelt, es ist wahrscheinlich, dass wir irgendwann in der Zukunft einen Weg finden werden, um den aktuellen Bedarf an mehrstufigen Speicherstrukturen zu umgehen, die Computer verlangsamen. Wir sind einfach noch nicht da. Selbst wenn diese Ära eintrifft, werden wir wahrscheinlich noch eine Reihe von langfristig zuverlässigen (read: SLOW) Speichermedien benötigen, um Daten zu archivieren.
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Wie viele andere bereits erwähnt haben, ist moderner RAM nur vom Design her flüchtig - nicht von der Anforderung her. SDRAM und DDR-SDRAM haben das zusätzliche Problem, dass auch eine Aktualisierung erforderlich ist, um im Betrieb zuverlässig zu bleiben. Das liegt in der Natur der Dynamic RAM-Module. Aber ich konnte nicht anders, als mich zu fragen, ob es noch eine andere Option gibt. Welche Arten von Speicher gibt es, die die Kriterien erfüllen können? In dieser Anleitung werde ich nur den Speicher behandeln, in den zur Laufzeit gelesen / geschrieben werden kann. Dies wirft ROM-, PROM- und andere Einmal-Chips aus dem Programm - sie sollten nach der Programmierung unverändert bleiben.
Wenn wir uns der nichtflüchtigen Seite des Spektrums etwas nähern, stoßen wir auf dem Weg auf SRAM - aber seine Nichtflüchtigkeit ist ziemlich begrenzt. Eigentlich ist es nur Datenremanenz. Es ist keine Aktualisierung erforderlich, die Daten werden jedoch gelöscht, wenn das Gerät zu lange ausgeschaltet ist. Darüber hinaus ist es auch ein bisschen schneller als DRAM - bis Sie die GB-Größe erreichen. Aufgrund der vergrößerten Größe der Speicherzellen (6 Transistoren pro Zelle) im Vergleich zum DRAM verschlechtert sich die Realisierbarkeit des Geschwindigkeitsvorteils des SRAM mit zunehmender Größe des verwendeten Speichers.
Als nächstes folgt BBSRAM - Battery Backed SRAM. Bei diesem Speichertyp handelt es sich um eine modifizierte Version des SRAM, bei der eine Batterie verwendet wird, um bei einem Stromausfall nichtflüchtig zu werden. Dies führt jedoch zu einigen Problemen. Wie entsorgt man eine Batterie, wenn sie einmal leer ist? Und ist SRAM nicht schon groß genug? Durch Hinzufügen einer Stromsparfunktion und einer Batterie zum Mix wird nur der Platz reduziert, der für die eigentlichen Speicherzellen verwendet werden kann. Ich kann mich auch nicht erinnern, dass Batterien bei längerer Hitzeeinwirkung gut gespielt haben ...
Neben der nichtflüchtigen Seite des Spektrums haben wir nun EPROM im Blick. "Aber warte", fragst du, "ist EPROM nicht auch einmalig verwendbar?" Nicht, wenn Sie UV-Licht haben und bereit sind, hohe Risiken einzugehen. EPROMs können bei Bestrahlung mit UV-Licht umgeschrieben werden. In der Regel sind sie jedoch nach der Programmierung in einem undurchsichtigen Gehäuse verpackt - das müsste sich zuerst lösen. Sehr unpraktisch, da es zur Laufzeit im Schaltkreis nicht umgeschrieben werden kann. Und Sie wären nicht in der Lage, einzelne Speicheradressen / -zellen anzugreifen - nur zu löschen. Aber EEPROM könnte helfen ...
Das EE steht für elektrisch löschbar. Dies öffnet die Tür für einmal in der Schaltung auftretende Schreiboperationen (im Vergleich zu ROM, PROM und EPROM). EEPROMs verwenden jedoch Floating-Gate-Transistoren. Dies führt zu einer allmählichen Akkumulation eingefangener Elektronen, die die Speicherzellen schließlich unbrauchbar machen. Oder die Speicherzellen könnten auf Ladungsverlust stoßen. Das führt dazu, dass die Zelle gelöscht bleibt. Es ist ein geplantes Todesurteil - nicht das, wonach Sie gesucht haben.
MRAM ist als nächstes in der Liste. Es wird ein magnetischer Tunnelübergang verwendet, der aus einem Permanentmagneten und einem austauschbaren Magneten (getrennt durch eine dünne Isolierschicht) besteht. Laut Wikipedia ,
" Das einfachste Verfahren zum Lesen wird durch Messung des elektrischen Widerstandes der Zelle erreicht. Eine bestimmte Zelle (normalerweise) durch den Antrieb eines zugehörigen Transistors ausgewählt ist , die aus einer Versorgungsleitung , durch die Zelle zu Erdstrom umschaltet. Aufgrund des Tunnelmagnetowiderstand, das elektrischer Widerstand der Zelle ändert aufgrund der relativen Orientierung der Magnetisierung in den beiden Platten. durch den resultierenden Strom zu messen, kann der Widerstand innerhalb einer bestimmten Zelle bestimmt werden, und daraus die Magnetisierungspolarität der beschreibbaren Platte. "
Diese Form des Speichers basiert eher auf Unterschieden im Widerstand und in der Messspannung als auf Ladungen und Strömen. Es wird keine Ladungspumpe benötigt, was dazu beiträgt, dass der Betrieb weniger Strom verbraucht als bei DRAMs, insbesondere bei STT-basierten Varianten. MRAM hat mehrere Vorteile in seiner Konstruktion, einschließlich einer Speicherdichte, die mit der von DRAM vergleichbar ist; Leistung und Geschwindigkeit vergleichbar mit der von SRAM in begrenzten Testfällen; Stromverbrauch viel niedriger als bei DRAM; und mangelnde Verschlechterung aufgrund wiederholter Lese- / Schreibvorgänge. Dies hat das MRAM für Forscher und Wissenschaftler gleichermaßen in den Mittelpunkt gerückt und seine Entwicklung vorangetrieben. Tatsächlich wird es auch als möglicher Kandidat für das " universelle Gedächtnis " angesehen. Die Herstellungskosten für diesen Speichertyp sind jedoch immer noch sehr hoch.andere Optionen - diejenigen, die an dieser Stelle etwas unhandlich aussehen.
Ich könnte über ferroelektrischen RAM gehen, aber es ist eine ziemlich traurige Option. F-RAM ist ähnlich wie DRAM aufgebaut - ersetzen Sie stattdessen einfach die dielektrische Schicht durch ferroelektrisches Material. Es hat einen geringeren Stromverbrauch und eine gute Lese- / Schreibdauer - aber die Vorteile schwinden danach. Es hat viel geringere Speicherdichten, eine direkte Speicherbeschränkung, einen zerstörerischen Lesevorgang (der Änderungen an einem IC erfordert, um ihn mit einem Write-After-Read-Archiv unterzubringen) und höhere Gesamtkosten. Kein schöner Anblick.
Die letzten Optionen im Spektrum sind SONOS , CBRAM und Flash-RAM (NAND-Flash, NOR-basiert usw.). Ein gewöhnlicher SSD-ähnlicher Speicher kann dies jedoch nicht verhindern, sodass wir am Ende dieses Spektrums keine brauchbaren Optionen finden können. Sowohl SONOS als auch Flash-RAM leiden unter dem Problem begrenzter Lese- / Schreibgeschwindigkeiten (hauptsächlich für permanenten Speicher verwendet - nicht optimiert für RAM-ähnliche Betriebsgeschwindigkeiten), der Notwendigkeit, in Blöcken zu schreiben und einer begrenzten Anzahl von Lese- / Schreibzyklen, bevor gesagt wird: Gute Nacht'. Sie eignen sich zwar gut zum Paging, funktionieren jedoch nicht für den Hochgeschwindigkeitszugriff. CBRAM ist für Ihre Zwecke auch etwas zu langsam.
Die Zukunft für diese Jagd sieht derzeit düster aus. Aber keine Angst - ich habe ein paar lobende Erwähnungen für Ihre persönliche Lektüre hinterlassen. T-RAM (Thysistor-RAM), Z-RAM und nvSRAM sind ebenfalls mögliche Kandidaten. Während sowohl T-RAM als auch Z-RAM gelegentlich eine Aktualisierung benötigen (im Vergleich zu DRAM, SDRAM und DDR-SDRAM), ist nvSRAM frei von solchen Anforderungen. Alle drei Optionen haben entweder eine bessere Speicherdichte, bessere Lese- / Schreibgeschwindigkeiten und / oder bessere Stromverbrauchsraten. Sie brauchen auch keine Batterien - was ein großes Plus ist (BBSRAM weint in einer Ecke). Bei näherer Betrachtung von nvSRAM scheint es, als hätten wir den geeigneten Kandidaten für den gefürchteten DDR-SDRAM-Ersatz gefunden.
Aber in Kürze (zumindest für diejenigen, die sich dazu entschlossen haben, so weit zu lesen) werden wir alle in unseren eigenen Ecken weinen - zusätzlich zu den Größenproblemen von SRAM ist nvSRAM auch nicht in Modulen verfügbar, die groß genug sind, um als passender DDR-SDRAM Ersatz. Die Option (en) gibt es - aber entweder sind sie noch nicht produktionsbereit (wie MRAM) oder werden es einfach nie sein (nvSRAM). Und bevor Sie danach fragen, ist auch das Gigabyte-i-RAM ausgefallen - es funktioniert nur über die SATA-Schnittstelle, was zu einem Leistungsengpass führt. Es hat auch eine Batterie. Ich denke, wir sollten uns alle ansehen, wohin die Erinnerung als nächstes gehen könnte . Ein bittersüßes Ende, nehme ich an.
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Speicher mit großer Kapazität benötigen kleine einzelne Speicherzellen. Ein einfacher Kondensator, der eine 1-Ladung oder eine 0-Ladung enthält, kann viel kleiner sein als eine komplexe Logik in einem nichtflüchtigen RAM & schneller.
Das Nachfüllen der ausgetretenen Menge erfolgt hardwareunabhängig. Diese Logik ist so aufgebaut, dass der Prozessor normalerweise ungehindert ist.
Das Ausschalten stoppt die Auffrischung. Ja, es ist ein vollständiges Neuladen erforderlich, entweder beim Booten oder im Ruhezustand.
Größere Kapazität für die gleiche Größe, gewinnt die Abstimmung.
8 GB RAM = 8,589,934,592 Byte x 8 Bit = 68,719,476,736 Bit (Zellen - keine Parität)
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Um die Frage zu beantworten - tut es nicht!
Quelle: NVRAM-Wiki-Seite
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Genau genommen muss RAM nicht flüchtig sein. In Computern wurden mehrere Formen von nichtflüchtigem RAM verwendet. Zum einen war der Ferritkernspeicher in den fünfziger Jahren bis in die siebziger Jahre die dominierende Form des RAM (als Hauptspeicher, von dem der Prozessor Informationen direkt bezog), als der transistorisierte monolithische Speicher weit verbreitet wurde.
Ich glaube, IBM hat die Festplatte auch als Direktzugriffsspeicher bezeichnet, da sie sich von Speicher mit sequenziellem Zugriff (z. B. Magnetband) unterscheidet. Der Unterschied ist vergleichbar mit einer Kassette und einer Schallplatte - Sie müssen das gesamte Band durchspulen, bevor Sie zum letzten Titel gelangen, während Sie den Stift einfach an einer beliebigen Stelle auf der Schallplatte neu positionieren können, um von dort aus mit dem Anhören zu beginnen.
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