RAM이 왜 휘발성이어야합니까?

컴퓨터 RAM이 다른 영구 저장소와 같이 비 휘발성이라면 부팅 시간과 같은 것은 없습니다. 그렇다면 왜 비 휘발성 램 모듈을 사용할 수 없습니까? 감사합니다.

대부분의 사람들은 "RAM"을 읽거나들을 때 다음 사항을 생각합니다.

실제로 이들은 DRAM 칩으로 만들어졌으며 DRAM이 일종의 RAM이라면 논쟁의 여지가 있습니다. (이것은 "실제"RAM 이었지만 기술이 바뀌었고 RAM인지 아닌지에 대한 종교적 신념에 더 가깝습니다. 주석의 토론을 참조하십시오.)

RAM은 광범위한 용어입니다. "랜덤 액세스 메모리"를 의미합니다. 즉, 임의의 순서로 액세스 할 수있는 모든 종류의 메모리입니다 ( "액세스 된"은 읽기 또는 쓰기를 의미하지만 일부 종류의 RAM은 읽기 전용 일 수 있음).

예를 들어 HDD는 랜덤 액세스 메모리가 아닙니다. 인접하지 않은 두 비트를 읽으려고 할 때 (또는 어떤 이유로 든 역순으로 읽으면) 플래터가 회전하고 헤더를 기다려야하기 때문입니다. 이동. 사이에 추가 작업없이 순차적 비트 만 읽을 수 있습니다. 이것이 DRAM이 비 RAM으로 간주 될 수있는 이유이기도합니다. 블록 단위로 읽습니다.

많은 종류의 랜덤 액세스 메모리가 있습니다. 그들 중 일부는 휘발성이 아니며 ROM과 같은 읽기 전용도 있습니다. 따라서 비 휘발성 RAM이 존재합니다.

왜 사용하지 않습니까? 예를 들어 NOR 플래시 메모리를 DRAM만큼 빠르게 읽을 수 있기 때문에 속도가 가장 큰 문제는 아닙니다 (최소한 Wikipedia 가 인용하지만 인용하지 않음). 쓰기 속도는 나빠지지만 가장 중요한 문제는 다음과 같습니다.

비 휘발성 메모리의 내부 아키텍처로 인해 마모되어야합니다. 기록 및 소거 사이클의 수는 100,000-1,000,000으로 제한됩니다. 많은 수의 것처럼 보이며 일반적으로 비 휘발성 스토리지에 충분합니다 (펜 드라이브가 자주 중단되지 않습니까?). SSD 드라이브에서 이미 해결해야하는 문제입니다. RAM은 SSD 드라이브보다 더 자주 기록되므로 마모되기 쉽습니다.

DRAM은 마모되지 않으며 빠르고 비교적 저렴합니다. SRAM은 훨씬 빠르지 만 더 비쌉니다. 지금은 캐싱을 위해 CPU에서 사용됩니다. (그리고 의심의 여지없이 진정한 RAM입니다.)

그것은 깊은 물리학 때문입니다.

비 휘발성 메모리는 비트 사이에 에너지 장벽이 큰 두 가지 상태로 비트를 저장해야합니다. 그렇지 않으면 가장 작은 영향으로 비트가 변경됩니다. 그러나 그 기억에 쓸 때, 우리는 그 에너지 장벽을 적극적으로 극복해야합니다.

디자이너는 이러한 에너지 장벽을 설정할 자유가 있습니다. 낮게 설정하면 0 . 1많은 열을 발생시키지 않고 많은 것을 다시 쓸 수있는 메모리를 얻을 수 있습니다 : 빠르고 휘발성. 에너지 장벽을 높게 설정하면 0 | 1비트는 거의 영원히 유지되거나 심각한 에너지를 소비 할 때까지 유지됩니다.

DRAM은 누설되는 작은 커패시터를 사용합니다. 더 큰 커패시터는 누설이 적고 휘발성이 적지 만 충전 시간이 더 오래 걸립니다.

플래시는 전자를 사용하여 고전압에서 아이솔레이터로 쏜다. 에너지 장벽이 너무 높아서 통제 된 방식으로 벗어날 수 없습니다. 유일한 방법은 전체 비트 블록을 정리하는 것입니다.

주목해야한다 컴퓨터에 먼저 일반적으로 사용되는 "본점"은 "코어"을 3 개 방향으로 이들을 통해 실행 와이어 배열로 배치 페라이트 재료의 작은 토 로이드 -.

1을 쓰려면 코어를 "플립"하기 위해 해당 X 및 Y 와이어를 통해 동일한 강도의 펄스를 보냅니다. (0을 쓰려면 쓰지 않을 것입니다.) 쓰기 전에 위치를 지워야합니다.

그래서 위치가있는 경우 - 당신이 하나를 작성하고 해당 펄스가 "감각"와이어에 생성 있는지 확인하기 위해 노력하겠다고 읽으려면 예전 제로. 그런 다음 방금 데이터를 삭제했기 때문에 데이터를 다시 써야합니다.

(물론 이것은 약간 단순화 된 설명입니다.)

그러나 그 물건은 비 휘발성이었습니다. 컴퓨터를 종료하고 일주일 후에 컴퓨터를 시동 할 수 있으며 데이터는 여전히 존재합니다. 그리고 그것은 가장 확실하게 "RAM"이었다.

( "코어"이전에는 대부분의 컴퓨터가 몇 개의 CPU 메모리 레지스터와 스토리지 CRT와 같은 몇 가지 사용 된 항목만으로 자기 "드럼"에서 직접 작동했습니다.

따라서 RAM (현재 가장 일반적인 형태)이 왜 휘발성인지에 대한 대답은 단순히 그 형태가 저렴하고 빠르다는 것입니다. 흥미롭게도 인텔은 반도체 RAM 개발 의 초기 리더였으며 CPU 시장에 진입하여 RAM 시장을 창출했습니다.

DRAM 은 빠르며 매우 높은 밀도 (낮은 $ / MB 및 cm ² / MB)로 저렴하게 구축 할 수 있지만 자주 새로 고치지 않으면 상태가 손실됩니다. 매우 작은 크기가 문제의 일부입니다. 얇은 벽을 통해 전자가 누출됩니다.

SRAM 은 매우 빠르며 저렴하고 (높은 $ / MB) 밀도가 낮으며, 새로 고침이 필요하지 않지만 전원이 차단되면 상태가 손실됩니다. SRAM 구성은 소형 배터리에 연결된 RAM 인 "NVRAM"에 사용됩니다. NVRAM에 수십 년 전의 저장 상태가 저장된 일부 Sega 및 Nintendo 카트리지가 있습니다.

EEPROM (일반적으로 "플래시"형식)은 비 휘발성이고 쓰기 속도가 느리지 만 저렴하고 밀도가 높습니다.

FRAM (강유전체 RAM)은 빠르고, 저렴하며, 비 휘발성이지만, 아직 밀도가 높지 않은, 원하는 것을 수행 할 수있는 차세대 스토리지 기술 중 하나입니다. 이를 사용하여 원하는 동작을 제공 하는 TI 마이크로 컨트롤러를 얻을 수 있습니다 . 전원을 차단하고 복원하면 중단 한 부분부터 다시 시작할 수 있습니다. 그러나 64kbyte의 자료 만 있습니다. 또는 2Mbit 직렬 FRAM을 얻을 수 있습니다.

Fem과 유사한 속성을 제공하기 위해 "Memristor"기술이 연구되고 있지만 아직 상용 제품은 아닙니다.

편집 : RAM 영구 시스템이있는 경우 실행 중에 업데이트를 적용하는 방법을 알아 내거나 모든 작업 을 잃지 않고 가끔 다시 시작해야한다는 점에 유의하십시오. NVRAM에 모든 데이터를 저장 한 다수의 사전 스마트 폰 PDA가 있었으므로 배터리가 고갈되면 즉시 모든 데이터가 즉시 손실 될 수 있습니다.

IMO의 주요 문제는 실제로 변동성입니다. 빨리 쓰려면 쓰기가 쉬워야합니다 (즉, 오랜 시간이 필요하지 않음). 이것은 RAM을 선택할 때보 고 싶은 것과 모순됩니다 : 그것은 빠르지 않아야합니다.

일상적인 비유 :-화이트 보드에 무언가를 쓰는 것은 매우 쉽고 노력이 거의 들지 않습니다. 따라서 빠르고 빠르며 몇 초 안에 보드 전체를 스케치 할 수 있습니다. 그러나 화이트 보드의 스케치는 매우 휘발성이 있습니다. 잘못된 움직임과 모든 것이 사라졌습니다. - 플린트 스톤 스타일 과 같이 석판을 가지고 스케치를 새기고 스케치는 몇 년, 수십 년 또는 수세기 동안 그대로 유지됩니다. 이것을 작성하는 데는 시간이 오래 걸립니다.

컴퓨터로 돌아 가기 : 빠른 데이터를 사용하여 영구 데이터를 저장하는 기술은 이미 존재하지만 (플래시 드라이브와 같은) 여전히 휘발성 RAM에 비해 속도가 훨씬 느립니다. 플래시 드라이브를보고 데이터를 비교하십시오. "200MB / s에서 읽기"및 "50MB / s에서 쓰기"와 같은 것을 찾을 수 있습니다. 이것은 상당히 다른 점입니다. 물론, 제품 가격은 여기서 약간의 영향을 미치지 만 일반적인 액세스 시간은 더 많은 돈을 쓰는 데 도움이 될 수 있지만 읽기는 여전히 글쓰기보다 빠릅니다.

"하지만 BIOS 플래싱은 어떻습니까? 내장되어 있고 빠릅니다!" 당신은 요청할 수 있습니다. 네 말이 맞지만 BIOS 이미지를 플래시 한 적이 있습니까? BIOS를 통한 부팅은 몇 분 밖에 걸리지 않습니다-대부분의 시간은 외부 하드웨어를 기다리는 데 낭비됩니다. 그러나 굽기 / 쓰기에 몇 킬로바이트가 있어도 실제 플래시 작업에는 몇 분이 걸릴 수 있습니다.

그러나이 문제에 대한 해결 방법이 있습니다 (예 : Windows의 Hybernate 기능). RAM 내용은 HDD와 같은 비 휘발성 저장소에 기록되고 나중에 다시 읽습니다. 넷북의 일부 BIOS는 숨겨진 HDD 파티션을 사용하여 일반 BIOS 구성 및 설정을위한 유사한 기능을 제공합니다 (따라서 콜드 부팅에서도 BIOS 항목을 건너 뜁니다).

주로 catch-22 때문입니다 . DRAM이 이미 말했듯이 RAM 은 매우 광범위한 용어입니다. D for Dynamic을 사용 하여 DRAM 이라고하는 것이 갑자기 비 휘발성이되면 사람들은 이를 매우 다른 스토리지 유형 인 NVRAM 이라고합니다 .

실제로 하드웨어 저하없이 무제한 쓰기를 허용하는 NVRAM (전원이 필요없는 진정한 EEPROM 기반 NVRAM을 의미 함)이없는 실용적인 이유도 있습니다.

DRAM 기반 대용량 저장 장치와 관련하여 Gigabyte i-RAM을 살펴보십시오 (충전식 비 이온 배터리 인 참고 용 Li-Ion 배터리 참고).

실제로, RAM은 엄격하게 말해서 휘발성이어야하지만 편의상 우리는 일반적으로 그렇게 만듭니다. 잠재적 인 비 휘발성 RAM 기술 에 대해서는 Wikipedia의 Magnetic Ram ( http://en.wikipedia.org/wiki/Magnetoresistive_random-access_memory )을 참조하십시오 ( 실제 사용을위한 추가 개발이 여전히 필요합니다).

기본적으로 DRAM의 장점은 크기입니다. 매우 빠른 읽기 / 쓰기 특성을 갖지만 그 결과 변동성이있는 매우 간단한 기술입니다. 플래시 메모리의 읽기 특성은 양호하지만 RAM에 필요한 것보다 매우 느립니다.

정적 RAM은 읽기 / 쓰기 특성이 매우 뛰어나고 전력이 매우 낮지 만 DRAM에 비해 구성 요소 수가 많으므로 훨씬 비쌉니다. (실리콘의 더 큰 풋 프린트 = 더 많은 실패 + 다이 당 더 적은 칩 수 = 더 많은 비용) 또한 휘발성이지만 작은 배터리라도 한동안 배터리에 전력을 공급할 수 있기 때문에 비용이 아니라면 일종의 유사 NVRAM 발행물.

MRAM이든 다른 기술이든 미래의 어느 시점에서 컴퓨터 속도를 늦추는 계층화 된 메모리 구조에 대한 현재 요구를 해결할 방법을 찾을 수있을 것입니다. 그러나 그 시대가 도래 한 후에도 데이터를 보관하려면 다양한 장기 신뢰할 수있는 (읽기 : SLOW) 저장 매체가 여전히 필요합니다.

다른 많은 사람들이 언급했듯이 현대 RAM은 요구 사항이 아닌 설계에 따라 일시적입니다. SDRAM 및 DDR-SDRAM에는 안정적인 작동을 위해 새로 고침이 필요하다는 추가 문제가 있습니다. 이것이 바로 동적 RAM 모듈의 특성입니다. 그러나 나는 다른 옵션이 있는지 궁금해 할 수 없었습니다. 기준에 맞는 메모리 유형은 무엇입니까? 이 연습에서는 런타임에 읽고 쓸 수있는 메모리 만 다룹니다. 이로 인해 ROM, PROM 및 기타 일회용 칩이 생성됩니다. 일단 프로그래밍하면 변경되지 않습니다.

스펙트럼의 비 휘발성 측면에 조금 더 가까워지면 SRAM이 발생하지만 비 휘발성은 상당히 제한적입니다. 실제로, 그것은 단지 데이터 기억입니다. 새로 고칠 필요는 없지만 전원이 너무 오랫동안 꺼지면 데이터가 삭제됩니다. 이 외에도 GB 크기에 도달 할 때까지 DRAM보다 약간 빠릅니다. 증가 된 메모리 셀 (셀당 6 개의 트랜지스터)의 크기로 인해 DRAM과 비교할 때 사용중인 메모리의 크기가 증가함에 따라 SRAM 속도 이점의 실행 가능성이 사라지기 시작합니다.

다음은 BBSRAM-배터리 백업 SRAM입니다. 이 유형의 메모리는 정전시 배터리를 사용하여 비 휘발성 상태가되는 SRAM의 수정 된 버전입니다. 그러나 이것은 몇 가지 문제를 소개합니다. 배터리를 다 사용한 후에는 어떻게 폐기합니까? 그리고 SRAM 자체는 이미 충분히 크지 않습니까? 믹스에 전원 관리 회로와 배터리를 추가하면 실제 메모리 셀에 사용할 수있는 공간 만 줄어 듭니다. 또한 장시간 열 노출로 배터리가 잘 작동하는 것을 기억하지 않습니다 ...

스펙트럼의 비 휘발성 측면에 더하여, 이제 EPROM을 주시합니다. '하지만 잠깐만', 'EPROM을 한 번도 사용하지 않습니까?' UV 광선이 있고 위험을 감수 할 의지가 없다면 아닙니다. 자외선에 노출되면 EPROM을 다시 쓸 수 있습니다. 그러나 일반적으로 프로그래밍 된 후 불투명 엔클로저에 포장됩니다. 먼저 꺼야합니다. 실행 중에 회로 내에서 다시 작성할 수 없다는 것을 알기 때문에 비실용적입니다. 또한 개별 메모리 주소 / 셀을 대상으로 지정할 수 없습니다. 그러나 EEPROM이 도움이 될 수 있습니다 ...

EE는 전기적으로 지울 수 있음을 나타냅니다. ROM, PROM 및 EPROM과 비교하여 회로에서 한 번만 발생하는 쓰기 작업을위한 문을 엽니 다. 그러나 EEPROM은 부동 게이트 트랜지스터를 사용합니다. 이로 인해 갇힌 전자가 점차 축적되어 메모리 셀이 작동하지 않게됩니다. 또는 메모리 셀에 전하 손실이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 셀이 지워진 상태가됩니다. 당신이 찾고 있던 것이 아니라 계획된 사형 선고입니다.

MRAM이 목록의 다음입니다. 교환 가능한 자석 (얇은 절연 층으로 분리)과 쌍을 이루는 영구 자석으로 구성된 자기 터널 접합을 비트로 사용합니다. 에 따르면 위키 백과 ,

" 가장 간단한 판독 방법은 셀의 전기 저항을 측정함으로써 달성됩니다. 특정 셀은 공급 라인에서 셀을 통해 접지로 전류를 전환하는 관련 트랜지스터에 전력을 공급함으로써 (일반적으로) 선택됩니다. 터널 자기 저항으로 인해 두 판의 자화의 상대 배향에 의한 셀 변경의 전기 저항. 생성 된 전류를 측정함으로써, 임의의 특정 셀의 내부 저항을 측정하고,이 기록 가능한 플레이트의 자화 극성 될 수있다. "

이 형태의 메모리는 전하와 전류가 아니라 저항과 측정 전압의 차이를 기반으로합니다. 차지 펌프가 필요하지 않기 때문에 특히 STT 기반 변형의 경우 DRAM보다 전력 소비가 적다. MRAM은 DRAM의 메모리 밀도와 비슷한 메모리 밀도를 포함하여 설계에 여러 가지 장점이 있습니다. 제한된 테스트 사례에서 SRAM의 성능과 속도; DRAM보다 훨씬 낮은 전력 소비; 반복적 인 읽기 / 쓰기 작업으로 인한 성능 저하가 없습니다. 이로 인해 MRAM은 연구원과 과학자 모두에게 주목을 받아 개발을 진전시켰다. 실제로 " 유니버설 메모리 " 의 가능한 후보로 간주되고 있습니다 . 그러나이 유형의 메모리에 대한 팹 비용은 여전히 ​​매우 높습니다.다른 옵션 -이 시점에서 약간 다루기 힘든 옵션 .

Ferroelectric RAM을 사용할 수는 있지만 다소 슬픈 옵션입니다. F-RAM은 구조상 DRAM과 유사합니다. 대신 유전체 층을 강유전체 물질로 대체하십시오. 전력 소비가 적고 읽기 / 쓰기 내구성이 우수하지만 그 이후에는 장점이 없습니다. 스토리지 밀도가 훨씬 낮고, 스토리지 용량이 적으며, 파괴적인 읽기 프로세스 (읽기 후 쓰기 아치로 IC를 수용하기 위해 IC를 변경해야 함) 및 전체 비용이 더 높습니다. 예쁜 광경이 아닙니다.

스펙트럼의 마지막 옵션은 SONOS , CBRAM 및 Flash-RAM (NAND Flash, NOR 기반 등)입니다. 일반적인 SSD와 같은 스토리지는 그것을 자르지 않으므로이 스펙트럼의 끝에서 실행 가능한 옵션을 찾을 수는 없습니다. SONOS 및 플래시 RAM은 모두 읽기 / 쓰기 속도 제한 (주로 영구 스토리지에 사용됨-RAM과 같은 작동 속도에 최적화되지 않음), 블록 단위로 쓰기 필요성 및 제한된 수의 읽기 / 쓰기주기 문제를 겪고 있습니다. 안녕히 주무세요'. 페이징에는 좋지만 고속 액세스에는 적합하지 않습니다. CBRAM 도 목적에 비해 너무 느립니다.

이 사냥의 미래는 현재 어둡게 보입니다. 그러나 걱정하지 마십시오-나는 당신의 개인적인 독서에 대해 몇 가지 명예로운 언급을 남겼습니다. T-RAM (Thysistor-RAM), Z-RAM 및 nvSRAM 도 가능합니다. T-RAM 과 Z-RAM 모두 DRAM, SDRAM 및 DDR-SDRAM과 비교하여 때때로 새로 고침이 필요하지만 nvSRAM 에는 이러한 요구 사항이 없습니다. 이 세 가지 옵션 모두 더 나은 메모리 밀도, 더 나은 읽기 / 쓰기 속도 및 / 또는 더 나은 전력 소비 속도를 갖습니다. 또한 배터리가 필요하지 않습니다-이는 큰 장점입니다 (BBSRAM이 코너에서 울고 있습니다). nvSRAM을 면밀히 살펴보면, DDR-SDRAM 교체에 적합한 후보를 찾은 것처럼 보입니다.

그러나 곧 (적어도이 기사를 읽은 사람들에게는) 우리 모두 각자의 구석에 울고있을 것입니다-SRAM과 동일한 크기 문제 외에도 nvSRAM은 충분히 큰 모듈로 사용할 수 없습니다. 적합한 DDR-SDRAM 교체. 옵션이 있지만 아직 MRAM과 같은 프로덕션 준비가되지 않았거나 절대로 (nvSRAM)되지 않습니다. 요청하기 전에 기가 바이트 i-RAM도 나옵니다. SATA 인터페이스를 통해서만 작동하여 성능 병목 현상이 발생합니다. 배터리도 있습니다. 우리 모두 메모리가 다음 에 어디로 갈지 살펴 봐야한다고 생각 합니까? 쓰라린 달콤한 끝이라고 생각합니다.

• 대용량 메모리에는 작은 개별 메모리 셀이 필요합니다. 1 충전 또는 0 충전을 유지하는 간단한 커패시터는 비 휘발성 램의 복잡한 로직보다 훨씬 작을 수 있습니다.

• 누출 된 양을 채우는 것은 하드웨어 독립적 인주기입니다. 이 논리는 프로세서가 일반적으로 방해받지 않도록 만들어집니다.

• 반면에 전원을 끄면 새로 고침이 중지됩니다. 따라서 부팅 또는 최대 절전 모드에서 전체 재로드가 필요합니다.

• 같은 크기의 더 큰 용량은 투표에서 승리합니다.

8GB 램 = 8.589.934.592 바이트 x 8 비트 = 68.719.476.736 비트 (셀-패리티 없음)

질문에 대답하기 위해-그렇지 않습니다!

비 휘발성 랜덤 액세스 메모리 Wikipedia의 무료 백과 사전 비 휘발성 랜덤 액세스 메모리 (NVRAM)는 전원이 꺼 졌을 때 (비 휘발성) 정보를 유지하는 랜덤 액세스 메모리입니다. 이는 동적 랜덤 액세스 메모리 (DRAM) 및 정적 랜덤 액세스 메모리 (SRAM)와 달리 전원이 공급되는 동안에 만 데이터를 유지합니다. 오늘날 가장 잘 알려진 NVRAM 메모리 형식은 플래시 메모리입니다. 플래시 메모리의 몇 가지 단점에는 많은 컴퓨터가 자동으로 처리 할 수있는 것보다 더 큰 블록에 기록해야하는 요구 사항과 쓰기-지우기 횟수가 제한되어 있기 때문에 플래시 메모리의 수명이 상대적으로 제한되어 있다는 점입니다 (쓰기시 대부분의 소비자 플래시 제품은 메모리가 열화되기 전에 약 10 만 번의 다시 쓰기를 견뎌야합니다. 또 다른 단점은 플래시가 응답 시간과 일치하지 못하게하고 경우에 따라 기존의 RAM 형태로 제공되는 임의의 주소 지정 가능성을 막는 성능 제한입니다. 몇 가지 최신 기술이 특정 역할에서 플래시를 교체하려고 시도하고 일부는 진정한 범용 메모리라고 주장하며 플래시의 비 휘발성으로 최고의 SRAM 장치의 성능을 제공합니다. 현재까지 이러한 대안은 아직 주류가되지 못했습니다.

출처 : NVRAM 위키 페이지

엄밀히 말하면, RAM은 휘발성 일 필요는 없습니다. 컴퓨터에는 여러 형태의 비 휘발성 RAM이 사용되었습니다. 페라이트 코어 메모리는 트랜지스터 형태의 모 놀리 식 메모리가 널리 보급되었을 때 70 년대와 70 년대까지 주요 프로세서 인 RAM (프로세서가 직접 정보를 가져 오는 메인 스토리지 역할을 함)의 주요 형태였습니다.

IBM은 자기 테이프와 같은 순차적 액세스 스토리지와는 달리 HDD를 랜덤 액세스 스토리지라고도 믿습니다. 차이점은 카세트 테이프와 비닐 레코드와 비교할 수 있습니다. 마지막 노래에 도달하기 전에 전체 테이프를 감아야만하는 반면 레코드의 어느 위치에서나 핀을 재배치하여 청취를 시작할 수 있습니다.