Почему ОЗУ должно быть изменчивым?

ОЗУ компьютера нестабильно все, что хранится в нем, исчезает, как только отключается электричество. Почему именно компьютерная оперативная память неустойчива? Продолжайте читать, как мы исследуем физику создания высокоскоростной компьютерной памяти. 

Сегодняшняя сессия вопросов и ответов пришла к нам благодаря SuperUser - подразделению Stack Exchange, группе веб-сайтов вопросов и ответов, управляемой сообществом..

Вопрос

Читатель SuperUser Чинтан Триведи интересуется, почему именно компьютерная память должна быть энергозависимой:

Если бы ОЗУ компьютера было энергонезависимым, как другие постоянные хранилища [типов], тогда не было бы такой вещи, как время загрузки. Тогда почему невозможно иметь энергонезависимый модуль памяти? Спасибо.

Хотя существуют типы энергонезависимой оперативной памяти (называемые NVRAM и встречающиеся во всех видах приложений, например, для хранения данных внутри маршрутизатора Wi-Fi), Chintan специально ссылается на тип оперативной памяти, найденной в ПК. Что именно мешает нам использовать NVRAM в наших настольных компьютерах и ноутбуках??

Ответ

Участник SuperUser MSalters дает некоторое представление о том, как мы не можем избежать физических ограничений (независимо от масштаба) оборудования:

В глубине души это связано с физикой.

Любая энергонезависимая память должна хранить свои биты в двух состояниях, которые имеют большой энергетический барьер между ними, иначе минимальное влияние могло бы изменить бит. Но когда мы пишем в эту память, мы должны активно преодолевать этот энергетический барьер.

У дизайнера есть некоторая свобода в установке этих энергетических барьеров. Установите это низко 0 1, и вы получаете память, которую можно много переписать, не выделяя много тепла: быстро и изменчиво. Установите высокий энергетический барьер 0 | 1 и биты останутся на месте почти навсегда, или пока вы не потратите серьезную энергию.

DRAM использует маленькие конденсаторы, которые протекают. Конденсаторы большего размера будут протекать меньше, будут менее летучими, но заряжаться дольше.

Вспышка использует электроны, которые подаются при высоком напряжении в изолятор. Энергетический барьер настолько высок, что вы не можете контролировать их; единственный способ - очистить весь блок бит.

Другими словами, единственный способ сделать ОЗУ настолько быстрым, насколько нам нужно для современных компьютерных операций, - это сохранить сопротивление между изменениями состояния крайне низким (и, таким образом, сделать ОЗУ энергозависимой и подверженной стиранию данных при потере питания. ).

Есть что добавить к объяснению? Звук выключен в комментариях. Хотите узнать больше ответов от других технически подкованных пользователей Stack Exchange? Ознакомьтесь с полным обсуждением здесь.