Защо RAM трябва да е летливи?

Компютърната RAM е нестабилна; всичко, което се съхранява в него, изчезва веднага след изключване на електроенергията. Защо точно компютърната RAM е нестабилна? Прочетете, докато изследваме физиката на изграждането на високоскоростна компютърна памет.

Днешната сесия за въпроси и отговори ни идва с любезното съдействие на SuperUser - подразделение на Stack Exchange - обединяване на уеб сайтове с въпроси и отговори.

Въпроса

Читателят на SuperUser Chintan Trivedi е любопитен защо точно компютърната RAM трябва да бъде нестабилна:

Ако компютърната памет трябваше да бъде не-летална като другите видове [постоянни] хранилища, нямаше да има такова нещо като времето за стартиране. Тогава защо не е възможно да имаме енергонезависим модул? Благодаря ти.

Въпреки че съществуват видове енергонезависими RAM (наричани NVRAM и намерени във всички видове приложения като съхранение на данни във вашия Wi-Fi рутер), Chintan конкретно се позовава на вида на RAM намерени в компютрите. Какво точно ни спира да използваме NVRAM на настолни и преносими компютри?

Отговорът

Сътрудникът на SuperUser MSalters предлага известно разбиране как не можем да избегнем физическите ограничения (макар и микроскопични) на хардуера:

Дълбоко се дължи на физиката.

Всяка енергонезависима памет трябва да съхранява своите битове в две състояния, които имат голяма енергийна бариера между тях, или най-малкото влияние би променило бита. Но когато пишем за тази памет, трябва активно да преодолеем тази енергийна бариера.

Дизайнерите имат доста свобода в създаването на тези енергийни бариери. Задайте го ниско0 . 1, и получавате памет, която може да бъде пренаписана много, без да се генерира много топлина: бързо и нестабилно. Поставете енергийната бариера на високо0 | 1 и битовете ще останат почти завинаги, или докато не изразходвате сериозна енергия.

DRAM използва малки изходни кондензатори. По-големите кондензатори ще изтекат по-малко, ще бъдат по-нестабилни, но ще отнеме повече време за зареждане.

Флаш използва електрони, които са заснети с високо напрежение в изолатор. Енергийната бариера е толкова висока, че не можете да я изведете по контролиран начин; единственият начин е да изчистите цял блок от бита.

С други думи, единственият начин да направите RAM толкова висока скорост, колкото ни е необходима за съвременните компютърни операции, е да запазим съпротивлението между промените в състоянието изключително ниски (и по този начин да направят RAM летливи и податливи на изтриване на данни в случай на загуба на мощност ).

Имате ли нещо, което да добавите към обяснението? Звучи в коментарите. Искате ли да прочетете повече отговори от други потребители на Stack Exchange? Вижте цялата тема на дискусията тук.