Защо RAM трябва да бъде нестабилна?

RAM на компютъра е волатилен; каквото и да се съхранява в него, изчезва веднага след изключване на електричеството. Защо, всъщност, компютърната оперативна памет е променлива? Прочетете, докато изследваме физиката на изграждането на високоскоростна компютърна памет. 

Днешната сесия за въпроси и отговори идва при нас с любезното съдействие на SuperUser - подразделение на Stack Exchange, групирано от общността уеб сайтове за въпроси и отговори.

Въпроса

Четецът на SuperUser Chintan Trivedi е любопитен защо точно компютърната RAM трябва да бъде волатилна:

Ако компютърната оперативна памет трябваше да бъде непостоянна като другите постоянни хранилища [видове], тогава нямаше да има такова нещо като време за зареждане. Тогава защо не е възможно да има не волатил модул овен? Благодаря ти.

Въпреки че съществуват видове енергонезависима RAM памет (наричана NVRAM и намираща се във всички видове приложения като съхраняване на данни във вашия Wi-Fi рутер), Chintan се отнася конкретно до вида RAM, който се намира в персоналните компютри. Какво точно ни пречи да използваме NVRAM в настолните и преносимите компютри?

Отговорът

Сътрудникът на SuperUser MSalters предлага известна представа за това как не можем да избегнем физическите ограничения (независимо от микроскопичната скала) на хардуера:

Дълбоко се дължи на физиката.

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

Дизайнерът има доста свобода в определянето на тези енергийни бариери. Задайте го ниско 0. 1, и получавате памет, която може да бъде пренаписана много, без да генерира много топлина: бърза и променлива. Задайте високата енергийна бариера 0 | 1 и битовете ще останат поставени почти завинаги, или докато не изразходвате сериозна енергия.

DRAM използва малки кондензатори, които изтичат. По-големите кондензатори ще пропускат по-малко, ще бъдат по-малко летливи, но ще заредят повече време.

Flash използва електрони, които се изстрелват при високо напрежение в изолатор. Енергийната бариера е толкова висока, че не можете да ги извадите по контролиран начин; единственият начин е да се изчисти цял блок от битове.

С други думи, единственият начин да се направи RAM като висока скорост, тъй като ние се нуждаем от него за съвременните компютърни операции е да запазим съпротивлението между промените в състоянието изключително ниско (и по този начин да направим RAM нестабилна и податлива на изтриване на данни при загуба на мощност). ).

Имате ли какво да добавите към обяснението? Звукът е изключен в коментарите. Искате ли да прочетете повече отговори от други технологични потребители на Stack Exchange? Вижте пълната тема за дискусия тук.