Proč je paměť RAM nutná?

Počítačová paměť RAM je nestálá; vše, co je v něm uloženo, zmizí, jakmile je elektřina vypnutá. Proč je počítačová RAM volatilní? Čtěte dále, když zkoumáme fyziku budování vysokorychlostní paměti počítače. 

Dnešní zasedání Otázky a odpovědi nás přichází s laskavým svolením SuperUser - podřízené rozdělení Stack Exchange, které je založeno na komunitě prostřednictvím skupin webových stránek.

Otázka

Čtenář SuperUser Chintan Trivedi je zvědavý, proč právě počítačová paměť RAM musí být volatilní:

Pokud by byla počítačová paměť RAM nepřetržitá jako jiné trvalé typy úložišť, pak by nebyla žádná taková věc, jako je čas bootování. Proč tedy není možné mít nestálý modul ram? Děkuji.

I když existují typy energeticky nezávislé paměti RAM (označované jako NVRAM a nalezené ve všech typech aplikací, jako je ukládání dat uvnitř směrovače Wi-Fi), Chintan se konkrétně odvolává na typ paměti RAM nalezené v počítačích. Co přesně nás brání v používání NVRAM v našich stolních a notebookových počítačích?

Odpověď

Superpočítač přispěvatel MSalters nabízí nějaký pohled na to, jak se nedaří uniknout fyzickým omezením (nicméně mikroskopické měřítku) hardwaru:

Hluboko je to kvůli fyzice.

Každá energeticky nezávislá paměť musí ukládat své bitové kódy ve dvou stavech, které mezi sebou mají velkou energetickou bariéru, jinak by nejmenší vliv změnil bit. Ale při zápisu do této paměti musíme aktivně překonat tuto energetickou bariéru.

Návrhář má poměrně určitou svobodu při vytváření těch energetických bariér. Nastavte jej nízko 0. 1, a dostanete paměť, která může být přepsána hodně, aniž by se vytvářelo velké množství tepla: rychlé a nestálé. Nastavte energetickou bariéru na výšku 0 | 1 a bity zůstanou téměř navždy, nebo dokud nevynaložíte vážnou energii.

DRAM používá malé kondenzátory, které uniká. Větší kapacitní kondenzátory by netěsily, byly méně volatilní, ale nabíjely se delší dobu.

Blesk používá elektrony, které jsou stříleny na vysokém napětí do izolátoru. Energetická bariéra je tak vysoká, že je nemůžete ovládat kontrolovaně; jediný způsob je vyčistit celý blok bitů.

Jinými slovy, jediný způsob, jak učinit RAM tak vysokou rychlostí, jakou ji potřebujeme pro moderní počítačové operace, je udržet odpor mezi změnami stavu extrémně nízkým (a tím učinit RAM nestálou a náchylnou k vymazání dat při ztrátě napájení )..

Musíte něco přidat k vysvětlení? Vypadněte v komentářích. Chcete se dozvědět více odpovědí od ostatních uživatelů technologie Stack Exchange? Podívejte se na celý diskusní příspěvek zde.