RAMは揮発性でなければならないのはなぜですか？
コンピュータRAMが他の永続的ストレージのように非揮発性である場合、起動時間などはありません。それでは、なぜ非揮発性ramモジュールを使用できないのですか？ありがとうございます。
ほとんどの人が「RAM」を読んだり聞いたりすると、次のことを考えます。
実際、これらはDRAMチップでできており、DRAMが一種のRAMであるかどうかは議論の余地があります。 （以前は「実際の」RAMでしたが、テクノロジーが変更され、RAMかどうかは、コメントでの説明を参照してください）のほうが信仰心が強くなっています。）
RAMは広義の用語です。それは「ランダムアクセスメモリ」を意味します。つまり、任意の順序でアクセスできる任意の種類のメモリです（「アクセスされる」とは、読み取りまたは書き込みを意味しますが、RAM読み取り専用）。
たとえば、HDDはランダムアクセスメモリではありません。隣接していない2つのビットを読み取ろうとした場合（または何らかの理由で逆の順序で読み取った場合）は、プラッターが回転してヘッダーを待機する必要があるためです。移動する。間に追加の操作を行わなくても、シーケンシャルビットのみを読み取ることができます。 DRAMが非RAMと見なされるのもそのためです。DRAMはブロック単位で読み取られます。
ランダムアクセスメモリにはさまざまな種類があります。それらのいくつかは揮発性ではなく、ROMなどの読み取り専用のものもあります。したがって、不揮発性RAMが存在します。
なぜそれを使わないのですか？速度は最大の問題ではありません。たとえば、NORフラッシュメモリは、DRAMと同じくらい高速に読み取ることができます（少なくとも、これは Wikipedia が言っていることですが、引用はありません）。書き込み速度は悪いですが、最も重要な問題は次のとおりです。
不揮発性メモリの内部アーキテクチャのために、それらは摩耗する必要があります。書き込みと消去のサイクル数は100,000〜1,000,000に制限されています。それは素晴らしい数のように見え、通常は不揮発性ストレージには十分です（ペンドライブはそれほど頻繁に壊れませんか？）。 RAMはSSDドライブよりも頻繁に書き込まれるため、装着する傾向があります。
DRAMは消耗することはなく、高速で比較的安価です。 SRAMはさらに高速ですが、コストも高くなります。現在、CPUでキャッシングに使用されています。 （そしてそれは本当にRAM間違いなく;）です）
深いところは物理学によるものです。
不揮発性メモリは、その間に大きなエネルギー障壁がある2つの状態でビットを保存する必要があります。そうしないと、最小の影響でビットが変化します。しかし、その記憶に書き込むときは、エネルギーの障壁を積極的に克服しなければなりません。
設計者は、これらのエネルギー障壁を設定するのにかなりの自由があります。低く設定してください0 . 1、そしてあなたは多くの熱を発生させることなく多くを書き換えることができるメモリを手に入れます：高速で揮発性です。エネルギー障壁を高く設定する0 | 1とビットはほとんど永久に、またはあなたが深刻なエネルギーを消費するまで配置されたままになります。
DRAMはリークする小さなコンデンサを使用しています。コンデンサが大きいほど、漏れは少なく、揮発性は低くなりますが、充電に時間がかかります。
フラッシュは、高電圧でアイソレーターに発射される電子を使用します。エネルギー障壁が非常に高いため、制御された方法でそれらを取り出すことはできません。唯一の方法は、ビットのブロック全体を一掃することです。
コンピューターで最初に一般的に使用されていた「メインストア」は「コア」でした-フェライト材料の小さなトロイドが配列され、ワイヤーが3方向に走っていることに注意してください。
1を書き込むには、コアを「フリップ」するために、対応するXおよびYワイヤーを介して等しい強度のパルスを送信します。 （ゼロを書き込む場合は行いません。）書き込む前に位置を消去する必要があります。
読み取るには、1を書き込んで、対応するパルスが「センス」ワイヤ上で生成されたかどうかを確認してください。そうであれば、位置は以前はでした）ゼロ。次に、データを消去しただけなので、もちろんデータを書き戻す必要があります。
（もちろん、これは少し簡略化された説明です）
しかし、内容は不揮発性でした。コンピュータをシャットダウンし、1週間後に起動しても、データはそのまま残ります。そして、それは間違いなく「RAM」でした。
（「コア」以前は、ほとんどのコンピューターは磁気「ドラム」から直接操作され、CPUメモリーのレジスターがわずかで、ストレージCRTなどのいくつかの使用済みのものしかありませんでした。）
RAM（現在の最も一般的な形式）が揮発性である理由）に対する答えは、その形式が安価で高速であることです（Intelは興味深いことに、the半導体RAM開発の初期のリーダーであり、CPU事業に参入してRAMの市場を生み出しただけです。）
[〜＃〜] dram [〜＃〜]は高速で、安価で非常に高密度（低$/MBおよびcm）まで構築できます2/ MB）。ただし、頻繁に更新しない限り、状態は失われます。その非常に小さいサイズが問題の一部です。電子は薄い壁から漏れます。
[〜＃〜] sram [〜＃〜]は非常に高速で、安価で（$/MBが高く）、密度も低く、更新の必要もありません、しかし電源が切断されるとその状態を失います。 SRAMの構造は「NVRAM」に使用されます。これは、RAMが小さなバッテリーに接続されています。数十年前の保存状態がNVRAMに保存されているセガおよびニンテンドーカートリッジがいくつかあります。
[〜＃〜] eeprom [〜＃〜]（通常は「Flash」の形式）は不揮発性で、書き込みが遅いが安価と密。
[〜＃〜] fram [〜＃〜]（強誘電体RAM）は、次の新世代ストレージテクノロジーの1つであり、希望どおりの機能を提供します。高速、安価、不揮発性...しかしまだ高密度ではありません。 それを使用するTIマイクロコントローラー を取得し、必要な動作を実現できます。電源を切って復元すると、中断したところから再開できます。しかし、64kbytesしかありません。または 2MbitシリアルFRAM を取得できます。
「メムリスター」技術は、FRAMに同様の特性を提供するために研究されていますが、まだ実際の商品ではありません。
Edit：RAMパーシステントシステムを使用している場合は、実行中にアップデートを適用する方法を検討するか、必要に応じてください。不定期に再起動する場合なしすべての作業が失われます。すべてのデータをNVRAMに保存するスマートフォン前のPDAがいくつかあり、バッテリーが切れた場合にすべてのデータが瞬時にオンになり、瞬時に失われる可能性があります。
IMOここでの主な問題は確かにボラティリティです。高速で書き込むには、書き込みが簡単でなければなりません（つまり、長時間を必要としない）。これは、RAMを選択するときに見たいことと矛盾します。RAMは高速でなければなりません。
日常の例え：-ホワイトボードに何かを書くのは非常に簡単で、ほとんどまたはまったく努力を要しません。したがって、高速であり、ボード全体を数秒でスケッチできます。 -ただし、ホワイトボード上のスケッチは非常に不安定です。いくつかの間違った動きとすべてがなくなっています。 -石板を取り、スケッチをThe Flintstonesスタイルのように彫刻します。スケッチは何年、何十年、あるいは何世紀もの間そこに残ります。ただし、これを書くにはもっと時間がかかります。
コンピュータに戻る：高速チップを使用して永続データを格納するテクノロジーはすでに存在しますが（フラッシュドライブのように）、速度は揮発性RAMに比べてはるかに低くなります。いくつかのフラッシュドライブを見て、データを比較してください。 「200 MB /秒での読み取り」や「50 MB /秒での書き込み」のようなものが見つかります。これはかなりの違いです。もちろん、ここでは製品の価格に多少の影響がありますが、一般的なアクセス時間はより多くのお金を使うことを改善するかもしれませんが、それでも読み取りは書き込みよりも速くなります。
「しかし、BIOSのフラッシュはどうですか？それは組み込みで高速です！」あなたが尋ねるかもしれません。あなたは正しいですが、BIOSイメージをフラッシュしたことがありますか？ BIOSからの起動には、ほんの少しの時間がかかります-ほとんどの時間は、外部ハードウェアの待機に浪費されます-しかし、実際のフラッシュは、書き込み/書き込みがほんの数キロバイトであっても、数分かかる場合があります。
ただし、この問題には次のような回避策があります。 Windowsのハイバネート機能。 RAMコンテンツはHDDなどの不揮発性ストレージに書き込まれ、後でリードバックされます。ネットブックの一部のBIOSは、非表示のHDDパーティションを使用して一般的なBIOS構成と設定に同様の機能を提供します（したがって基本的に、コールドブートでもBIOSの設定をスキップします）。
主に catch-22 が原因です。あなたのDRAM（すでに述べたように、[〜＃〜] ram [〜＃〜]が非常に広い用語である場合。あなたが話していることは[〜＃〜] dram [〜＃〜]、[〜＃〜] d [〜＃〜] for Dynamic）突然非揮発性になり、人々はそれを呼び出します[〜＃〜] nvram [〜＃〜]これは非常に異なるタイプのストレージです。
また、実用的な理由もあります。現在、NVRAM（つまり、電源が不要な真のEEPROMベースのNVRAM）タイプが存在しないため、ハードウェアを劣化させることなく無制限の書き込みが可能です。
DRAMベースの大容量記憶装置について：ギガバイトのi-RAMを見てください（充電式リチウムイオンバッテリーに注意してください。これにより、しばらくの間不揮発性になります）。
実際には、RAMは厳密には揮発性である必要はありませんが、便宜上、通常はそのようにしています。ウィキペディアの磁気ラム（ http：/ /en.wikipedia.org/wiki/Magnetoresistive_random-access_memory ）1つの潜在的な不揮発性RAMテクノロジー）。ただし、まだ実用化のためのさらなる開発が必要です。
基本的に、DRAMの利点はサイズです。これは非常にシンプルなテクノロジーであり、非常に高速な読み書き特性を備えていますが、結果として不安定です。フラッシュメモリは読み取り特性は良好ですが、RAMに必要なものに比べて非常に遅いです。
スタティックRAMは、読み取り/書き込み特性が非常に良好であり、消費電力は非常に低くなりますが、DRAMに比べてコンポーネント数が多いため、はるかに高価です（シリコン上のフットプリントが大きい=障害が多い+ダイあたりのチップ数が少ない=コストが高くなります）揮発性でもありますが、小さなバッテリーでもしばらくの間電力を供給でき、コストの問題がなければ、一種の疑似NVRAMになります。
MRAMであろうと他のテクノロジーであろうと、将来のある時点で、コンピュータの速度を低下させる階層型メモリ構造の現在の必要性を回避する方法が見つかる可能性がありますが、まだありません。ただし、その時代が到来した後でも、データをアーカイブするために、長期的に信頼できる（読み取り：SLOW）記憶媒体が必要になる可能性があります。
他の多くの人が述べたように、最新のRAMは、設計上は揮発性であり、要件ではありません。SDRAMおよびDDR-SDRAMには、動作の信頼性を維持するためにリフレッシュを必要とするという追加の問題があります。それだけです。動的RAM=モジュールの性質です。しかし、他に利用可能なオプションがあるかどうか疑問に思わずにはいられませんでした。この基準を満たすことができるメモリの種類は何ですか？このウォークスルーでは、実行時に読み取り/書き込みが可能なメモリのみをカバーします。これにより、ROM、PROM、およびその他の使い捨てチップが起動します。これらは、プログラムされると変更されないことを意味します。
スペクトルの非揮発性側に少し近づくと、途中でSRAMに遭遇しますが、その非揮発性は非常に限られています。実際には、それは単なるデータ残留です。更新は必要ありませんが、電源がオフになっている時間が長すぎると、データが確実にドロップされます。これに加えて、GBサイズに達するまで、DRAMよりも少し高速です。メモリセルのサイズが大きくなっているため（セルあたり6トランジスタ）、DRAMと比較すると、使用中のメモリのサイズが大きくなるにつれて、SRAMの速度の利点の実現可能性は衰退し始めます。
次はBBSRAM-バッテリーバックアップSRAMです。このタイプのメモリは、SRAMの変更バージョンであり、停電時にバッテリーを使用して不揮発性になります。ただし、これにはいくつかの問題があります。バッテリーが使い終わったら、どのように処分しますか？そして、SRAM自体はすでに十分に大きいのではないでしょうか？電源管理回路とバッテリーを組み合わせに追加しても、実際のメモリセルに使用できるスペースの量が減るだけです。バッテリーが長時間熱にさらされてナイスでプレイしたことも覚えていません...
スペクトルの非揮発性の側面に加えて、EPROMに目を向けます。 「でも待って」と尋ねると、「EPROMは1回限りの使用ではないのですか？」あなたがUVライトを持っていて、高いリスクを取る意志がある場合はそうではありません。 EPROMは、UV光にさらされた場合、書き換えが可能です。ただし、それらは通常、一度プログラムされると不透明なエンクロージャーにパックされます-最初に外す必要があります。実行時にインサーキットで書き換えることができないため、非常に非実用的です。また、個々のメモリアドレス/セルをターゲットにすることはできません。ワイプのみを実行してください。しかし、EEPROMが役立つかもしれません...
EEは電気的消去可能の略です。これにより、回路で発生する書き込み操作が（ROM、PROM、EPROMと比較して）1回開きます。ただし、EEPROMはフローティングゲートトランジスタを使用します。これにより、トラップされた電子が徐々に蓄積され、最終的にメモリセルが動作不能になります。または、メモリセルで電荷が失われる可能性があります。これにより、セルが消去状態のままになります。それはあなたが探していたものではなく、計画された死刑判決です。
MRAMはリストの次です。それは、変更可能な磁石（薄い絶縁層で分離された）とペアになった永久磁石で構成される、磁気トンネルジャンクションをビットとして使用します。 Wikipedia によれば、
"読み取りの最も簡単な方法は、セルの電気抵抗を測定することによって行われます。特定のセルは、（通常）電流を電源ラインからセルに切り替える関連トランジスタに電力を供給することによって選択されます。トンネル磁気抵抗により、セルの電気抵抗は2つのプレートの磁化の相対的な向きによって変化します。結果として生じる電流を測定することにより、特定のセル内の抵抗を決定でき、これから磁化極性書き込み可能なプレートの。 "
この形式のメモリは、電荷と電流ではなく、抵抗と測定電圧の違いに基づいています。特にSTTベースのバリアントの場合、DRAMよりも動作の消費電力を抑えるのに役立つチャージポンプは必要ありません。 MRAMには、DRAMのメモリ密度に匹敵するメモリ密度を含む、その設計に対する複数の利点があります。限られたテストケースでSRAMに匹敵するパフォーマンスと速度。 DRAMよりもはるかに低い消費電力。繰り返しの読み取り/書き込み操作による劣化の欠如。これにより、MRAMは研究者と科学者の両方に脚光を浴び、その開発を促進しています。実際、「 universal memory 」の候補としても検討されています。ただし、このタイプのメモリのファブコストは依然として非常に高く、人気のある製造業者は その他のオプション に関心を持っています（この時点では少し扱いにくいように見えるオプション）。
私は強誘電体RAMを超えることができましたが、それはかなり悲しいオプションです。 F-RAMは、DRAMと構造が似ています。代わりに、誘電体層を強誘電体材料に置き換えるだけです。消費電力は少なく、読み取り/書き込みの耐久性はまあまあですが、その後は利点が減っていきます。はるかに低いストレージ密度、完全なストレージキャップ、破壊的な読み取りプロセス（読み取り後のArchでICに対応するためにICを変更する必要があります）、および全体的なコストが高くなります。かなりの光景ではありません。
スペクトルの最後のオプションは、 [〜＃〜] sonos [〜＃〜] 、 [〜＃〜] cbram [〜＃〜]です。 、および Flash-RAM （NANDフラッシュ、NORベースなど）。ただし、一般的なSSDのようなストレージはそれを削減しないため、この範囲の終わりに実行可能なオプションを見つけることはできません。 SONOSとFlash-RAMは両方とも、読み取り/書き込み速度の制限（主に永続的なストレージに使用され、RAMのような動作速度に最適化されていない）、ブロックで書き込む必要性、および言う前に読み取り/書き込みサイクル数が制限されるという問題を抱えていますおやすみ'。それらはページングに適しているかもしれませんが、高速アクセスでは動作しません。 [〜＃〜] cbram [〜＃〜] も、目的に対して少し遅すぎます。
この狩りの未来は現在、暗いように見えます。しかし恐れることはありません-私はあなたの個人的な読書のためにいくつかの名誉ある言及を残しました。 T-RAM （Thysistor-RAM）、 Z-RAM 、および nvSRAM も候補となります。 T-RAM と Z-RAM の両方は、時々リフレッシュを必要としますが（DRAM、SDRAM、およびDDR-SDRAMと比較して） 、 nvSRAM にはそのような要件はありません。これら3つのオプションはすべて、メモリ密度、読み取り/書き込み速度、および/または電力消費率が向上しています。彼らはまた、バッテリーを必要としません-これは大きなプラスです（BBSRAMが隅で泣いています）。 nvSRAMをよく見ると、恐ろしいDDR-SDRAMの代替の実行可能な候補が見つかったようです。
しかし、すぐに（少なくともここまで読むことを選択した人にとって）、私たちは皆、私たち自身の別々のコーナーで泣きます-SRAMと同じサイズの問題があることに加えて、nvSRAMは、適切なDDR-SDRAMの交換。オプションはそこにあります-しかし、まだ生産の準備ができていない（MRAMなど）か、単に準備ができていない（nvSRAM）かのいずれかです。そして、あなたが尋ねる前に、ギガバイトのi-RAMも外にあります-それはSATAインターフェースを介してのみ機能し、パフォーマンスのボトルネックを生み出します。バッテリーも付いています。私たちは皆、メモリがどこにあるのか が次に行く のを見ているはずだと思いますか？ほろ苦い終わりだと思います。
厳密に言えば、RAMは揮発性である必要はありません。複数の形式の不揮発性RAMがコンピュータで使用されていました。1つは、フェライトコアメモリでした。トランジスタ化されたモノリシックメモリが普及した50年代から70年代までは、RAM（プロセッサが直接情報を取得する主記憶装置として機能）の主要な形式です。
IBMはHDDをランダムアクセスストレージとも呼んでいると思います。これは、磁気テープなどのシーケンシャルアクセスストレージとは異なるためです。違いは、カセットテープとビニールレコードに匹敵します。最後の曲にたどり着くには、テープ全体を巻く必要がありますが、レコードの任意の場所にピンを再配置するだけで、そこからリスニングを開始できます。
大容量メモリには小さな個別メモリセルが必要です。 1電荷または0電荷を保持する単純なコンデンサは、不揮発性RAMの複雑なロジックよりもはるかに小さく、高速です。
リーク量の補充は、ハードウェアに依存しないサイクルです。このロジックは、プロセッサが通常妨げられないように作成されています。
一方、電源を切ると、更新が停止します。そのため、はい、起動時または休止状態で、完全なリロードが必要です。
同じサイズでより大きな容量は、投票に勝ちます。
8GB RAM = 8.589.934.592バイトx 8ビット= 68.719.476.736ビット（セル-パリティなし）
質問に答える-それはしません！
不揮発性ランダムアクセスメモリウィキペディアの無料の百科事典不揮発性ランダムアクセスメモリ（NVRAM）は、電源をオフにしても情報が保持される（不揮発性）ランダムアクセスメモリです。これは、ダイナミックランダムアクセスメモリ（DRAM）およびスタティックランダムアクセスメモリ（SRAM）とは対照的です。これらは、電力が供給されている間だけデータを維持します。今日最もよく知られているNVRAMメモリの形式はフラッシュメモリです。フラッシュメモリのいくつかの欠点には、多くのコンピューターが自動的に対処できるよりも大きなブロックに書き込む必要があること、および書き込みと消去のサイクル数が有限であるためにフラッシュメモリの寿命が比較的限られていること（書き込み時のほとんどの消費者向けフラッシュ製品では、メモリが劣化し始める前に、約100,000回の書き換えに耐えます）。もう1つの欠点は、パフォーマンスの制限により、フラッシュが応答時間と一致しないことであり、場合によっては、従来の形式のRAMが提供するランダムアドレス指定機能です。いくつかの新しいテクノロジーは、特定の役割でフラッシュを置き換えることを試みており、フラッシュの非揮発性を備えた最高のSRAMデバイスのパフォーマンスを提供する真のユニバーサルメモリであると主張するテクノロジーもあります。これまでのところ、これらの代替案はまだ主流にはなっていません。
出典： NVRAM wiki page