Jak wielu wspomniało, nowoczesna pamięć RAM jest niestabilna z założenia - a nie z wymagań. SDRAM i DDR-SDRAM mają dodatkowe problemy, ponieważ wymagają odświeżenia, aby zachować niezawodność działania. Taka jest właśnie natura modułów dynamicznej pamięci RAM. Ale nie mogłem pomóc, ale zastanawiałem się, czy jest dostępna inna opcja. Jakie rodzaje pamięci mogą pasować do kryteriów? W tym przewodniku omówię tylko pamięć, którą można odczytać / zapisać w czasie wykonywania. Wyrzuca ROM, PROM i inne układy jednorazowego użytku - po zaprogramowaniu mają pozostać niezmienne.
Jeśli zbliżymy się nieco bliżej nielotnej strony widma, po drodze napotkamy SRAM - ale jego nieulotność jest dość ograniczona. Właściwie to tylko remanencja danych. Nie wymaga odświeżania, ale z pewnością upuści dane, gdy zasilanie będzie zbyt długo wyłączone. Oprócz tego jest także nieco szybszy niż DRAM - dopóki nie osiągniesz rozmiaru GB. Ze względu na zwiększony rozmiar komórek pamięci (6 tranzystorów na komórkę), w porównaniu do DRAM, żywotność przewagi SRAM zaczyna maleć wraz ze wzrostem wielkości używanej pamięci.
Następny jest BBSRAM - SRAM z podtrzymaniem bateryjnym. Ten typ pamięci jest zmodyfikowaną wersją SRAM, która wykorzystuje akumulator, aby stał się nieulotny w przypadku awarii zasilania. Wprowadza to jednak pewne problemy. Jak pozbyć się baterii po jej zakończeniu? A czy sama SRAM nie jest już wystarczająco duża? Dodanie obwodu zarządzania energią i baterii do miksu zmniejsza tylko ilość miejsca, które można wykorzystać na rzeczywiste komórki pamięci. Nie pamiętam też, żeby baterie dobrze się grały przy dłuższej ekspozycji na ciepło ...
Oprócz nielotnej strony spektrum przyglądamy się teraz EPROM. „Ale poczekaj”, pytasz - „czy EPROM nie jest również jednorazowy?” Nie, jeśli masz światło UV i chcesz podjąć wysokie ryzyko. EPROMy mogą być przepisywane, jeśli są wystawione na działanie promieni UV. Zazwyczaj są one jednak zapakowane w nieprzezroczystą obudowę po zaprogramowaniu - to najpierw musiałoby spaść. Bardzo niepraktyczne, ponieważ nie można go przepisać w czasie wykonywania, w obwodzie. I nie byłbyś w stanie celować w indywidualne adresy / komórki pamięci - wystarczy wyczyścić. Ale EEPROM może pomóc ...
EE oznacza elektrycznie kasowalne. To otwiera drzwi do operacji zapisu występujących raz w obwodzie (w porównaniu do ROM, PROM i EPROM). Jednak pamięci EEPROM wykorzystują tranzystory z ruchomą bramą. Prowadzi to do stopniowej akumulacji uwięzionych elektronów, co ostatecznie uniemożliwi funkcjonowanie komórek pamięci. Lub komórki pamięci mogą napotkać utratę ładunku. Prowadzi to do pozostawienia komórki w stanie wymazanym. To planowany wyrok śmierci - nie to, czego szukałeś.
MRAM jest następny na liście. Wykorzystuje magnetyczne złącze tunelowe, składające się z magnesu stałego w połączeniu z magnesem wymiennym (oddzielonym cienką warstwą izolacyjną). Według Wikipedii ,
„ Najprostszą metodę odczytu osiąga się poprzez pomiar rezystancji elektrycznej ogniwa. Konkretne ogniwo jest (zwykle) wybierane przez zasilanie powiązanego tranzystora, który przełącza prąd z linii zasilającej przez ogniwo do uziemienia. Dzięki magnetorezystancji tunelu, rezystancja elektryczna komórki zmienia się z powodu względnej orientacji magnetyzacji w dwóch płytkach. Poprzez pomiar uzyskanego prądu można określić rezystancję wewnątrz dowolnej konkretnej komórki, a na tej podstawie polaryzację magnesowania zapisywalnej płyty. ”
Ta forma pamięci opiera się na różnicach rezystancji i napięcia pomiarowego, a nie na ładunkach i prądach. Nie potrzebuje pompy ładującej, co pomaga zmniejszyć zużycie energii przez jej działanie w porównaniu do pamięci DRAM - szczególnie w przypadku wariantów opartych na STT. MRAM ma wiele zalet w swojej konstrukcji, w tym gęstość pamięci porównywalną z gęstością pamięci DRAM; wydajność i szybkość porównywalna z SRAM w ograniczonych przypadkach testowych; zużycie energii znacznie niższe niż DRAM; oraz brak degradacji spowodowany powtarzającymi się operacjami odczytu / zapisu. Dzięki temu MRAM znalazło się w centrum uwagi zarówno badaczy, jak i naukowców, przyczyniając się do jego rozwoju. W rzeczywistości jest on również postrzegany jako potencjalny kandydat na „ uniwersalną pamięć ”. Jednak wspaniałe koszty tego typu pamięci są nadal bardzo wysokie,inne opcje - te, które w tym momencie wyglądają trochę nieporęcznie.
Mógłbym przejść przez Ferroelektryczną pamięć RAM, ale jest to raczej smutna opcja. F-RAM jest podobny do DRAM w konstrukcji - wystarczy zastąpić warstwę dielektryczną materiałem ferroelektrycznym. Ma niższy pobór mocy, przyzwoitą wytrzymałość na odczyt / zapis - ale po tym korzyści znikają. Ma znacznie niższą gęstość pamięci, całkowity limit pamięci, niszczący proces odczytu (wymagający zmian w dowolnym układzie scalonym, aby dostosować się do niego z arch. Zapisu po przeczytaniu) i wyższy całkowity koszt. Niezły widok.
Ostatnimi opcjami w spektrum są SONOS , CBRAM i Flash-RAM (NAND Flash, oparty na NOR itp.). Zwykła pamięć masowa podobna do SSD nie pozwoli jednak na to, więc nie możemy znaleźć żadnych realnych opcji na końcu tego spektrum. Zarówno w SONOS, jak i Flash-RAM występują problemy z ograniczonymi prędkościami odczytu / zapisu (wykorzystywanymi głównie do trwałego przechowywania - nie zoptymalizowanymi pod kątem prędkości działania podobnych do pamięci RAM), potrzebą zapisu w blokach i ograniczoną liczbą cykli odczytu / zapisu przed powiedzeniem „ dobranoc'. Mogą być dobre do stronicowania, ale na pewno nie będą działać w przypadku szybkiego dostępu. CBRAM jest również trochę za wolny dla twoich celów.
Przyszłość tego polowania wygląda obecnie ponuro. Ale nie bój się - zostawiłem kilka wyróżnień do osobistego czytania. Możliwe są również T-RAM (Thysistor-RAM), Z-RAM i nvSRAM . Chociaż zarówno T-RAM, jak i Z-RAM wymagają od czasu do czasu odświeżenia (w porównaniu do DRAM, SDRAM i DDR-SDRAM), nvSRAM jest wolny od takich wymagań. Wszystkie trzy z tych opcji mają albo lepszą gęstość pamięci, lepszą szybkość odczytu / zapisu i / lub lepsze zużycie energii. Nie potrzebują też baterii - co jest dużym plusem (BBSRAM płacze w kącie). Przy bliższym przyjrzeniu się nvSRAM wydaje się, że znaleźliśmy realnego kandydata na przerażającą wymianę pamięci DDR-SDRAM.
Ale wkrótce (przynajmniej dla tych, którzy zdecydowali się czytać do tej pory) wszyscy będziemy płakać w naszych oddzielnych rogach - oprócz problemów z tym samym rozmiarem co SRAM, nvSRAM nie jest również dostępny w wystarczająco dużych modułach, aby można go było użyć jako odpowiednia wymiana pamięci DDR-SDRAM. Dostępne są opcje - ale albo nie są jeszcze gotowe do produkcji (jak MRAM), albo po prostu nigdy nie będą (nvSRAM). I zanim zapytasz, Gigabyte i-RAM też jest niedostępny - działa tylko poprzez interfejs SATA, tworząc wąskie gardło wydajności. Ma także baterię. Myślę, że wszyscy powinniśmy patrzeć, dokąd zmierza pamięć ? Słodko gorzki koniec, jak sądzę.
