Wie viele andere bereits erwähnt haben, ist moderner RAM nur vom Design her flüchtig - nicht von der Anforderung her. SDRAM und DDR-SDRAM haben das zusätzliche Problem, dass auch eine Aktualisierung erforderlich ist, um im Betrieb zuverlässig zu bleiben. Das liegt in der Natur der Dynamic RAM-Module. Aber ich konnte nicht anders, als mich zu fragen, ob es noch eine andere Option gibt. Welche Arten von Speicher gibt es, die die Kriterien erfüllen können? In dieser Anleitung werde ich nur den Speicher behandeln, in den zur Laufzeit gelesen / geschrieben werden kann. Dies wirft ROM-, PROM- und andere Einmal-Chips aus dem Programm - sie sollten nach der Programmierung unverändert bleiben.
Wenn wir uns der nichtflüchtigen Seite des Spektrums etwas nähern, stoßen wir auf dem Weg auf SRAM - aber seine Nichtflüchtigkeit ist ziemlich begrenzt. Eigentlich ist es nur Datenremanenz. Es ist keine Aktualisierung erforderlich, die Daten werden jedoch gelöscht, wenn das Gerät zu lange ausgeschaltet ist. Darüber hinaus ist es auch ein bisschen schneller als DRAM - bis Sie die GB-Größe erreichen. Aufgrund der vergrößerten Größe der Speicherzellen (6 Transistoren pro Zelle) im Vergleich zum DRAM verschlechtert sich die Realisierbarkeit des Geschwindigkeitsvorteils des SRAM mit zunehmender Größe des verwendeten Speichers.
Als nächstes folgt BBSRAM - Battery Backed SRAM. Bei diesem Speichertyp handelt es sich um eine modifizierte Version des SRAM, bei der eine Batterie verwendet wird, um bei einem Stromausfall nichtflüchtig zu werden. Dies führt jedoch zu einigen Problemen. Wie entsorgt man eine Batterie, wenn sie einmal leer ist? Und ist SRAM nicht schon groß genug? Durch Hinzufügen einer Stromsparfunktion und einer Batterie zum Mix wird nur der Platz reduziert, der für die eigentlichen Speicherzellen verwendet werden kann. Ich kann mich auch nicht erinnern, dass Batterien bei längerer Hitzeeinwirkung gut gespielt haben ...
Neben der nichtflüchtigen Seite des Spektrums haben wir nun EPROM im Blick. "Aber warte", fragst du, "ist EPROM nicht auch einmalig verwendbar?" Nicht, wenn Sie UV-Licht haben und bereit sind, hohe Risiken einzugehen. EPROMs können bei Bestrahlung mit UV-Licht umgeschrieben werden. In der Regel sind sie jedoch nach der Programmierung in einem undurchsichtigen Gehäuse verpackt - das müsste sich zuerst lösen. Sehr unpraktisch, da es zur Laufzeit im Schaltkreis nicht umgeschrieben werden kann. Und Sie wären nicht in der Lage, einzelne Speicheradressen / -zellen anzugreifen - nur zu löschen. Aber EEPROM könnte helfen ...
Das EE steht für elektrisch löschbar. Dies öffnet die Tür für einmal in der Schaltung auftretende Schreiboperationen (im Vergleich zu ROM, PROM und EPROM). EEPROMs verwenden jedoch Floating-Gate-Transistoren. Dies führt zu einer allmählichen Akkumulation eingefangener Elektronen, die die Speicherzellen schließlich unbrauchbar machen. Oder die Speicherzellen könnten auf Ladungsverlust stoßen. Das führt dazu, dass die Zelle gelöscht bleibt. Es ist ein geplantes Todesurteil - nicht das, wonach Sie gesucht haben.
MRAM ist als nächstes in der Liste. Es wird ein magnetischer Tunnelübergang verwendet, der aus einem Permanentmagneten und einem austauschbaren Magneten (getrennt durch eine dünne Isolierschicht) besteht. Laut Wikipedia ,
" Das einfachste Verfahren zum Lesen wird durch Messung des elektrischen Widerstandes der Zelle erreicht. Eine bestimmte Zelle (normalerweise) durch den Antrieb eines zugehörigen Transistors ausgewählt ist , die aus einer Versorgungsleitung , durch die Zelle zu Erdstrom umschaltet. Aufgrund des Tunnelmagnetowiderstand, das elektrischer Widerstand der Zelle ändert aufgrund der relativen Orientierung der Magnetisierung in den beiden Platten. durch den resultierenden Strom zu messen, kann der Widerstand innerhalb einer bestimmten Zelle bestimmt werden, und daraus die Magnetisierungspolarität der beschreibbaren Platte. "
Diese Form des Speichers basiert eher auf Unterschieden im Widerstand und in der Messspannung als auf Ladungen und Strömen. Es wird keine Ladungspumpe benötigt, was dazu beiträgt, dass der Betrieb weniger Strom verbraucht als bei DRAMs, insbesondere bei STT-basierten Varianten. MRAM hat mehrere Vorteile in seiner Konstruktion, einschließlich einer Speicherdichte, die mit der von DRAM vergleichbar ist; Leistung und Geschwindigkeit vergleichbar mit der von SRAM in begrenzten Testfällen; Stromverbrauch viel niedriger als bei DRAM; und mangelnde Verschlechterung aufgrund wiederholter Lese- / Schreibvorgänge. Dies hat das MRAM für Forscher und Wissenschaftler gleichermaßen in den Mittelpunkt gerückt und seine Entwicklung vorangetrieben. Tatsächlich wird es auch als möglicher Kandidat für das " universelle Gedächtnis " angesehen. Die Herstellungskosten für diesen Speichertyp sind jedoch immer noch sehr hoch.andere Optionen - diejenigen, die an dieser Stelle etwas unhandlich aussehen.
Ich könnte über ferroelektrischen RAM gehen, aber es ist eine ziemlich traurige Option. F-RAM ist ähnlich wie DRAM aufgebaut - ersetzen Sie stattdessen einfach die dielektrische Schicht durch ferroelektrisches Material. Es hat einen geringeren Stromverbrauch und eine gute Lese- / Schreibdauer - aber die Vorteile schwinden danach. Es hat viel geringere Speicherdichten, eine direkte Speicherbeschränkung, einen zerstörerischen Lesevorgang (der Änderungen an einem IC erfordert, um ihn mit einem Write-After-Read-Archiv unterzubringen) und höhere Gesamtkosten. Kein schöner Anblick.
Die letzten Optionen im Spektrum sind SONOS , CBRAM und Flash-RAM (NAND-Flash, NOR-basiert usw.). Ein gewöhnlicher SSD-ähnlicher Speicher kann dies jedoch nicht verhindern, sodass wir am Ende dieses Spektrums keine brauchbaren Optionen finden können. Sowohl SONOS als auch Flash-RAM leiden unter dem Problem begrenzter Lese- / Schreibgeschwindigkeiten (hauptsächlich für permanenten Speicher verwendet - nicht optimiert für RAM-ähnliche Betriebsgeschwindigkeiten), der Notwendigkeit, in Blöcken zu schreiben und einer begrenzten Anzahl von Lese- / Schreibzyklen, bevor gesagt wird: Gute Nacht'. Sie eignen sich zwar gut zum Paging, funktionieren jedoch nicht für den Hochgeschwindigkeitszugriff. CBRAM ist für Ihre Zwecke auch etwas zu langsam.
Die Zukunft für diese Jagd sieht derzeit düster aus. Aber keine Angst - ich habe ein paar lobende Erwähnungen für Ihre persönliche Lektüre hinterlassen. T-RAM (Thysistor-RAM), Z-RAM und nvSRAM sind ebenfalls mögliche Kandidaten. Während sowohl T-RAM als auch Z-RAM gelegentlich eine Aktualisierung benötigen (im Vergleich zu DRAM, SDRAM und DDR-SDRAM), ist nvSRAM frei von solchen Anforderungen. Alle drei Optionen haben entweder eine bessere Speicherdichte, bessere Lese- / Schreibgeschwindigkeiten und / oder bessere Stromverbrauchsraten. Sie brauchen auch keine Batterien - was ein großes Plus ist (BBSRAM weint in einer Ecke). Bei näherer Betrachtung von nvSRAM scheint es, als hätten wir den geeigneten Kandidaten für den gefürchteten DDR-SDRAM-Ersatz gefunden.
Aber in Kürze (zumindest für diejenigen, die sich dazu entschlossen haben, so weit zu lesen) werden wir alle in unseren eigenen Ecken weinen - zusätzlich zu den Größenproblemen von SRAM ist nvSRAM auch nicht in Modulen verfügbar, die groß genug sind, um als passender DDR-SDRAM Ersatz. Die Option (en) gibt es - aber entweder sind sie noch nicht produktionsbereit (wie MRAM) oder werden es einfach nie sein (nvSRAM). Und bevor Sie danach fragen, ist auch das Gigabyte-i-RAM ausgefallen - es funktioniert nur über die SATA-Schnittstelle, was zu einem Leistungsengpass führt. Es hat auch eine Batterie. Ich denke, wir sollten uns alle ansehen, wohin die Erinnerung als nächstes gehen könnte . Ein bittersüßes Ende, nehme ich an.
