Pourquoi la RAM doit-elle être volatile ?

Au fond, c'est dû à la physique.

Toute mémoire non volatile doit stocker ses bits dans deux états qui ont une grande barrière énergétique entre eux, sinon la plus petite influence modifierait le bit. Mais lorsque nous écrivons dans cette mémoire, nous devons activement surmonter cette barrière énergétique.

Les concepteurs ont une certaine liberté dans le réglage de ces barrières énergétiques. Fixez-la à un niveau bas 0 . 1 et vous obtenez une mémoire qui peut être réécrite en grande quantité sans générer beaucoup de chaleur : rapide et volatile. Fixez la barrière énergétique à un niveau élevé 0 | 1 et les morceaux resteront en place presque toujours, ou jusqu'à ce que vous dépensiez beaucoup d'énergie.

La DRAM utilise de petits condensateurs qui fuient. Des condensateurs plus grands fuiraient moins, seraient moins volatiles, mais prendraient plus de temps à charger.

Le flash utilise des électrons qui sont envoyés à haute tension dans un isolateur. La barrière énergétique est si élevée qu'il est impossible de les faire sortir de manière contrôlée ; la seule solution consiste à nettoyer un bloc entier de bits.

Il convient de noter que le le premier "magasin principal" couramment utilisé dans les ordinateurs était le "noyau". -- De minuscules tores de ferrite disposés en réseau, avec des fils les traversant dans trois directions.

Pour écrire un 1, il faut envoyer des impulsions d'intensité égale dans les fils X et Y correspondants, afin de "retourner" le noyau. (Pour écrire un zéro, vous ne le feriez pas.) Vous devez effacer l'emplacement avant d'écrire.

Pour lire, vous essayez d'écrire un 1 et de voir si une impulsion correspondante est générée sur le fil de "détection" - si c'est le cas, l'endroit où se trouve l'interrupteur. utilisé pour être un zéro. Il faudrait alors bien sûr réécrire les données, puisque vous venez de les effacer.

(Il s'agit d'un légèrement description simplifiée, bien sûr).

Mais le truc était non-volatile. Vous pouvez éteindre l'ordinateur, le redémarrer une semaine plus tard, et les données seront toujours là. Et c'était bien de la "RAM".

(Avant le "noyau", la plupart des ordinateurs fonctionnaient directement à partir d'un "tambour" magnétique, avec seulement quelques registres de mémoire CPU, et quelques uns utilisaient des trucs comme des CRT de stockage).

Ainsi, la réponse à la question de savoir pourquoi la RAM (dans sa forme actuelle, la plus courante) est volatile est simplement que cette forme est bon marché et rapide. le site leader précoce dans le développement de la RAM à semi-conducteurs, et ne s'est lancé dans le commerce des CPU que pour générer un marché pour leur RAM).

DRAM est rapide, peut être construit à bas prix jusqu'à des densités extrêmement élevées (faible $/MB et cm 2 /MB), mais perd son état à moins d'être rafraîchie très fréquemment. Sa très petite taille fait partie du problème ; les électrons fuient à travers les parois minces.

SRAM est très rapide, moins bon marché ($/MB élevé) et moins dense, et ne nécessite pas de rafraîchissement, mais perd son état une fois l'alimentation coupée. La construction SRAM est utilisée pour la "NVRAM", qui est une RAM attachée à une petite batterie. J'ai quelques cartouches Sega et Nintendo qui ont des états de sauvegarde vieux de plusieurs décennies stockés dans la NVRAM.

EEPROM (généralement sous la forme de "Flash") est non-volatile, lente à l'écriture, mais bon marché et dense.

FRAM (RAM ferroélectrique) est l'une des technologies de stockage de nouvelle génération qui devient disponible et qui fait ce que vous voulez : rapide, bon marché, non volatile... mais pas encore dense. Vous pouvez obtenir une Microcontrôleur TI qui l'utilise et offre le comportement que vous souhaitez. Couper le courant et le rétablir vous permet de reprendre là où vous en étiez. Mais il n'y a que 64kbytes de ce truc. Ou vous pouvez obtenir FRAM série 2Mbit .

La technologie "Memristor" fait l'objet de recherches pour offrir des propriétés similaires à celles des FRAM, mais elle n'est pas encore vraiment un produit commercial.

Modifier Note : si vous disposez d'un système à mémoire persistante, vous devez soit trouver un moyen d'appliquer les mises à jour pendant qu'il fonctionne, soit accepter la nécessité d'un redémarrage occasionnel. sans perdre tout votre travail. Avant l'avènement des smartphones, un certain nombre de PDA stockaient toutes leurs données dans la NVRAM, ce qui permettait à la fois une mise en marche instantanée et une perte potentielle instantanée de toutes les données si la batterie était déchargée.

Selon moi, le principal problème ici est effectivement la volatilité. Pour écrire rapidement, il faut que l'écriture soit facile (c'est-à-dire qu'elle ne nécessite pas de longues périodes de temps). Cela va à l'encontre de ce que vous aimeriez voir lors de la sélection de la RAM : Elle doit être rapide.

Analogie de tous les jours : - Écrire quelque chose sur un tableau blanc est très facile et ne demande que peu ou pas d'effort. Par conséquent, c'est rapide et vous pouvez dessiner sur tout le tableau en quelques secondes. - Cependant, vos croquis sur le tableau blanc sont très volatiles. Un seul faux mouvement et tout s'envole. - Prenez une plaque de pierre et gravez-y votre croquis - par exemple Les Pierrafeu et votre croquis y restera pendant des années, des décennies, voire des siècles. Mais écrire cela prend beaucoup plus de temps.

Retour aux ordinateurs : La technologie permettant d'utiliser des puces rapides pour stocker des données persistantes existe déjà (comme les lecteurs flash), mais les vitesses sont encore bien inférieures à celles de la RAM volatile. Jetez un œil à une clé USB et comparez les données. Vous trouverez quelque chose comme "lecture à 200 MB/s" et "écriture à 50 MB/s". C'est une sacrée différence. Bien sûr, le prix du produit joue un rôle ici, mais le temps d'accès général peut s'améliorer en dépensant plus d'argent, mais la lecture sera toujours plus rapide que l'écriture.

"Mais comment faire pour flasher le BIOS ? C'est intégré et c'est rapide !" vous pourriez demander. Vous avez raison, mais avez-vous déjà flashé une image du BIOS ? Le démarrage à travers le BIOS ne prend que quelques instants - la plupart du temps est perdu en attendant le matériel externe - mais le flashage réel peut prendre des minutes, même s'il ne s'agit que de quelques KByte à graver/écrire.

Cependant, il existe des solutions de contournement pour ce problème, par exemple la fonction Hybernate de Windows. Le contenu de la RAM est écrit sur une mémoire non volatile (comme un disque dur), puis relu plus tard. Certains BIOS de netbooks offrent des fonctions similaires pour la configuration et les paramètres généraux du BIOS à l'aide d'une partition cachée du disque dur (ce qui permet de se passer du BIOS, même en cas de démarrage à froid).