Hvorfor må RAM være flyktig?

Datamaskin RAM er flyktig; alt som er lagret i det forsvinner så snart strømmen er slått av. Hvorfor, akkurat, er datamaskinen flyktig, skjønt? Les videre når vi undersøker fysikken i å bygge høyhastighets dataminne. 

Dagens Spørsmål & Svar-sesjon kommer til oss med høflighet av SuperUser-en underavdeling av Stack Exchange, en fellesskapsdrevet gruppering av Q & A-nettsteder.

Spørsmålet

SuperUser-leser Chintan Trivedi er nysgjerrig på hvorfor nettverks RAM må være flyktig:

Hvis datamaskinens RAM skulle være ikke-flyktig som andre vedvarende lagring [typer], ville det ikke være noe slikt som oppstartstid. Så hvorfor er det ikke mulig å ha en ikke-flyktig rammodul? Takk skal du ha.

Selv om det finnes typer ikke-flyktig RAM (referert til som NVRAM og funnet i alle slags programmer som lagring av data i Wi-Fi-ruteren), refererer Chintan spesifikt til typen RAM som finnes i PCer. Hva hindrer oss fra å bruke NVRAM på stasjonære og bærbare datamaskiner?

Svaret

SuperUser-bidragsytere MSalters tilbyr litt innsikt i hvordan vi ikke kan unnslippe de fysiske begrensningene (men mikroskopiske skalaen) av maskinvaren:

Dypt ned er det på grunn av fysikk.

Ethvert ikke-flyktig minne må lagre biter i to tilstander som har en stor energibarriere mellom dem, ellers vil den minste innflytelsen forandre biten. Men når vi skriver til det minnet, må vi aktivt overvinne den energibarrieren.

Designer har ganske frihet i å sette disse energibarrierer. Sett det lavt 0. 1, og du får minne som kan omskrives mye uten å generere mye varme: rask og flyktig. Sett energibarrieren høyt 0 | 1 og biter vil bli satt nesten for alltid, eller til du bruker alvorlig energi.

DRAM bruker små kondensatorer som lekker. Større kondensatorer vil lekke mindre, være mindre flyktige, men ta lengre tid å lade.

Flash bruker elektroner som skyves ved høy spenning til en isolator. Energibarrieren er så høy at du ikke kan få dem ut på en kontrollert måte; den eneste måten er å rydde ut en hel blokk med biter.

Med andre ord, den eneste måten å lage RAM så høy hastighet som vi trenger for moderne datoperasjoner, er å holde motstanden mellom tilstandsendringer ekstremt lave (og dermed gjøre RAM-volatil og mottakelig for data-sletning i lys av strømbrudd ).

Har du noe å legge til forklaringen? Lyde av i kommentarene. Vil du lese flere svar fra andre tech-savvy Stack Exchange-brukere? Sjekk ut hele diskusjonstråden her.