NVRAM

Non-volatile random access memory (NVRAM) (постојана меморија) е општо име кое се користи за да се опише каков било тип на меморија со случаен пристап (RAM) која не ги губи своите податоци откако ќе се исклучи. Тоа е спротивно од најчетите облици на меморија со директен пристап денес, и обете побаруваат континуирана енергија за да ги задржат своите податоци. NVRAM е подгрупа на повеќе општи класи на не-пребришливи типови мемории, со таа разлика што NVRAM уредите нудат случаен пристап, за разлика од тврдиот диск (hard disks).

Најпознат облик на NVRAM меморија денес е flash меморија. Во некои од недостатоците на flash меморијата спаѓа и побарувачката да се запише во поголеми блокови од прецизното адресирање на повеќето сметачи, и релативно ограниченото траењето на flash меморијата заради конечниот број на пиши-бриши циклуси (повеќето потрошувачки flash производи за време на пишување можат да издржат околу 100,000 пишувања пред меморијата да почне да се расипува). Друг недостаток е ограничувањето на изведбата кое ја спречува (flash) меморијата да го совпадне времето за одговор, а во некои случаи, и случајното адресирање понудено од обичните форми на RAM. Неколку понови технологуии се обидуваат да го заменат флешот во одредени улоги и некои дури тврдат дека се навистина, кои нудат изведба на најдобрите SRAM уреди со не-пребришливоста од Flash. Но и денес овие алтернативи не нашле примена.

Постари NVRAM-ови

Постарите сметачи користеле различни мемориски системи од кои некои биле не-пребришливи, (нетипично за дизајнот), туку едноставно се нус појава на нивната изградба. Највообичаена форма на меморија низ 1960-тите била меморија на магнетно јадро, која складира податоци на поларноста на мали магнети. Сè додека магнетите ја одржуваат нивната состојба и со исклучена енергија, јадрената меморија е исто така не-пребришлива.

Брзото напредување на производството на полуспроводниците во 70-тите,водеше кон нова генерација на мемории во цврста состојба со кои јадрото не би можело да се споредува. Постојаните сили на маркетот драматично ги подобрија овие урреди со текот на годините,и денес евтиниот и високоспособниот DRAM формира огромно мнозинство на типична компјутерска главна меморија.Сепак постојат улоги каде непребришливоста е важна, во случаи каде енергијата ќе биде отстранета периодично или најизменично каде константните потреби на енергија на DRAM се судруваат со ниско енергетски уреди.Многу години не постоел практичен RAM уред што ќе го пополни овој сегмент, и многу системи користеле комбинација на RAM и некоја форма на ROM за овие улоги.

Прилагодената ROМ била најбрзото решение,но имала недостаток да биде способна да биде напишана само еднаш кога чипот бил првенствено дизајниран. ROM-овите се состојат од низа диоди трајно заварени за да ги вратат потребните податоци, диодите изградени во оваа конфигурација кога тие биле произведени.

PROM го подобрил овој дизајн, дозволувајки му на чипот да биде електрично запишан од крајкниот корисник. PROM се состои од низа диоди кои се првично поставени на единечна вредност, на пример “1”. Со додавање повисока енергија од нормалната, одредена диода може да изгори(како осигурувач),со што трајно го поставува тој бит на 0.

PROM беше благодат за компаниите кои посакаа да ги подноват содржините со нови поправки,или најизменично да произведат бројни различни производи користејки го истиот чип. На пример PROM беше широко користен за кертриџи за играчки конзоли во 80-тите. За сите оние кои бараат реални RAM перформанси и стабилност, обично треба да го користат конвенционалниот RAM уред и резервна батерија.Ова беше заедно решение во старите компјутерски системи како оригиналниот Apple Macintosh, кој користел мала количина на меморија обезбедена од копчето за батерија за зачувување на основните информации за поставување како што е boot volume.Многу поголеми батерии сè уште се употребуваат како кеш за брзите бази на податоци, побарувајќи одредено ниво на перформанси.

Мобилна транзистор порта

Голем напредок во NVRAM технологијата е воведувањето на лебдечки-порти односно транзистори, што довело до воведување на програмабилни мемории кои можат да се бришат т.е EPROM. EPROM се состои од мрежа на транзистори, чиј прекинувач е заштитен со висококвалитетен изолатор. Под туркање на електроните од базата со примена на поголем од нормалниот напор, електроните стануваат заробени во спротивната страна на изолаторот, со што се врши трајно премостување на транзисторот на 1.EPROM може повторно да се постави на базата (сите 1 или сите 0, во зависност од дизајнот) со примена на ултравиолетово светло.Ултравиолетовото светло има доволно енергија за туркање на електроните низ изолаторот и да ја врати базата во почетната состојба. Во тој момент EPROM може повторно да се програмира од почеток.

Како подобрување на EPROM стигнува EEPROM, кој за разлика од обичниот EPROM, овој EEPROM може да се ресетира со помош на електрична енергија. Од таму и доаѓа второто Е.Битовите се ресетираат дури и со поголема можност низ другите терминали на транзисторот. Високиот напон всушност ги вшмукува сите електрони низ изолаторот, и со тоа се враќаат на почетната состојба.Овој процес е голем недостаток затоа што на чипот се врши механичка работа.

Еден начин на пристап за презапишување на бројот на ограничувањата е да се има стандарден SRAM, каде што секој бит е поддржан од страна на EERPOM бит. При нормална работа на чипот функционира толку брзо како и SRAM и во случај на прекин на електрична енергија содржината брзо се пренесува на EERPOM,од каде што се враќа назад кон следното вклучување на компјутерот. Таквите чипови се нарекувале NVRAM од страна на нивните производители.

Основата на флеш меморијата е идентична со EERPOM,се разликува во главно во вантрешниот изглед. Флеш меморијата овозможува самата таа да биде напишана само во блокови, која значително го поедноставува внатрешното запишување и овозможува голема густина. Густината на меморијата за складирање е главен решавачки фактор за трошоците во најголемиот дел на меморијата во компјутерот, и поради тоа флешот се развил во еден од најмалкупотрошни цврсти мемориски уреди кои стојат на располагање.

Почнувајќи од околу 2000,побарувачката за поголема количина флеш ги води производителите да ги користат само најновите произведени системи за да ја зголемат густината што е можно повеќе.Иако производствените ограничувања започнуваат да доагаат во игра,нови “повеќе –бит-ни” техники се чини се способни да ја удвостручат или 4 пати да ја зголемат густината дури на постоечки опсег.

Најнови достигнувања

Ограничени пишувачки –циклуси на Флеш и EERPOM и се сериозен проблем за секој а вистинска улога на RAM.Освен тоа,големата енергија која побарува запишување во ќелии е проблем во нискомоќните дејности , каде NVRAM е најчесто употребуван. На енергијата исто така и треба време да биде “изградена” во уред познат како набојна пумпа,што го прави пишувањето многу поспоро од читањето, и до 1000 пати поспоро.Бројни нови мемориски уреди се предложени за решавање на тие недостатоци. До денес,единствен таков систем за внес на широко распространето производство е фероелектрична RAM, или FeRAM.FeRAM користи фероелектричен слој кој притоа е сличен на конвенционалните DRAM,тој слој држи набој во 1 или 0 дури и при одстранета енергија.До денес, FeRAM е произведуван со послаби пресметувачки можности, па дури и најнапредните истражувања се сè уште со двојно поголем линиски опсег од најпознатите оној на флеш уредите.Иако оваа разлика може да биде адресабилна под нормални околности,како што флеш се движи кон мулти-битни мемориски ќелии разликата во мемориската густина се чини дека се зголемува наместо да се намалува. Друг пристап за да ги забележите главните развојни достигнувања е Magnetoresistive RandomAccess Memory, или MRAM, која користи магнетни елементи и во главно делува на начин сличен на јадрто,барем во првата генерациска технологија. До денес само еден МРАМ чип е запишан во производството: На Everspin Technologie 4Mbit del,кој е прва генерација на MRAM кој употребува cross-point поле индуцирано пишување. Две технологии од втората генерација се во моментален развој: [[Thermal Assisted Switching]] (TAS) која е развиена од Crocus Technology, и Spin Torque Transfer (STT) од Crocus, Hynix, IBM, како и неколку други компании кои работат на нив. STT-MRAM се чини дека дозволува многу поголема густина(збиеност) отколку првата генерација ,но заостанува позади флеш од исти причини како FeRAM-огромен конкурентски притисок во флеш пазарот. Уште една solid-state технологија која е повеќе во експериментална фаза е Фазата-промени RAM,или PRAM. PRAM е заснован врз основа на истот механизам како и за снимање ЦД-а и ДВД-а, но ги чита врз основа на промените во електричен отпор подобро отколку промените во нивните оптички својства. Се разгледува “dark horse” одреден временски период, каде во 2006 г. Samsung ја најави достапноста од 521Mb,значително поголем капацитет од било кој MRAM или FeRAM. Просторната густина на овие делови се чини како дури и повеќе отколку модерните флеш уреди,нискиот вкупен склад е поради недостаток од мулти-битна енкрипција. Оваа најава беше проследена од Intel и STMicroelectronics , кои ги демонстрираа PRAM уредите на Intel Developer форумот во октомври 2006 г. Еден од најважните кои присуствуваа на сесиите во IEDM Декември 2006 беше презентацијата на IBM на нивната PRAM технологија.

Исто така во оваа категорија спаѓа и е силициум-оксид-нитрид-оксид-силициум (SONOS) меморија.

Можеби една од повеќето иновативни решенија е millipede меморијата,развиена од страна на IBM. Мillipede во суштина е дупчана картичка направена со користење на нанотехнологиите како драматично би ја зголемило просторната густина.Иако беше планирано да се воведе millipede уште во 2003 г., неочекуваните проблеми во развојот го одложија за 2005 година, но во тој момент веќе не беше конкурентен со флешот. Во теорија технологијата нуди складирање на густината од редот на 1 Tbit/in2 далеку повисока дури и од најдобрите технологии за тврди-дискови кои моментално се користат (нормален запис нуди околу 230 Gbit/ in2). Сепак,бавното време за читање и запишување на мемориите од оваа големина веројатно ќе ја ограничи технологијата на тврдите дискови и ќе ја замени со спротивната голема-брзина РАМ-која што се користи,иако во голема мера истото важи и за флешот. Останува да се види дали оваа технологија некогаш ќе стане практична.

Бројни помалку познати уреди се предложени,вклучувајќи ја и NANO-RAM заснована на карбонска нано технологија,но во моментов е далеку од комерцијализација. Предностите кај наноструктурите како квантни точки,јаглеродните наноцевки и нанопроводниците се тоа што нудат повеќе од нивните силициумски-засновани претходници вклучувајќи ја и нивната мала големина,брзина и густина. Неколку концепти за молекуларни размери на мемориските уреди се развиени во последно време.

Поврзано

• RAM
• Static RAM (SRAM)
• Dynamic RAM (DRAM)
• Non-volatile memory
• MRAM
• EEPROM

Надворешни врски

• X4C105 NOVRAM Features and Applications, Intersil Application Note Архивирано на 14 јуни 2007 г.
• Еverspin.com Архивирано на 10 јуни 2009 г.
• The Emergence of Practical MRAM Архивирано на 27 април 2011 г.
• eetimes.com Архивирано на 19 јануари 2012 г.