Varför måste RAM vara flyktigt?

Datorminnet är flyktigt;Allt som lagras i det försvinner så fort elen är avstängd. Varför, exakt, är datorns RAM-volatil, men? Läs vidare när vi undersöker fysiken för att bygga höghastighetsdatorminne.

Dagens fråga &Svarssession kommer till oss med tillstånd av SuperUser-en indelning av Stack Exchange, en community-driven gruppering av Q & A-webbplatser.

Frågan

SuperUser-läsare Chintan Trivedi är nyfiken varför exakt datorns RAM måste vara flyktig:

Om datorns RAM skulle vara icke-flyktigt som andra långlivade lagringsformer, skulle det inte vara något som bootup-tid. Varför är det inte möjligt att ha en icke-flyktig rammodul? Tack.

Även om det finns typer av icke-flyktiga RAM-skivor( kallad NVRAM och finns i alla typer av program som att lagra data i din Wi-Fi-router), hänvisar Chintan specifikt till den typ av RAM som finns i datorer. Vad hindrar oss från att använda NVRAM på våra stationära och bärbara datorer?

Svaret

SuperUser-bidragsgivare MSalters erbjuder viss inblick i hur vi inte kan undvika de fysiska begränsningarna( dock mikroskopiska skalan) av hårdvaran:

Djupt ner på grund av fysiken.

Varje icke-flyktigt minne måste lagra sina bitar i två tillstånd som har en stor energibarriär mellan dem, annars skulle det minsta inflytandet förändra biten. Men när vi skriver till det minnet måste vi aktivt övervinna den energibarriären.

Designer har ganska frihet att ställa in dessa energibarriärer. Ställ det lågt 0.1, och du får minne som kan skrivas om mycket utan att generera mycket värme: snabbt och flyktigt. Ställ in energibarriären hög 0 |1 och bitarna kommer stannas nästan för alltid, eller tills du förbrukar allvarlig energi.

DRAM använder små kondensatorer som läcker ut. Större kondensatorer skulle läcka mindre, vara mindre flyktiga, men ta längre tid att ladda.

Flash använder elektroner som skjuts i högspänning i en isolator. Energibarriären är så hög att du inte kan ta ut dem på ett kontrollerat sätt. Det enda sättet är att städa ett helt block av bitar.

Med andra ord är det enda sättet att göra RAM så hög hastighet som vi behöver det för modern datoroperation, att hålla motståndet mellan statliga förändringar extremt lågt( och därmed göra RAM-volatila och mottagliga för data-radering mot maktenförlust).

Har något att lägga till förklaringen? Ljud av i kommentarerna. Vill du läsa mer svar från andra tech-savvy Stack Exchange-användare? Kolla in hela diskussionsgängan här.