Nichtflüchtiger Gedächtnis

"Nichtflüchtig" leitet hier weiter. Für andere Verwendungen siehe Volatilität.

Nichtflüchtiger Gedächtnis (NVM) oder Nichtflüchtiger Speicher ist eine Art von Art von Computerspeicher Dies kann gespeicherte Informationen auch nach dem Entfernen der Stromversorgung beibehalten. Im Gegensatz, flüchtiger Speicher Benötigt konstante Leistung, um Daten zu halten.

Der nichtflüchtige Speicher bezieht sich typischerweise auf den Speicher in Halbleitergedächtnis Chips, welche Daten in speichern schwebendes Gebiet Gedächtniszellen bestehend aus schwimmende Gate-MOSFETs (Metal-Oxid-Jemonial-Feldeffekttransistoren), einschließlich Speicher des Flash -Speichers wie zum Beispiel Nand Flash und Solid State Drives (SSD).

Andere Beispiele für nichtflüchtigen Speicher sind Nur-Lese-Speicher (ROM), Eprom (löschen Programmierbares ROM) und Eeprom (Elektrisch löschbares programmierbares ROM), ferroelektrischer RAM, die meisten Arten von Computerdatenspeicher Geräte (z. Festplattenspeicher, Festplattenfahrten, optische Scheiben, Disketten, und Magnetband) und frühe Computerspeichermethoden wie z. Stempelband und Karten.[1]

Überblick

Der nichtflüchtige Speicher wird normalerweise für die Aufgabe von verwendet Zweitlager oder langfristige anhaltende Lagerung. Die am häufigsten verwendete Form von Hauptspeicher Heute ist a flüchtig Form von Arbeitsspeicher (RAM), was bedeutet, dass beim Abschalten des Computers alles, der in RAM enthalten ist, verloren geht. Die meisten Formen des nichtflüchtigen Speichers weisen jedoch Einschränkungen auf, die sie für die Verwendung als primärer Speicher ungeeignet machen. Normalerweise kostet nicht flüchtiger Speicher mehr, bietet eine geringere Leistung oder hat eine begrenzte Lebensdauer im Vergleich zum volatilen Zufallszugriffsspeicher.

Nichtflüchtige Datenspeicherung kann in elektrisch angesprochene Systeme kategorisiert werden (Nur-Lese-Speicher) und mechanisch angesprochene Systeme (Festplatten, optische Scheibe, Magnetband, Holographisches Gedächtnis, und derartige).[2][3] Im Allgemeinen sind elektrisch angesprochene Systeme teuer, haben eine begrenzte Kapazität, aber schnell, während mechanisch angesprochene Systeme weniger pro Bit kosten, aber langsamer sind.

Elektrisch angesprochen

Hauptartikel: Nichtflüchtiger Zufallszugriffsgedächtnis

Elektrisch adressierte Halbleiter Nichtflüchtige Erinnerungen können nach ihrem Schreibmechanismus kategorisiert werden. Maske ROMS sind nur fabrikprogrammierbar und normalerweise für Produkte mit großvolumigen Produkten verwendet, die nach der Herstellung nicht aktualisiert werden müssen. Programmierbares schreibgeschütztes Speicher Kann nach der Herstellung verändert werden, erfordert jedoch einen speziellen Programmierer und kann normalerweise nicht im Zielsystem programmiert werden. Die Programmierung ist dauerhaft und weitere Änderungen erfordern den Austausch des Geräts. Die Daten werden durch physikalische Veränderung (Verbrennung) Speicherstellen im Gerät gespeichert.

Mostlehige Geräte

Ein Eprom ist ein löschbares ROM, das mehr als einmal geändert werden kann. Das Schreiben neuer Daten in eine EPROM erfordert jedoch eine spezielle Programmiererschaltung. EPROMs haben ein Quarzfenster, mit dem sie mit ultraviolettem Licht gelöscht werden können, aber das gesamte Gerät wird gleichzeitig gelöscht. EIN Einmal programmierbar (OTP) Gerät kann mit einem EPROM -Chip ohne Quarzfenster implementiert werden. Dies ist weniger kostspielig. Ein elektrisch löschbarer programmierbarer schreibgeschützter Speicher Eeprom Verwendet Spannung, um den Speicher zu löschen. Diese löschbaren Speichergeräte erfordern eine erhebliche Zeit, um Daten zu löschen und neue Daten zu schreiben. Sie sind normalerweise nicht so konfiguriert, dass sie vom Prozessor des Zielsystems programmiert werden. Daten werden durch Verwendung von gespeichert schwimmende Gate-Transistoren Für eine spezielle Betriebsspannung, um elektrische Ladungen auf einem isolierten Steuertor zu fangen oder freizusetzen, um Informationen zu speichern.

Flash-Speicher

Hauptartikel: Flash-Speicher

Der Flash-Speicher ist ein Festkörperchip, der gespeicherte Daten ohne externe Stromquelle verwaltet. Es ist ein enger Verwandter zum EEPROM; Es unterscheidet sich darin, dass ERASE -Operationen blockig durchgeführt werden müssen und die Kapazität wesentlich größer ist als die eines EEPROM. Flash -Speichergeräte verwenden zwei verschiedene Technologien - NOR und NAND -, um Daten abzubilden. Nor Flash bietet Hochgeschwindigkeits-Zufallszugriff, Lesen und Schreiben von Daten an bestimmten Speicherorten. Es kann nur ein einzelnes Byte abrufen. NAND Flash liest und schreibt nacheinander mit hoher Geschwindigkeit und handelt von Daten in Blöcken, es ist jedoch im Vergleich zu NOR im Vergleich zu NOR langsamer. Nand Flash liest schneller als es schreibt und überträgt schnell ganze Datenseiten. Die NAND-Technologie ist bei hohen Dichten günstiger als NOW NOW NOW-Flash und bietet eine höhere Kapazität für gleichgroßes Silizium.[4]

Ferroelektrischer RAM (F-RAM)

Hauptartikel: Ferroelektrischer RAM

Ferroelektrischer RAM (Feram, F-RAM oder Fram) ist eine Form von Arbeitsspeicher ähnlich im Bauwesen zu DramVerwenden Sie beide einen Kondensator und Transistor, aber anstatt einen einfachen Dielektrikum Schichten Sie den Kondensator, eine F-Ram-Zelle [Pb (zr, ti) o3], allgemein als PZT bezeichnet. Die ZR/Ti -Atome in der PZT ändern die Polarität in einem elektrischen Feld und erzeugen dadurch einen Binärschalter. Aufgrund der PZT-Kristall, die die Polarität aufrechterhält, behält F-RAM seinen Datenspeicher bei, wenn die Leistung abgeschaltet oder unterbrochen wird.

Aufgrund dieser Kristallstruktur und der Beeinflussung dieser Kristallstruktur bietet F-RAM unterschiedliche Eigenschaften von anderen nichtflüchtigen Speicheroptionen, einschließlich extrem hoch, wenn auch nicht unendlich, Ausdauer (über 10 über 10)16 Lese-/Schreibzyklen für 3,3 V-Geräte), ultra niedriger Stromverbrauch (da F-RAM keine Ladungspumpe wie andere nichtflüchtige Erinnerungen benötigt), Einzyklus-Schreibgeschwindigkeiten und Gammastrahlungstoleranz.[5]

Magnetoresistiver RAM (MRAM)

Hauptartikel: Magnetoresistiver Zufallszugriffsgedächtnis

Magnetoresistiver RAM speichert Daten in magnetischen Speicherelementen genannt magnetische Tunnelverbindungen (MTJs). Die erste Generation von MRAM, wie z. Everspin -Technologien'4 mbit, verwendete Feldinduzierung. Die zweite Generation wird hauptsächlich durch zwei Ansätze entwickelt: Thermisch unterstützter Schalter (TAS)[6] das wird entwickelt von Krokus -Technologie, und Drehmoment von Spin-Transfer (Stt) welche Krokus, Hynix, IBMund mehrere andere Unternehmen entwickeln sich.[7]

Phasenwechselspeicher (PCM)

Hauptartikel: Phasenwechselspeicher

Der Phasenwechselspeicher speichert Daten in Chalkogenidglas, was die Phase zwischen dem amorph und dem reversibel verändern kann kristalliner Zustand, erreicht durch Erhitzen und Kühlung des Glas. Das kristallin Der Zustand hat einen niedrigen Widerstand und die amorphe Phase hat einen hohen Widerstand, wodurch die Ströme ein- und ausgeschaltet werden, um digitale "1" und "0" -Saaten darzustellen.[8][9]

FEFET -Speicher

FEFET -Speicher verwendet einen Transistor mit ferroelektrisch Material, um den Zustand dauerhaft zu behalten.

Mechanisch behandelte Systeme

Siehe auch: IBM Millipede und Holographisches Gedächtnis

Mechanisch angesprochene Systeme verwenden a Aufnahmekopf zum Lesen und Schreiben auf ein bestimmtes Speichermedium. Da die Zugriffszeit vom physischen Ort der Daten auf dem Gerät abhängt, können mechanisch angesprochene Systeme möglicherweise sein Sequentieller Zugriff. Zum Beispiel, Magnetband Speichert Daten als Abfolge von Bits auf einem langen Klebeband; Das Transport des Bandes über den Aufnahmebericht ist erforderlich, um auf einen Teil des Speichers zuzugreifen. Bandmedien können aus dem Laufwerk entfernt und gespeichert werden, wodurch auf Kosten der Zeit, die zum Abrufen eines abgestiegenen Klebebands erforderlich ist, unbestimmte Kapazität verleiht.[10][11]

Festplattenfahrten Verwenden Sie eine rotierende Magnetscheibe, um Daten zu speichern. Die Zugriffszeit ist länger als für den Halbleiterspeicher, die Kosten pro gespeichertem Datenbit sind jedoch sehr niedrig und bieten einen zufälligen Zugriff auf eine beliebige Stelle auf der Festplatte. Früher abnehmbar Scheibenpackungen waren häufig, sodass die Speicherkapazität erweitert werden konnte. Optische Scheiben Speichern Sie Daten, indem Sie eine Pigmentschicht auf einer Kunststoffscheibe ändern, und sind ähnlich zufällig zugreifen. Lese- und Leseschreiberversionen sind verfügbar. Wechselmächliche Medien ermöglichen erneut eine unbestimmte Expansion und einige automatisierte Systeme (z. Optische Jukebox) wurden verwendet, um Disketten unter direkter Programmkontrolle abzurufen und zu montieren.[12][13][14]

Domain-Wall-Speicher (DWM) Speichert Daten in a magnetische Tunnelverbindungen (MTJS), das durch Kontrolle funktioniert Domänenwand (DW) Bewegung in ferromagnetischen Nanodrähten.[15]

Organisch

Weitere Informationen: Organische Elektronik

Dünner Film produziert umschreibare nichtflüchtige Bio-Bio ferroelektrisches Speicher bezogen auf Ferroelektrische Polymere. Dünnfilm erfolgreich demonstriert Rolle zu Rolle gedruckt Erinnerungen im Jahr 2009.[16][17][18] Im organischen Gedächtnis von ThinFilm ist das ferroelektrische Polymer zwischen zwei Elektrodensätzen in einer passiven Matrix eingeklemmt. Jede Kreuzung von Metalllinien ist a ferroelektrischer Kondensator und definiert eine Speicherzelle.

Nichtflüchtiger Hauptgedächtnis

Nichtflüchtiger Hauptspeicher (NVMM) ist Hauptspeicher mit nichtflüchtigen Attributen.[19] Diese Anwendung des nichtflüchtigen Speichers stellt Sicherheitsherausforderungen dar.[20]

Verweise

  1. ^ Patterson, David; Hennessy, John (1971). Computerorganisation und Design: Die Hardware-/Software -Oberfläche. Elsevier. p. 23. ISBN 9780080502571.
  2. ^ "i-nvmm: Das nichtflüchtige Gedächtnis im laufenden Fliegen zu sichern". TechRepublic. Archiviert Aus dem Original am 22. März 2017. Abgerufen 21. März 2017.
  3. ^ "Nichtflüchtiger Gedächtnis (NVM)". Techopädie. Archiviert Aus dem Original am 22. März 2017. Abgerufen 21. März 2017.
  4. ^ Russell Kay (7. Juni 2010). "Flash-Speicher". Computerwelt. Archiviert von das Original am 10. Juni 2010.
  5. ^ F-RAM-Speichertechnologie, Ramtron.com, archiviert Aus dem Original am 27. Januar 2012, abgerufen 30. Januar 2012
  6. ^ Das Aufkommen praktischer MRAM "Krokus -Technologie | Magnetische Sensoren | TMR -Sensoren" (PDF). Archiviert von das Original (PDF) am 27. April 2011. Abgerufen 20. Juli 2009.
  7. ^ "Neuesten Nachrichten". Ee | Zeiten. Archiviert von das Original am 19. Januar 2012.
  8. ^ Hudgens, S.; Johnson, B. (November 2004). "Überblick über die Phasenwechsel-Chalkogenid-Nichtflügel-Gedächtnis-Technologie". Frau Bulletin. 29 (11): 829–832. doi:10.1557/MRS2004.236. ISSN 1938-1425.
  9. ^ Pirovano, a.; Lacaita, A. L.; Benvenuti, A.; Pellizzer, F.; Hudgens, S.; Bez, R. (Dezember 2003). "Skalierungsanalyse der Phasenveränderungsgedächtnis-Technologie". IEEE International Electron Devices Meeting 2003: 29.6.1–29.6.4. doi:10.1109/iedm.2003.1269376.
  10. ^ "Definition: Band Laufwerk". TechTarget. Archiviert Aus dem Original am 7. Juli 2015. Abgerufen 7. Juli 2015.
  11. ^ "Klebebandfahrten". Snia.org. Archiviert Aus dem Original am 7. Juli 2015. Abgerufen 7. Juli 2015.
  12. ^ "Was ist Festplatte?". computerhope.com. Archiviert Aus dem Original am 8. Juli 2015. Abgerufen 7. Juli 2015.
  13. ^ "IBM 2314 Disk Antriebe". ncl.ac.uk. Archiviert von das Original am 2. Oktober 2015. Abgerufen 7. Juli 2015.
  14. ^ "Optische Blu-ray-Jukeboxen und Bibliothekensysteme zum Archivieren der Speicherung-Kintronics". kintronics.com. Archiviert Aus dem Original am 20. Juli 2015. Abgerufen 7. Juli 2015.
  15. ^ Parkin, Stuart S. P.; Hayashi, Masamitsu; Thomas, Luc (11. April 2008). "Magnetische Domänenwand-Rennstreckergedächtnis". Wissenschaft. doi:10.1126/Science.1145799.
  16. ^ Dünnfilm und Inktec ausgezeichnet mit IDTechex 'Technical Development Manufacturing Award Idtechex, 15. April 2009
  17. ^ Polyic, ThinFilm kündigen Pilot von Volumen bedruckte Kunststofferinnerungen an Archiviert 29. September 2012 bei der Wayback -Maschine Eetimes, 22. September 2009
  18. ^ Alle für hochvolumige Produktion von gedruckten Erinnerungen eingestellt Archiviert 13. April 2010 bei der Wayback -Maschine Gedruckte Elektronikwelt, 12. April 2010
  19. ^ "Nvdimm - Änderungen sind hier, also was kommt als nächstes?" (PDF). Snia.org. Sina. Abgerufen 24. April 2018.
  20. ^ Sicherheitslücken aufstrebende nichtflüchtige Haupt Erinnerungen und Gegenmaßnahmen

Externe Links