Memoria no volátil
| Tipos de almacenamiento de datos y memoria de computadora |
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La memoria no volátil ( NVM ) o el almacenamiento no volátil es un tipo de memoria de computadora que puede retener información almacenada incluso después de desconectar la alimentación. Por el contrario, la memoria volátil necesita energía constante para retener datos.
La memoria no volátil se refiere típicamente a un almacenamiento en semiconductores de memoria virutas , que almacenar datos en coma flotante de compuerta células de memoria que consta de MOSFETs-puerta flotante ( transistores de metal-óxido-semiconductor de efecto de campo ), incluyendo almacenamiento de memoria flash como flash NAND y sólida -discos de estado (SSD).
Otros ejemplos de memoria no volátiles incluyen memoria de sólo lectura (ROM), EPROM (borrable ROM programable ) y EEPROM (eléctricamente borrable ROM programable), RAM ferroeléctrico , la mayoría de los tipos de almacenamiento de datos informáticos dispositivos (por ejemplo, almacenamiento de disco , unidades de disco duro , discos ópticos , disquetes y cinta magnética ) y los primeros métodos de almacenamiento informático, como cintas perforadas y tarjetas . [1]
Visión general
La memoria no volátil se utiliza normalmente para la tarea de almacenamiento secundario o almacenamiento persistente a largo plazo. La forma de almacenamiento primario más utilizada en la actualidad es una forma volátil de memoria de acceso aleatorio (RAM), lo que significa que cuando se apaga la computadora, todo lo que contiene la RAM se pierde. Sin embargo, la mayoría de las formas de memoria no volátil tienen limitaciones que las hacen inadecuadas para su uso como almacenamiento primario. Normalmente, la memoria no volátil cuesta más, ofrece un rendimiento inferior o tiene una vida útil limitada en comparación con la memoria de acceso aleatorio volátil.
El almacenamiento de datos no volátiles se puede clasificar en sistemas con dirección eléctrica ( memoria de solo lectura ) y sistemas con dirección mecánica ( discos duros , disco óptico , cinta magnética , memoria holográfica , etc.). [2] [3] En términos generales, los sistemas direccionados eléctricamente son caros, tienen capacidad limitada, pero son rápidos, mientras que los sistemas direccionados mecánicamente cuestan menos por bit, pero son más lentos.
Direccionado eléctricamente
Las memorias no volátiles semiconductoras direccionadas eléctricamente se pueden clasificar de acuerdo con su mecanismo de escritura. Las ROM de máscara son solo programables de fábrica y, por lo general, se utilizan para productos de gran volumen que no es necesario actualizar después de la fabricación. La memoria programable de solo lectura se puede modificar después de la fabricación, pero requiere un programador especial y, por lo general, no se puede programar mientras se encuentra en el sistema de destino. La programación es permanente y los cambios posteriores requieren el reemplazo del dispositivo. Los datos se almacenan alterando físicamente (quemando) los sitios de almacenamiento en el dispositivo.
Dispositivos de lectura mayoritaria
Una EPROM es una ROM borrable que se puede cambiar más de una vez. Sin embargo, escribir nuevos datos en una EPROM requiere un circuito programador especial. Las EPROM tienen una ventana de cuarzo que permite borrarlas con luz ultravioleta, pero todo el dispositivo se borra de una vez. Se puede implementar un dispositivo programable de una sola vez (OTP) utilizando un chip EPROM sin la ventana de cuarzo; esto es menos costoso de fabricar. Una EEPROM de memoria de sólo lectura programable y borrable eléctricamente utiliza voltaje para borrar la memoria. Estos dispositivos de memoria borrables requieren una cantidad significativa de tiempo para borrar datos y escribir datos nuevos; por lo general, no están configurados para ser programados por el procesador del sistema de destino. Los datos se almacenan mediante el uso de transistores de puerta flotante que requieren voltajes de operación especiales para atrapar o liberar carga eléctrica en una puerta de control aislada para almacenar información.
Memoria flash
La memoria flash es un chip de estado sólido que mantiene los datos almacenados sin ninguna fuente de alimentación externa. Es un pariente cercano de la EEPROM; se diferencia en que las operaciones de borrado deben realizarse por bloques y la capacidad es sustancialmente mayor que la de una EEPROM. Los dispositivos de memoria flash utilizan dos tecnologías diferentes, NOR y NAND, para mapear datos. NOR flash proporciona acceso aleatorio de alta velocidad, lectura y escritura de datos en ubicaciones de memoria específicas; puede recuperar tan solo un byte. NAND flash lee y escribe secuencialmente a alta velocidad, manejando datos en bloques, sin embargo, es más lento en lectura en comparación con NOR. NAND flash lee más rápido de lo que escribe, transfiriendo rápidamente páginas enteras de datos. Menos costosa que el flash NOR a altas densidades, la tecnología NAND ofrece una mayor capacidad para silicio del mismo tamaño. [4]
RAM ferroeléctrica (F-RAM)
La RAM ferroeléctrica ( FeRAM , F-RAM o FRAM ) es una forma de memoria de acceso aleatorio similar en construcción a la DRAM , ambos usan un capacitor y un transistor pero en lugar de usar una capa dieléctrica simple , el capacitor, una celda F-RAM contiene una delgada película ferroeléctrica de titanato de circonato de plomo [Pb (Zr, Ti) O
3] , comúnmente conocido como PZT. Los átomos de Zr / Ti en el PZT cambian la polaridad en un campo eléctrico, produciendo así un interruptor binario. Debido a que el cristal PZT mantiene la polaridad, F-RAM retiene su memoria de datos cuando se apaga o se interrumpe la energía.
Debido a esta estructura de cristal y cómo se ve influenciada, F-RAM ofrece propiedades distintas de otras opciones de memoria no volátil, incluida una resistencia extremadamente alta, aunque no infinita (que excede los 10 16 ciclos de lectura / escritura para dispositivos de 3.3 V), consumo de energía ultra bajo (dado que F-RAM no requiere una bomba de carga como otras memorias no volátiles), velocidades de escritura de ciclo único y tolerancia a la radiación gamma. [5]
RAM magnetorresistiva (MRAM)
La RAM magnetorresistiva almacena datos en elementos de almacenamiento magnéticos llamados uniones de túnel magnéticas (MTJ). La primera generación de MRAM, como la de 4 Mbit de Everspin Technologies , utilizó escritura inducida por campo. La segunda generación se desarrolla principalmente a través de dos enfoques: conmutación asistida por calor (TAS) [6], que está siendo desarrollado por Crocus Technology , y torque de transferencia de giro (STT) que Crocus , Hynix , IBM y varias otras empresas están desarrollando. [ cuando? ] [7]
Memoria FeFET
La memoria FeFET utiliza un transistor con material ferroeléctrico para retener permanentemente el estado.
Sistemas direccionados mecánicamente
Los sistemas con direccionamiento mecánico utilizan un cabezal de grabación para leer y escribir en un medio de almacenamiento designado. Dado que el tiempo de acceso depende de la ubicación física de los datos en el dispositivo, los sistemas direccionados mecánicamente pueden ser de acceso secuencial . Por ejemplo, la cinta magnética almacena datos como una secuencia de bits en una cinta larga; Es necesario transportar la cinta más allá del cabezal de grabación para acceder a cualquier parte del almacenamiento. Los medios de cinta se pueden quitar de la unidad y almacenar, lo que proporciona una capacidad indefinida a costa del tiempo necesario para recuperar una cinta desmontada. [8] [9]
Las unidades de disco duro utilizan un disco magnético giratorio para almacenar datos; El tiempo de acceso es más largo que para la memoria de semiconductores, pero el costo por bit de datos almacenados es muy bajo y brindan acceso aleatorio a cualquier ubicación del disco. Anteriormente, los paquetes de discos extraíbles eran comunes, lo que permitía ampliar la capacidad de almacenamiento. Los discos ópticos almacenan datos alterando una capa de pigmento en un disco de plástico y son igualmente de acceso aleatorio. Hay disponibles versiones de solo lectura y lectura-escritura; Los medios extraíbles nuevamente permiten una expansión indefinida, y se utilizaron algunos sistemas automatizados (p. ej., jukebox óptico ) para recuperar y montar discos bajo el control directo del programa. [10] [11] [12]
Orgánico
Thinfilm produce memoria ferroeléctrica orgánica no volátil reescribible basada en polímeros ferroeléctricos . Thinfilm demostró con éxito memorias impresas rollo a rollo en 2009. [13] [14] [15] En la memoria orgánica de Thinfilm, el polímero ferroeléctrico se intercala entre dos conjuntos de electrodos en una matriz pasiva. Cada cruce de líneas metálicas es un condensador ferroeléctrico y define una celda de memoria.
Memoria principal no volátil
La memoria principal no volátil (NVMM) es el almacenamiento principal con atributos no volátiles. [16] Esta aplicación de memoria no volátil presenta desafíos de seguridad. [17]
Referencias
- ^ Patterson, David; Hennessy, John (1971). Organización y diseño de computadoras: la interfaz hardware / software . Elsevier . pag. 23. ISBN 9780080502571.
- ^ "i-NVMM: Asegurar la memoria no volátil sobre la marcha" . Techrepublic . Archivado desde el original el 22 de marzo de 2017 . Consultado el 21 de marzo de 2017 .
- ^ "Memoria no volátil (NVM)" . Techopedia. Archivado desde el original el 22 de marzo de 2017 . Consultado el 21 de marzo de 2017 .
- ^ Russell Kay (7 de junio de 2010). "Memoria flash" . ComputerWorld . Archivado desde el original el 10 de junio de 2010.
- ^ Tecnología de memoria F-RAM , Ramtron.com, archivado desde el original el 27 de enero de 2012 , consultado el 30 de enero de 2012
- ^ La aparición de MRAM práctico "Tecnología Crocus | Sensores magnéticos | Sensores TMR" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 27 de abril de 2011 . Consultado el 20 de julio de 2009 .
- ^ "Últimas noticias" . EE | Tiempos . Archivado desde el original el 19 de enero de 2012.
- ^ "Definición: unidad de cinta" . TechTarget . Archivado desde el original el 7 de julio de 2015 . Consultado el 7 de julio de 2015 .
- ^ "Unidades de cinta" . snia.org . Archivado desde el original el 7 de julio de 2015 . Consultado el 7 de julio de 2015 .
- ^ "¿Qué es el disco duro?" . computerhope.com . Archivado desde el original el 8 de julio de 2015 . Consultado el 7 de julio de 2015 .
- ^ "Unidades de disco IBM 2314" . ncl.ac.uk . Archivado desde el original el 2 de octubre de 2015 . Consultado el 7 de julio de 2015 .
- ^ "Sistemas ópticos de Blu-ray Jukeboxes y bibliotecas para almacenamiento de archivos - Kintronics" . kintronics.com . Archivado desde el original el 20 de julio de 2015 . Consultado el 7 de julio de 2015 .
- ^ Thinfilm e InkTec recibieron el premio IDTechEx de fabricación de desarrollo técnico de IDTechEx, 15 de abril de 2009
- ^ PolyIC, ThinFilm anuncian piloto de memorias plásticas impresas en volumen Archivado el 29 de septiembre de 2012 en Wayback Machine EETimes, 22 de septiembre de 2009
- ^ Todo listo para la producción de grandes volúmenes de memorias impresas Archivado el 13 de abril de 2010 en Wayback Machine Printed Electronics World, 12 de abril de 2010
- ^ "NVDIMM: los cambios están aquí, entonces, ¿qué sigue?" (PDF) . snia.org . SINA . Consultado el 24 de abril de 2018 .
- ^ Vulnerabilidades de seguridad de las principales memorias y contramedidas emergentes no volátiles
enlaces externos
- Supporting filesystems in persistent memory , LWN.net , 2 de septiembre de 2014, por Jonathan Corbet
- Trabajo de investigación sobre el uso en perspectiva de fotoconductores magnéticos en el almacenamiento de datos magneto-ópticos.
- Memoria no volátil
- Memoria del ordenador
