Кіріспе
Электр қуаты өшірілгеннен кейін де мазмұнын жоғалтпайтын компьютер жады.
Өткінші емес жад (NVM) немесе өткінші емес сақтағыш – электр қуаты тоқтатылғаннан кейін де сақталған ақпаратты сақтай алатын компьютер жадының түрі. Қарсылығынша, өткінші жадқа деректерді сақтау үшін үнемі қуат қажет. Өткінші емес жад әдетте жартылай өткізгіш жад чиптеріндегі сақтағыштарды білдіреді, олар қалқыма есік жад ұяларында сақталатын деректерді қамтиды, олар қалқыма есік MOSFET (металл-оксид-жартылай өткізгіштік эффект транзисторларынан) құралған, соның ішінде NAND флэш-жады және қатты күйдегі дискілер (SSD). Өткінші емес жадтың басқа мысалдары: тек оқуға арналған жад (ROM), EPROM (жойылатын бағдарламаланатын ROM) және EEPROM (электрлік жолмен жойылатын бағдарламаланатын ROM), ферроэлектрлік RAM, компьютерлік деректерді сақтау құрылымдарының көпшілігі (мысалы, дискілік сақтау, қатты дискілер, оптикалық дискілер, дискеталар және магниттік таспалар), сондай-ақ перфокарталар және карталар сияқты ерте компьютерлік сақтау әдістері.
Шолу
Ұшпайтын жад әдетте екінші деңгейдегі сақтау немесе ұзақ мерзімді тұрақты сақтау үшін қолданылады. Бүгінгі күні ең көп қолданылатын негізгі жад түрі – бұл өздігінен жойылатын кездейсоқ сәйкес жад (RAM), яғни компьютер өшірілген кезде RAM-де сақталған барлық мәлімет жойылады. Дегенмен, ұшпайтын жадтың көптеген түрлері негізгі жад ретінде қолдануға қолайсыз шектеулерге ие. Әдетте, ұшпайтын жадтың құны жоғары, өнімділігі төмен немесе ұшпайтын кездейсоқ сәйкес жадқа қарағанда қызмет ету мерзімі шектеулі болады. Ұшпайтын деректерді сақтау жүйелерін электрлік түрде басқарылатындарға (мысалы, флэш-жад және тек қана оқуға арналған жад) және механикалық түрде басқарылатындарға (қатты дискілер, оптикалық дискілер, магниттік таспалар, голографиялық жад және т.б.) бөлуге болады. Жалпы айтқанда, электрлік түрде басқарылатын жүйелер қымбатқа түседі, сыйымдылығы шектеулі, бірақ жылдам, ал механикалық түрде басқарылатын жүйелер бір бит үшін арзан, бірақ баяу.
Электрлік адресі бар
Электрлік түрде басқарылатын жартылай өткізгіш ұшпайтын жадтар жазу механизмі бойынша жіктелуі мүмкін.
Тек оқумен және көбінесе оқумен қамтамасыз етілген құрылғылар
Маскалы ROM-дар тек зауытта бағдарламаланады және әдетте, жад құрылғысы өндірілгеннен кейін жаңарту қажет болмайтын, көп көлемді өнімдер үшін қолданылады. Бағдарламаланатын, тек оқуға арналған жад (PROM) жад құрылғысы, PROM бағдарламалағышын пайдаланып, өндірілгеннен кейін бір рет өзгертілуі мүмкін. Бағдарламалау көбінесе құрылғыны мақсатты жүйеге, әдетте кіріктірілген жүйеге орнату алдында жасалады. Бағдарламалау тұрақты болады, ал одан әрі өзгерістер енгізу үшін құрылғыны ауыстыру қажет. Деректер құрылғыдағы жад орындарын физикалық түрде өзгерту (күйдіру) арқылы сақталады. EPROM – бір реттен астам өзгертілуі мүмкін, өшірілетін ROM. Дегенмен, EPROM-ға жаңа деректерді жазу үшін арнайы бағдарламалау тізбегі қажет. EPROM-дар ультракүлгін сәулелену арқылы өшірілуін қамтамасыз ететін кварц терезесімен жабдықталған, бірақ құрылғының барлық жады бір мезгілде тазартылады. Бір рет бағдарламаланатын (OTP) құрылғы кварц терезесіз EPROM чипі арқылы іске асырылуы мүмкін; мұндай өндіріс арзанырақ. Электрлік түрде өшірілетін, бағдарламаланатын, тек оқуға арналған EEPROM жады, жадты өшіру үшін кернеуді пайдаланады. Бұл өшірілетін жад құрылғылары деректерді өшіруге және жаңа деректерді жазуға едәуір уақыт жұмсайды; олар әдетте мақсатты жүйенің процессорымен бағдарламалау үшін конфигурацияланбайды. Деректер жүзбелі қақпалы транзисторлар арқылы сақталады, олар ақпаратты сақтау үшін оқшауланған басқару қақпасына электр зарядын ұстап алу немесе босату үшін арнайы жұмыс кернеуін қажет етеді.
Жедел жады
Флеш-жад – сыртқы қуат көзісіз сақталған деректерді сақтайтын қатты күйдегі микросхема. Ол EEPROM-мен тығыз байланысты, бірақ деректерді жою операциялары блоктар бойынша жасалуы керек және оның сыйымдылығы EEPROM-нен әлдеқайда жоғары. Флеш-жад құрылғылары деректерді сақтау үшін екі түрлі технологияны – NOR және NAND қолданады. NOR флеш жоғары жылдамдықты кездейсоқ қол жеткізуді қамтамасыз етеді, деректерді нақты жад орындарында оқу және жазу мүмкіндігін береді; ол тіпті бір байтты да ала алады. NAND флеш деректерді жоғары жылдамдықпен тізбектей оқиды және жазады, деректерді блоктармен өңдейді. Дегенмен, NOR-мен салыстырғанда оқу жылдамдығы төмен. NAND флеш жазуға қарағанда оқу операциясын жылдам орындайды, деректердің толық беттерін жылдам көшіреді. Жоғары тығыздықпен NOR флештен арзан болатын NAND технологиясы, бірдей өлшемдегі кремнийге қарағанда жоғары сыйымдылықты ұсынады.
Темір электрлі ЖЖЖ (F-RAM)
Ferroelectric RAM (FeRAM, F RAM немесе FRAM) – DRAM-ға ұқсас кездейсоқ сұраныс жадының бір түрі, екеуі де конденсатор мен транзисторды қолданады, бірақ конденсатордың қарапайым диэлектрлік қабатын пайдалану орнына, F RAM жасушасында қорғасын цирконат титанатынан ([Pb(Zr,Ti)O3], көбінесе PZT деп аталады) жасалған жұқа ферроэлектрлік қабат болады. PZT-дегі Zr/Ti атомдары электр өрісінде полярлығын өзгертеді, соның салдарынан екілік қосқыш пайда болады. PZT кристаллы полярлығын сақтайтындықтан, F RAM қуат өшірілген немесе үзілген кезде деректерін сақтайды. Осы кристаллдық құрылымы мен оған түсетін әсерлерге байланысты, F RAM басқа ұшпалы жад түрлерінен ерекше қасиеттерге ие: өте жоғары, бірақ шексіз емес, беріктік (3,3 В құрылғылар үшін 1016 оқу/жазу циклінен асып түседі), өте төмен қуат тұтыну (F RAM басқа ұшпалы жадтар сияқты зарядты күшейткішті қажет етпейді), бір циклда жазу жылдамдығы және гамма сәулеленуіне төзімділік.
Магнит резистентті RAM (MRAM)
Магнит резистивті RAM деректерді магниттік туннельдік қосылыстар (MTJ) деп аталатын магниттік сақтау элементтерінде сақтайды. MRAM-ның бірінші буыны, мысалы Everspin Technologies-тің 4 Мбит, магнит өрісі арқылы жазуды қолданды. Екінші буын негізінен екі бағытта дамытылуда: Crocus Technology компаниясы дамытып жатқан термиялық көмекпен ауысу (TAS) және Crocus, Hynix, IBM және басқа да бірнеше компаниялар дамытып жатқан спиндік айналымды момент (STT).
Фазалық ауысу жады (PCM)
Фазалық өзгеріс жады деректерді халкогенидтік шыныда сақтайды, оның құрамы қыздыру және салқындату арқылы аморфты және кристалдық күйлер арасында қайтымды түрленуге қабілетті. Кристалдық күйде кедергісі төмен, ал аморфты күйде кедергісі жоғары болады, бұл токтарды қосу және өшіру арқылы сандық 1 және 0 күйлерін бейнелеуге мүмкіндік береді.
FeFET жады
FeFET жады күйін тұрақты сақтау үшін ферроэлектрлік материалға ие транзисторды пайдаланады.
RRAM жады
RRAM (ReRAM) мемристор деп жиі аталатын диэлектрлік қатты күйдегі материалдың кедергісін өзгерту арқылы жұмыс істейді. ReRAM оттегі бос орындары (оттегі алынып тасталған оксид байланыс орындары) деп аталатын жұқа оксид қабатында ақауларды жасауды қамтиды, олар кейін электр өрісінде зарядтала да, жылжи алады. Оксидтегі оттегі иондары мен бос орындардың қозғалысы жартылай өткізгіштегі электрондар мен тесіктердің қозғалысына ұқсас. ReRAM бастапқыда флэш-жадты алмастыратын технология ретінде қарастырылғанмен, ReRAM-ның бағасы мен тиімділігі компанияларға оны алмастыруға жеткіліксіз болды. ReRAM үшін кең ауқымдағы материалдарды қолдануға болады. Дегенмен, танымал жоғары κ қақпалық диэлектрик HfO2 төмен кернеулі ReRAM ретінде қолданыла алатыны анықталды, бұл зерттеушілерді одан да көп мүмкіндіктерді зерттеуге ынталандырды.
Механикалық бағытталатын жүйелер
Механикалық түрде адрестелген жүйелер белгіленген сақтау ортасында жазу және оқу үшін жазу басын пайдаланады. Қол жеткізу уақыты құрылғыдағы деректердің физикалық орналасуына байланысты болғандықтан, механикалық адрестелген жүйелер тізбектік қол жеткізуге ие болуы мүмкін. Мысалы, магниттік таспа деректерді ұзын таспадағы биттер тізбегі ретінде сақтайды; сақтаудың кез келген бөлігіне қол жеткізу үшін таспаны жазу басы арқылы жылжыту қажет. Таспалық құралдарды дискіден алып, сақтауға болады, бұл ажыратылған таспаны іздеуге кеткен уақыт есебінен шексіз сыйымдылықты қамтамасыз етеді. Қатты дискілер деректерді сақтау үшін айналатын магниттік дискіні пайдаланады; қол жеткізу уақыты жартылай өткізгіш жадыға қарағанда ұзақ, бірақ сақталған деректердің бір битінің құны өте төмен, және олар дискідегі кез келген орынға кездейсоқ қол жеткізуді қамтамасыз етеді. Бұрынғыда, ауыстырылатын дискілер кеңінен қолданылып, сақтау сыйымдылығын кеңейтуге мүмкіндік берді. Оптикалық дискілер пластикалық дискідегі пигмент қабатын өзгерту арқылы деректерді сақтайды және сондай-ақ кездейсоқ қол жеткізуге мүмкіндік береді. Оқуға ғана арналған және оқу-жазу нұсқалары бар; ауыстырылатын орталар тағы да шексіз кеңейтуге мүмкіндік береді, ал кейбір автоматтандырылған жүйелер (мысалы, оптикалық джукбокс) дисктерді тікелей бағдарламалық басқарумен іздеу және орнату үшін қолданылды. Домендік қабырға жады (DWM) деректерді магниттік туннельдік қосылыстарда (MTJ) сақтайды, ол ферромагниттік наносымдардағы домендік қабырға (DW) қозғалысын басқару арқылы жұмыс істейді.
Ұшпайтын негізгі жады
Ұшпайтын негізгі жад (NVMM) – деректерін сақтайтын, ұшпайтын қасиеттері бар негізгі сақтағыш. Ұшпайтын жадты осылай қолдану қауіпсіздікке қатысты қиындықтар тудырады.