Что такое ReRam?
Резистивная память ReRAM предусматривает хранение бита с помощью электрически изменяемого сопротивления (а не электрического заряда): высокое сопротивление соответствует единице, низкое — нулю. Сопротивление легче измерить, чем количество электронов в облаке, где их насчитывается несколько сотен.
Сопротивление изменяется за счет приложения определенного напряжения, которое в данном случае работает как своеобразный переключатель. Одно из преимуществ технологии заключается в том, что для изменения сопротивления требуется гораздо меньшее напряжение, чем для записи данных во флеш-память. Это особенно удобно для устройств малой мощности.
Для производства ReRAM можно использовать различные материалы. Некоторые характеризуются повышенной долговечностью (до нескольких миллионов циклов перезаписи) и надежностью по сравнению с флеш-памятью, другие обеспечивают скорость передачи данных, сравнимую с DRAM.
В числе других преимуществ резистивной памяти:
• Высокая плотность. Тайваньские ученые доказали, что стандартные процессы могут использовать микроскопические ячейки резистивной памяти.
• Низкая стоимость. По данным экспериментов, производство ReRAM требует меньшего количества этапов, чем производство флеш-памяти, да и сам процесс оказывается значительно проще.
• Долгий срок службы. Некоторые виды резистивной памяти выдерживают до нескольких миллионов циклов перезаписи, в то время как многоуровневая флеш-память (MLC) — всего 10 тысяч.
• Высокая гибкость. В зависимости от архитектуры, ReRAM может быть оптимизирована для получения высокой плотности, большого объема или повышенной скорости передачи данных.
• Широкий спектр материалов. Для изготовления резистивной памяти можно использовать самые разные материалы. А поскольку исследования в этой области до сих пор продолжаются, в перспективе наверняка появятся еще более привлекательные варианты.
Конечной и, возможно, недостижимой целью исследователей является создание устройства, сочетающего высокую скорость DRAM с долгим сроком хранения флеш-памяти.
По сравнению с современными SSD-дисками, которые используют только NAND-микросхемы, производительность гибридного накопителя в операциях записи увеличена в 11 раз. При этом потребляемая мощность снижена на 93%, а жизненный цикл устройства увеличен в 6,9 раза. Эти данные получены на основе испытания прототипа гибридного диска с помощью эмулятора.
Гибридный диск включает 256 Гбайт NAND-памяти и 8 Гбит ReRAM-памяти. Именно благодаря последней, накопитель и обеспечивает высочайшую производительность в операциях случайного доступа.
Запись данных управляется с помощью трех алгоритмов. Первый называется «антифрагментом» (anti-fragment). Малые порции данных записываются в сектора ReRAM-памяти. Когда их емкость превышает одну страницу, они перезаписываются в NAND-микросхему. Учитывая малую емкость ReRAM, когда она слишком переполнена, допускается перенос в NAND-чипы данных, которые занимают 60% объема страницы памяти. Также во избежание фрагментации данных в NAND-памяти используется алгоритм RAAF (reconsider as a fragmentation), который при затирании малых порций данных в NAND-памяти после записи страницы переносит ее обратно в ReRAM-пространство. Третий алгоритм под названием MRU (most recently used table) предусматривает сохранение наиболее часто используемых данных в ReRAM.