В чём разница между памятью RAM и ROM?
ПЗУ перестало быть по-настоящему «только для чтения» ещё несколько десятилетий назад.
Учебники уверяют, что это простой вопрос с таким же простым ответом. Теоретически так и есть, но здесь есть немало нюансов, в которых стоит разобраться.
В основе своей оперативная память (RAM) — это память, с помощью которой устройство «думает», а постоянная память (ROM) — та, в которой оно «помнит». В RAM хранится всё, над чем в данный момент работает процессор, и при отключении питания эти данные исчезают. В ROM хранятся постоянные инструкции, необходимые устройству для запуска, — они сохраняются независимо от наличия питания.
Но в современных устройствах почти не осталось памяти, которая была бы по-настоящему доступна только для чтения. Это касается и компонентов, в названии которых до сих пор фигурирует ROM, например микросхем прошивки в ПК и «ROM», которую Xiaomi указывает в характеристиках таких телефонов, как Redmi 13.
Всё, что вы открываете на устройстве, использует RAM. Например, когда вы открываете вкладку браузера, её содержимое копируется из накопителя в RAM, благодаря чему процессор может быстро к нему обратиться — за считаные наносекунды. Самый распространённый тип RAM — DRAM: каждый бит в ней хранится в виде заряда в крошечном конденсаторе, который обновляется тысячи раз в секунду. При отключении питания обновлять заряд невозможно, и все хранящиеся там данные исчезают.
Если вы увлекаетесь ПК или собирали собственный компьютер, то, вероятно, знакомы с планками DDR5, которые теперь стоят баснословно дорого. В телефонах и тонких ноутбуках используется другой тип памяти (LPDDR), распаянный на плате, а видеокарты комплектуются микросхемами GDDR, сгруппированными вокруг графического процессора. Чем больше объём RAM, тем больше приложений можно запустить, вкладок открыть и ресурсоёмких игр играть, прежде чем системе придётся обращаться к более медленному накопителю.
В начале года контрактные цены на обычную DRAM за квартал взлетели на поразительные 90–95% (по данным TrendForce). Причина в том, что центры обработки данных для ИИ поглощают практически всё предложение: компании наперегонки строят такие объекты. Например, NVIDIA планирует вложить в OpenAI до 100 млрд долларов, чтобы построить центры обработки данных для ИИ общей мощностью 10 гигаватт. Хотя эта конкретная сделка застопорилась, она служит одним из множества примеров того, что толкает цены к невиданным прежде высотам и сокращает поставки для обычных потребителей.
В прошлом году Micron объявила о закрытии своего потребительского бренда Crucial, чтобы сосредоточиться на более прибыльном спросе со стороны центров обработки данных для ИИ. Компания прекратила работу в феврале. Это не первый случай, когда дефицит памяти затрагивает потребителей: в 2017 году Huawei объяснила низкую скорость работы некоторых P10 нехваткой памяти — тогда компания тайно устанавливала в телефоны одной модели более быстрые и более медленные флеш-микросхемы.
В самых первых микросхемах ROM данные физически закладывались в схему, поэтому для любых изменений приходилось возвращаться на завод за новым кристаллом. Обойти это ограничение помогла программируемая ROM (PROM), появившаяся в 1956 году. Её изобретатель Вэнь Цин Чоу из компании American Bosch Arma разработал её так, чтобы ВВС США могли загружать данные для наведения в ракетные вычислительные системы, пережигая микроскопические предохранители внутри микросхемы. Но предохранитель можно пережечь только один раз, поэтому каждая запись в PROM была необратимой, в том числе и неизбежные ошибки.
В 1971 году инженер Intel Дов Фроман создал EPROM — стираемую микросхему, разработанную им после расследования сбоя надёжности в другом продукте Intel. В каждой EPROM было небольшое кварцевое окошко: несколько минут воздействия ультрафиолета стирали содержимое микросхемы, после чего её можно было запрограммировать заново. В EEPROM от этого окошка отказались, заменив стирание электрическим способом. Затем Фудзио Масуока из Toshiba довёл эту идею до логического завершения — создал флеш-память. В 1984 году появилась NOR-флеш-память, а в 1987-м — NAND-флеш-память. Сегодня NAND используется во всех SSD, смартфонах, картах памяти и USB-накопителях на рынке.
Микросхему прошивки на материнской плате ПК по-прежнему называют BIOS ROM, хотя на самом деле это небольшая флеш-микросхема, данные в которой переписываются при обновлении прошивки. То же самое происходит и в телефоне: ROM, указанная Xiaomi для Redmi 13, — это обычная флеш-память UFS или eMMC с системными разделами, защищёнными от записи. Любопытный факт: вам могли встречаться настоящие микросхемы ROM в старых пластиковых игровых картриджах. Именно поэтому файлы, извлечённые из них для эмуляторов, называют ROM-ами.
Настоящая ROM, данные в которой задаются на заводе, всё ещё существует, но встретить её можно разве что в самых недрах дешёвой электроники — в крошечных микроконтроллерах с кодом, который никогда не изменится. Во всех остальных случаях RAM по-прежнему означает то же, что и шесть десятилетий назад, а ROM стала фактическим обозначением любой памяти, которую не следует трогать.
