नॉन - वोलेटाइल मेमोरी

नॉन वोलाटाइल मेमोरी (एनवीएम) या नॉन वोलाटाइल स्टोरेज एक प्रकार की कंप्यूटर मेमोरी है जो संग्रहीत जानकारी को पावर हटाने के बाद भी बनाए रख सकती है। इसके विपरीत, डेटा को बनाए रखने के लिए नॉन वोलाटाइल मेमोरी को निरंतर शक्ति की आवश्यकता होती है।

नॉन वोलाटाइल मेमोरी सामान्यतः अर्धचालक मेमोरी चिप्स में स्टोरेज को संदर्भित करती है, जो फ्लोटिंग-गेट मेमोरी सेल में डेटा स्टोर करती है जिसमें फ्लोटिंग-गेट मॉस्फेटस (मेटल-ऑक्साइड-सेमीकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर (प्रतिरोधान्तरित्र)), फ्लैश मेमोरी स्टोरेज जैसे नंद (NAND) फ्लैश और सॉलिड-स्टेट ड्राइव (एसएसडी) सहित होते हैं।

नॉन वोलाटाइल मेमोरी के अन्य उदाहरणों में रीड-ओनली मेमोरी (रोम), ईपीरोम (इरेज़ेबल प्रोग्रामेबल रोम) और ईपीरोम (इलेक्ट्रिकली इरेजेबल प्रोग्रामेबल रोम), फेरोइलेक्ट्रिक रैम, कंप्यूटर डेटा स्टोरेज उपकरण के अधिकांश प्रकार सम्मिलित हैं। (उदाहरण के लिए डिस्क स्टोरेज, हार्ड डिस्क ड्राइव, ऑप्टिकल डिस्क, फ्लॉपी डिस्क और मैग्नेटिक टेप), और प्रारंभिक कंप्यूटर स्टोरेज विधियों जैसे पंच्ड टेप और कार्ड्स आदि हैं।

सिंहावलोकन
नॉन वोलाटाइल मेमोरी का उपयोग सामान्यतः सेकेंडरी स्टोरेज या लॉन्ग-टर्म परसिस्टेंट स्टोरेज के कार्य के लिए किया जाता है। प्राथमिक स्टोरेज का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला रूप आज रैंडम एक्सेस मेमोरी (रैम) का एक अस्थिर रूप है, जिसका अर्थ है कि जब कंप्यूटर बंद हो जाता है, तो रैम में निहित कुछ भी खो जाता है। हालाँकि, नॉन वोलाटाइल मेमोरी के अधिकांश रूपों की सीमाएँ हैं जो उन्हें प्राथमिक स्टोरेज के रूप में उपयोग के लिए अनुपयुक्त बनाती हैं।

विशिष्ट रूप से, नॉन वोलाटाइल मेमोरी लागत अधिक कम प्रदर्शन प्रदान करती है, या अस्थिर रैंडम एक्सेस मेमोरी की तुलना में सीमित जीवनकाल है। नॉन वोलाटाइल डेटा स्टोरेज को विद्युत रूप से संबोधित प्रणालियों (रीड-ओनली मेमोरी) और यांत्रिक रूप से संबोधित प्रणालियों (हार्ड डिस्क, ऑप्टिकल डिस्क, चुंबकीय टेप, होलोग्राफिक मेमोरी, और ऐसे) में वर्गीकृत किया जा सकता है। साधारणतः विद्युत से चलने वाली प्रणालियां महंगी होती हैं, और उनकी सीमित क्षमता होती है, लेकिन तेज होती है, जबकि यंत्रवत् रूप से चलने वाली प्रणालियों की कीमत प्रति बिट कम होती है, लेकिन धीमी होती है।

विद्युत रूप से संबोधित
विद्युत रूप से संबोधित अर्धचालक नॉन वोलाटाइल मेमोरी को उनके लेखन तंत्र के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है।

रीड-ओनली और रीड-मोस्ट उपकरण
मास्क रोम केवल फैक्ट्री प्रोग्राम करने योग्य होते हैं और सामान्यतः बड़ी मात्रा में उत्पादों के लिए उपयोग किए जाते हैं जिन्हें मेमोरी उपकरण के निर्माण के बाद अपडेट करने की आवश्यकता नहीं होती है।

प्रोग्रामेबल रीड-ओनली मेमोरी (पीरोम) को पीरोम प्रोग्रामर का उपयोग करके मेमोरी उपकरण के निर्माण के बाद एक बार बदला जा सकता है। प्रोग्रामिंग प्रायः उपकरण को उसके लक्ष्य सिस्टम में स्थापित करने से पहले किया जाता है, सामान्यतः एक एम्बेडेड सिस्टम। प्रोग्रामिंग स्थायी है, और आगे के बदलावों के लिए उपकरण को बदलने की आवश्यकता है। उपकरण में स्टोरेज साइट्स को भौतिक रूप से बदलकर (बर्न) डेटा स्टोर किया जाता है।

ईपीरोम एक इरेजेबल (व्यामार्जनीय) रोम है जिसे एक से अधिक बार बदला जा सकता है। यद्यपि, ईपीरोम में नया डेटा लिखने के लिए एक विशेष प्रोग्रामर सर्किट की आवश्यकता होती है। ईपीरोमस में क्वार्ट्ज विंडो होती है जो उन्हें पराबैंगनी प्रकाश से मिटाने की अनुमति देती है, लेकिन एक बार में पूरे उपकरण को साफ कर दिया जाता है। क्वार्ट्ज विंडो के बिना ईपीरोम चिप का उपयोग करके एक बार प्रोग्राम करने योग्य (ओटीपी) उपकरण को कार्यान्वित किया जा सकता है; यह निर्माण करने के लिए कम खर्चीला है। विद्युत रूप से इरेजेबल प्रोग्रामेबल (निर्देशयोग्य) रीड-ओनली मेमोरी ईपीरोम मेमोरी को मिटाने के लिए वोल्टेज का उपयोग करती है। इन इरेजेबल मेमोरी उपकरणों को डेटा इरेज और नया डेटा लिखने के लिए अधिक समय की आवश्यकता होती है; वे सामान्यतः लक्ष्य प्रणाली के प्रोसेसर द्वारा प्रोग्राम किए जाने के लिए कॉन्फ़िगर नहीं किए जाते हैं। फ्लोटिंग-गेट ट्रांजिस्टर का उपयोग करके डेटा संग्रहीत किया जाता है, जिसके लिए सूचनाओं को संग्रहीत करने के लिए इंसुलेटेड कंट्रोल गेट पर इलेक्ट्रिक चार्ज को ट्रैप करने या जारी करने के लिए विशेष ऑपरेटिंग वोल्टेज की आवश्यकता होती है।

फ्लैश मेमोरी
फ्लैश मेमोरी एक सॉलिड-स्टेट चिप है जो बिना किसी बाहरी शक्ति स्रोत के संग्रहित डेटा को बनाए रखता है। यह ईईपीरोम का करीबी रिश्तेदार है; यह इस बात से भिन्न है कि इरेज़ संचालन को ब्लॉक के आधार पर किया जाना चाहिए, और इसकी क्षमता ईईपीरोम की क्षमता से काफी अधिक है। फ्लैश मेमोरी उपकरण डेटा को मैप करने के लिए दो अलग-अलग तकनीकों नॉर (NOR) और नंद का उपयोग करते हैं। नॉर फ्लैश विशिष्ट मेमोरी स्थानों में डेटा को पढ़ने और लिखने के लिए उच्च-गति दृच्छिक अभिगम प्रदान करता है; यह एक बाइट जितनी कम मात्रा में प्राप्त कर सकता है। नंद (NAND) फ्लैश ब्लॉक में डेटा को संभालने, उच्च गति पर अनुक्रमिक रूप से पढ़ता और लिखता है। यद्यपि, नॉर की तुलना में पढ़ने में यह धीमा है। एनएएनडी फ्लैश लिखने की तुलना में तेजी से पढ़ता है, डेटा के पूरे पृष्ठों को तेजी से स्थानांतरित करता है। उच्च घनत्व पर नॉर फ्लैश की तुलना में कम खर्चीला, नंद तकनीक समान आकार के सिलिकॉन के लिए उच्च क्षमता प्रदान करती है।

फेरोइलेक्ट्रिक रैम (एफ-रैम)
फेरोइलेक्ट्रिक रैम (फेराम, एफ-रैम या एफआरएएम) डीरैम के निर्माण के समान रैंडम एक्सेस मेमोरी का एक रूप है, दोनों संधारित्र और ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हैं लेकिन संधारित्र की साधारण अचालक परत का उपयोग करने के बजाय, एफ-रैम सेल में एक पतली परत होती है। लेड जिरकोनेट टाइटेनेट [Pb(Zr,Ti)O3] की फेरोइलेक्ट्रिक फिल्म, जिसे सामान्यतः पीजेडटी के रूप में जाना जाता है। पीजेडटी में Zr/Ti परमाणु विद्युत क्षेत्र में ध्रुवता को बदलते हैं, जिससे एक बाइनरी स्विच का निर्माण होता है। पीजेडटी क्रिस्टल के ध्रुवीकरण को बनाए रखने के कारण, एफ-रैम  बिजली बंद या बाधित होने पर अपनी डेटा मेमोरी को बनाए रखता है।

इस क्रिस्टल संरचना के कारण और यह कैसे प्रभावित होता है, एफ-रैम अन्य नॉन वोलाटाइल मेमोरी विकल्पों से अलग गुण प्रदान करता है, जिसमें अत्यधिक उच्च, यद्यपि अनंत नहीं, धीरज (3.3 V उपकरणों के लिए 1016 से अधिक पढ़ने/लिखने के चक्र), अति निम्न बिजली की खपत सम्मिलित है। (चूंकि एफ-रैम को अन्य नॉन वोलाटाइल यादों की तरह चार्ज पंप की आवश्यकता नहीं होती है), एकल-चक्र, लिखने की गति, और गामा विकिरण सहनशीलता।

मैग्नेटोरेसिस्टिव रैम (एमआरएएम)
मैग्नेटोरेसिस्टिव रैम मैग्नेटिक टनल जंक्शन (एमटीजे) नामक चुंबकीय स्टोरेज तत्वों में डेटा संग्रहीत करता है। एमआरएएम की पहली पीढ़ी, जैसे कि एवरस्पिन टेक्नोलॉजीज की 4 एमबीटी, ने फील्ड-प्रेरित लेखन का उपयोग किया। दूसरी पीढ़ी मुख्य रूप से दो दृष्टिकोणों के माध्यम से विकसित की गई है: थर्मल-असिस्टेड स्विचिंग (टीएएस) जिसे क्रोकस टेक्नोलॉजी द्वारा विकसित किया जा रहा है, और स्पिन-ट्रांसफर टॉर्क (एसटीटी) जिसे क्रोकस, हाइनिक्स, आईबीएम और कई अन्य कंपनियां विकसित कर रही हैं।

फेज-चेंज मेमोरी (पीसीएम)
फेज-चेंज मेमोरी डेटा को चाकोजेनाइड ग्लास में स्टोर करती है, जो कांच को गर्म और ठंडा करके पूरा किया गया अनाकार और क्रिस्टलीय अवस्था के बीच के चरण को उल्टा बदल सकता है। क्रिस्टलीय स्थिति में कम प्रतिरोध होता है, और अनाकार चरण में उच्च प्रतिरोध होता है, जो डिजिटल "1" और "0" स्थिति का प्रतिनिधित्व करने के लिए धाराओं को कार्यरत और बंद करने की अनुमति देता है।

FeFET (एफईएफईटी) मेमोरी
एफईएफईटी मेमोरी अपनी स्थिति को स्थायी रूप से बनाए रखने के लिए फेरोइलेक्ट्रिक सामग्री के साथ ट्रांजिस्टर का उपयोग करती है।

आररैम मेमोरी
आरआरएएम (रेराम) अचालक ठोस-अवस्था सामग्री में प्रतिरोध को बदलकर काम करता है जिसे प्रायः मेमिस्टर कहा जाता है। रीरैम में पतली ऑक्साइड परत में दोष पैदा करना सम्मिलित है, जिसे ऑक्सीजन रिक्तियों (ऑक्साइड बांड स्थानों जहां ऑक्सीजन को हटा दिया गया है) के रूप में जाना जाता है, जो बाद में विद्युत क्षेत्र के तहत चार्ज और बहाव कर सकता है। ऑक्साइड में ऑक्सीजन आयनों और रिक्तियों की गति अर्धचालक में इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की गति के समान होगी।

हालाँकि रेरैम को प्रारम्भ में फ्लैश मेमोरी के लिए एक प्रतिस्थापन तकनीक के रूप में देखा गया था, रेरैम की लागत और प्रदर्शन लाभ कंपनियों के प्रतिस्थापन के लिए आगे बढ़ने के लिए पर्याप्त नहीं हैं। जाहिरा तौर पर, रीरैम के लिए सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला का उपयोग किया जा सकता है। यद्यपि, खोज कि लोकप्रिय हाई-κ गेट डाइइलेक्ट्रिक HfO2 को लो-वोल्टेज रेराम के रूप में उपयोग किया जा सकता है, ने शोधकर्ताओं को और अधिक संभावनाओं की जांच करने के लिए प्रोत्साहित किया है।

यांत्रिक रूप से संबोधित प्रणाली
यंत्रवत् रूप से संबोधित सिस्टम एक निर्दिष्ट स्टोरेज माध्यम पर पढ़ने और लिखने के लिए रिकॉर्डिंग हेड का उपयोग करते हैं। चूंकि अभिगम का समय उपकरण पर डेटा के भौतिक स्थान पर निर्भर करता है, यंत्रवत् रूप से संबोधित सिस्टम अनुक्रमिक पहुंच हो सकता है। उदाहरण के लिए, चुंबकीय टेप एक लंबे टेप पर बिट्स के अनुक्रम के रूप में डेटा संग्रहीत करता है; स्टोरेज के किसी भी हिस्से तक पहुंचने के लिए रिकॉर्डिंग हेड से पहले टेप को ट्रांसपोर्ट करना आवश्यक है। टेप मीडिया को ड्राइव से हटाया जा सकता है और संग्रहीत किया जा सकता है, जो एक अलग टेप को पुनः प्राप्त करने के लिए आवश्यक समय की कीमत पर अनिश्चितकालीन क्षमता प्रदान करता है।

हार्ड डिस्क ड्राइव डेटा स्टोर करने के लिए घूर्णन चुंबकीय डिस्क का उपयोग करती है; सेमीकंडक्टर मेमोरी की तुलना में अभिगम समय अधिक लंबा है, लेकिन प्रति संग्रहीत डेटा बिट की लागत बहुत कम है, और वे डिस्क पर किसी भी स्थान पर यादृच्छिक पहुंच प्रदान करते हैं। पूर्व में, निकाले जाने योग्य डिस्क पैक सामान्य थे, जिससे स्टोरेज क्षमता का विस्तार किया जा सकता था। ऑप्टिकल डिस्क प्लास्टिक डिस्क पर वर्णक परत को बदलकर डेटा स्टोर करती है और इसी तरह यादृच्छिक पहुंच होती है। रीड-ओनली और रीड-राइट वर्जन उपलब्ध हैं। हटाने योग्य मीडिया फिर से अनिश्चितकालीन विस्तार की अनुमति देता है, और कुछ स्वचालित सिस्टम (जैसे ऑप्टिकल ज्यूकबॉक्स) का उपयोग सीधे प्रोग्राम नियंत्रण के तहत डिस्क को पुनः प्राप्त करने और माउंट करने के लिए किया जाता था।

डोमेन-वॉल मेमोरी (डीडब्ल्यूएम) मैग्नेटिक टनल जंक्शन (एमटीजे) में डेटा स्टोर करती है, जो फेरोमैग्नेटिक नैनोवायर्स में डोमेन वॉल (डीडब्ल्यू) गति को नियंत्रित करके काम करती है।

कार्बनिक
थिनफिल्म फेरोइलेक्ट्रिक पॉलिमर पर आधारित पुनर्लेखनीय नॉन वोलाटाइल कार्बनिक फेरोइलेक्ट्रिक मेमोरी का उत्पादन करती है। थिनफिल्म ने 2009 में रोल-टू-रोल मुद्रित मेमोरी का सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया।  थिनफिल्म की ऑर्गेनिक मेमोरी में, फेरोइलेक्ट्रिक पॉलीमर एक पैसिव मैट्रिक्स में इलेक्ट्रोड के दो सेट के बीच सैंडविच होता है। धातु की रेखाओं का प्रत्येक क्रॉसिंग फेरोइलेक्ट्रिक संधारित्र है और मेमोरी सेल को परिभाषित करता है।

नॉन वोलाटाइल मेन मेमोरी
नॉन वोलाटाइल मुख्य मेमोरी (एनवीएमएम) नॉन वोलाटाइल विशेषताओं वाला प्राथमिक स्टोरेज है। नॉनवॉलेटाइल मेमोरी का यह अनुप्रयोग सुरक्षा चुनौतियों को प्रस्तुत करता है।

बाहरी संबंध

 * Supporting filesystems in persistent memory, LWN.net, 2 September 2014, by Jonathan Corbet
 * Research paper about perspective usage of magnetic photoconductors in magneto-optical data storage.