Qual é a diferença entre memória volátil e não volátil?

As especificações do computador costumam usar a palavra “memória” para diversas tecnologias diferentes, o que pode fazer com que a memória volátil e não volátil pareça mais complicada do que realmente é. A distinção básica é se os dados armazenados sobrevivem quando a energia desaparece.

A memória volátil precisa de energia contínua para reter seu conteúdo, enquanto a memória não volátil mantém os dados após a remoção da energia. É por isso que a RAM convencional do sistema é apagada quando você desliga um computador, mas os arquivos salvos em um SSD ainda estarão lá na próxima vez que ele for iniciado.

A volatilidade descreve apenas o que acontece com os dados quando a energia acaba. Por si só, ele não informa quão rápido é um tipo de memória, quanto ela pode conter ou que trabalho ela executa.

Quando as especificações de um laptop ou desktop listam 16 GB ou 32 GB de RAM, está se referindo à memória dinâmica de acesso aleatório, ou DRAM. Esta é a principal memória de trabalho do computador, que armazena dados enquanto os programas estão em execução. DDR5 é uma forma atual de DRAM em computadores, enquanto telefones e outros dispositivos móveis geralmente usam DRAM de baixo consumo de energia, como LPDDR5X.

Cada célula DRAM armazena um bit usando um capacitor e um transistor. A carga elétrica no capacitor vaza com o tempo, então a DRAM precisa atualizar seu conteúdo repetidamente enquanto o sistema está funcionando. Depois que a energia é removida e as atualizações são interrompidas, os dados armazenados desaparecem.

A DRAM pode vir em outros formatos além dos sticks removíveis comumente encontrados em PCs desktop. Os chips Ryzen AI Max da AMD, por exemplo, podem funcionar com até 128 GB de memória unificada. A tarefa subjacente ainda é a memória de trabalho temporária, mesmo quando o layout físico parece diferente de um DIMM tradicional (a placa de circuito removível em forma de bastão revestida com chips de memória que se conecta ao slot da placa-mãe).

A memória estática de acesso aleatório, ou SRAM, também é volátil. “Estático” refere-se ao fato de que a SRAM pode manter seu estado sem os ciclos de atualização periódicos de que a DRAM precisa, desde que a energia ainda esteja disponível. A SRAM usa circuitos de travamento com vários transistores por bit, o que pode fornecer acesso mais rápido do que a célula de capacitor e transistor da DRAM.

Isso torna a SRAM adequada para caches de processador, onde quantidades relativamente pequenas de dados frequentemente necessários podem ficar perto da CPU. O Ryzen 9 9950X3D (nossa análise) é um exemplo incomumente com cache pesado, com 144 MB de cache L2 e L3 combinados. Isso ainda é pequeno comparado com os gigabytes de DRAM usados ​​como memória principal, o que mostra quão diferentemente as duas tecnologias voláteis são usadas.

A memória não volátil lida com informações que precisam permanecer disponíveis quando o dispositivo fica sem energia. O exemplo mais familiar no hardware de consumo atual é o flash NAND, usado para armazenamento persistente em SSDs, tablets, unidades USB e cartões de memória.

Um SSD tem duas partes principais: memória flash, que armazena seus dados mesmo quando a energia está desligada, e um controlador, que gerencia como esses dados são gravados e lidos. O controlador também ajuda a corrigir erros e distribui operações de gravação entre diferentes células de memória, em vez de gravar repetidamente nas mesmas células. Isso ajuda a evitar que algumas células se desgastem muito mais rápido do que outras. Esta configuração básica se aplica a SSDs SATA e NVMe.

Flash NOR é outro tipo de memória não volátil, mas geralmente é usada para código em vez de arquivos grandes. Os dispositivos podem usá-lo para armazenar o firmware que inicia o hardware e carrega o sistema operacional, juntamente com outro código de programa que precisa permanecer disponível após o desligamento. O flash NOR é especialmente útil em dispositivos embarcados porque o processador muitas vezes pode executar esse código diretamente do chip flash, sem primeiro copiá-lo para a RAM.

Assim, assim como DRAM e SRAM são voláteis, embora sirvam a propósitos diferentes, NAND e NOR mostram que “não volátil” descreve uma propriedade em vez de um único tipo de componente.

Abrir e usar um aplicativo de edição de fotos fornece um exemplo de como funciona a hierarquia de memória. O aplicativo e a foto salva começam no armazenamento não volátil. À medida que você os usa, o sistema carrega o código e os dados necessários na DRAM. Os caches do processador mantêm cópias das informações acessadas com frequência mais próximas da CPU, reduzindo a frequência com que elas retornam à memória principal.

Nenhuma dessas cópias temporárias precisa sobreviver a um desligamento normal. O que importa é que as alterações que você salva eventualmente cheguem ao armazenamento não volátil.

A hibernação torna a distinção especialmente fácil de ver. O Windows pode gravar o conteúdo da memória volátil em um arquivo de hibernação em armazenamento não volátil antes de desligar a DRAM. Quando o computador é reiniciado, o Windows lê esse arquivo e restaura o conteúdo da memória. Isso é diferente do modo de suspensão, onde sua sessão é mantida na RAM e perdida se faltar energia.

É por isso que uma especificação de laptop como “memória de 16 GB | SSD de 512 GB” descreve dois recursos separados. A primeira figura informa quanto espaço de trabalho o sistema possui para tarefas ativas. A segunda informa quanto armazenamento persistente está disponível para o sistema operacional, aplicativos e arquivos que precisam permanecer após o desligamento.