Модерна немеханичка меморија

Consciousness -- the final frontier | Dada Gunamuktananda | TEDxNoosa 2014 (Јули 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Модерна немеханичка меморија

Поглавље 15 - Дигитално складиштење (меморија)


Сада можемо прећи на проучавање одређених типова дигиталних уређаја за складиштење података. Да започнем, желим истражити неке од технологија које не захтијевају покретне дијелове. Ово нису нужно најновије технологије, као што се може сумњати, иако ће у будућности највероватније заменити технологије померања.

Врло једноставна врста електронске меморије је бистабилни мултивибратор. Могућност чувања појединачног податка, она је нестабилна (потребна је моћ да одржи своју меморију) и врло брзо. Д-латцх је вероватно најједноставнија примена бистабилног мултивибратора за кориштење меморије, Д улаз који служи као улазни податак података, излаз К који служи као "прочитај" излаз и укључени улаз који служи као реад / врите контролна линија:

Ако желимо више од једног битног складишта (и вероватно смо то урадили), морат ћемо имати много закачака распоређених у некој врсти поља гдје можемо селективно адресирати који од њих (или које поставке) читамо од или писање. Коришћењем тристатних бафера можемо повезати и улаз података за унос података и излаз података за читање на заједничку линију линије података и омогућити тим баферима да или доведу повезивање К излаза на дата линију (РЕАД), повежите Д улаз линију података (ВРИТЕ), или држите оба буффера у Хигх-З стању да искључите Д и К из линије података (унаддрессед моде). Једна меморија "ћелија" би овако изгледала:

Када је улаз за омогућавање адресе 0, оба тристатна бафера ће бити постављена у режим високе З, а реза ће бити искључена из линије улазне / излазне (бус) линије података. Само када је активан улаз за активирање адресе (1) ће се реза прикључити на сабирницу података. Сваки откључни круг, наравно, биће омогућен са другом улазном линијом за омогућавање адресе (АЕ), која ће доћи из излазног декодера 1-н-н:

У горњем кругу, 16 ћелија меморије се појединачно адресирају са 4-битним улазом бинарног кода у декодер. Ако се ћелија не адресира, она ће бити искључена из 1-битне податковне магистрале својим унутрашњим тристатним баферима. Због тога, подаци не могу бити ни уписани ни прочитани кроз аутобус до или из те ћелије. Само ћелијски круг који се односи на 4-битни улаз декодера ће бити доступан преко дата бус-а.

Ово једноставно меморијско коло је случајни приступ и нестабилан. Технички, познат је као статички РАМ . Укупан капацитет меморије је 16 бита. С обзиром да садржи 16 адреса и има магистралу података ширине 1 бита, биће означена као 16 к 1 бит статички РАМ круг. Као што видите, потребно је невероватан број капија (и више транзистора по капији!) Како би конструисали практични статички РАМ круг. Ово чини статички РАМ уређај са релативно ниском густином, са мање капацитета од већине других типова РАМ технологије по јединичном ИЦ чипу. Због тога што свако ћелијско коло троши одређену снагу, укупна потрошња енергије за велики низ ћелија може бити прилично висока. Ране банке статичких РАМ-а на персоналним рачунарима потрошиле су довољну снагу и генерирале пуно топлоте. ЦМОС ИЦ технологија је омогућила смањење специфичне потрошње енергије статичних кругова РАМ-а, али ниска густина складиштења је и даље проблем.

Да би се ово бавило, инжењери су се окренули ка кондензатору уместо бистабилног мултивибратора као средства за чување бинарних података. Мала кондензаторка може послужити као меморијска ћелија, заједно са једним транзистором МОСФЕТ-а за повезивање на дата бус за пуњење (писање 1), пражњење (писање 0) или читање. Нажалост, такви ситни кондензатори имају веома мале капацитете, а њихова пуњења имају тенденцију да "пропуштају" кроз било коју колу импеданција прилично брзо. Да би се супротставили овој тенденцији, инжињери су дизајнирали кругове унутарње РАМ меморијске чипове који би периодично читали све ћелије и допуњавали (или "освјежили") кондензаторе по потреби. Иако је ово додато сложености кола, и даље је захтевано далеко мање компонентност од РАМ-а изграђене од мултивибратора. Ову врсту меморијског круга назвали су динамичку РАМ меморију због потребе за периодичним освежавањем.

Недавни напредак у производњи ИЦ чипа довели су до увођења фласх меморије, која ради на капацитивном начину складиштења као што је динамичка РАМ, али користи изоловану капију МОСФЕТ-а као самог кондензатора.

Пре доласка транзистора (нарочито МОСФЕТ-а), инжењери су морали да имплементирају дигитално коло са капијама из вакумских цеви. Као што можете замислити, огромна компаративна величина и потрошња енергије вакуумске цеви у односу на транзистор направили су меморијске кругове попут статичне и динамичке РАМ-а практичну немогућност. Развијене су друге, преоригентније технике за чување дигиталних података без употребе покретних делова.