Nākotnes tehnoloģijas – memristors
- This topic has 9 atbilžu, 7 voices, and was last updated pirms 14 years, 5 months by
.
Tiek skatīts 1 ieraksts (no 10 kopumā)
-
[imgl] https://bildites.lv/images/imw9n0w5a0ftfeta0klr.jpg [/imgl]Memristors, kas pēdējā laikā aizvien biežāk tiek dēvēts par “nākotnes atmiņu”, ir jauna veida integrālshēma. Kā nesenHPpaziņoja, tas sevī apvieno rezistoru ar atmiņas spējām, un tika reklamēts kā iespējama alternatīva tranzistoriem skaitļošanas un atmiņas ierīcēs. Š obrīd šīs funkcijas veic atsevišķas mikroshēmas, kas nozīmē, ka datus jāpārraida starp tām, patērējot laiku un enerģiju. Vai šī tehnoloģija varētu nozīmēt procesora (
CPU) un atmiņas ( RAM) apvienošanu, vai pat vēl vairāk? Vienkāršiem vārdiem sakot, tranzistori ir ieslēgšanas/izslēgšanas (
on/off) mehānismi, kas procesoriem ļauj rēķināt un atmiņām – saglabāt datus. Mūsdienu CPU sastāv no vairākiem miljoniem un pat miljardiem tranzistoru. Tā kā procesoru veiktspēja un atmiņas ietilpība palielinās, pieaug tranzistoru skaits. Memristoriem ir potenciāls pamatos izmainīt elektriskās shēmas, veicot tranzistoru funkcijas, bet darot to krietni efektīvāk un aizņemot mazāk vietas. Turlāt tiem arī ir unikālas īpašības, kas ļauj tos izveidot trīsdimensiju masīvā, tie spēj ātrāk pārslēgties un saglabāt savu loģisko stāvokli arī pēc sprieguma atvienošanas, turklāt to kalpošanas ilgums pārsniedz simtus tūkstošus rakstīšanas/lasīšanas ciklus. Lai arī memristora teoriju formulēja jau 1971. gadā, faktiski memristors netika izveidots līdz 2008. gadam, kad to veica HP Laboratorijas (
HP Labs) zinātnieku komanda profesora Stena Viljamsa ( Stan Williams) vadībā. Kaut arī pati ideja jau pastāv kādu laiku, atrast īstos materiālus un tehnoloģiskos procesus, lai izveidotu memristoru, nav bijis nemaz tik viegli.
Sīkāk par memristoru.
[img]https://bildites.lv/images/ig6btm82jb7r2xqq7saz.png [/img] Memristora simbols
Nu jau memristors tiek atzīts kā ceturtais elektrisko shēmu pamatelements (kā zināms, rezistors, kondensators un induktors ir pārējie trīs pamatelementi), kas var tikt aprakstīts izmantojot divus vienādojumus – kvazistatisko un dinamisko. Nelielu ieskatu sniedz sekojošā ilustrācija:
[img]https://bildites.lv/images/7ibmjpockk9s7bkhe9pl.jpg [/img] Memristors tiek formāli definēts kā divu izvadu elements, kurā magnētiskā plūsma Φm starp izvadiem ir elektriskā lādiņa
qdaudzums, kas izvadīts caur memristoru, funkcija. Katru memristoru raksturo tā memristances funkcija, kas apraksta lādiņa-atkarīgo magnētiskās plūsmas izmaiņas proporciju ar elektrisko lādiņu. 
[img]https://upload.wikimedia.org/math/f/d/7/fd7e4cfb09b23627eaf176f5090989d5.png [/img] Lai vai kā, ja nu kādu tas interesē sīkāk, interesenti var rakstīt un prasīt komentāros,
pmvai apmeklēt šo lapu. Kā skaidroja iepriekšminētais prof. Viljams, memristora īpašības ir atkarīgas no laika – tā stāvokļa mainīgais lielums atkarīgs no ierīces iepriekšējās vēstures. Š o īpašību dēļ, memristora raksturojošā strāvas-sprieguma līkne ir izstiepta histerēzes cilpa. Tā kā strāvai un spriegumam jābūt vienlaicīgi pieslēgtiem, ierīce nevar uzglabāt lādiņu vai enerģiju, bet tā var uzglabāt informāciju. “Š ī ir atslēga un pamats, lai būtu iespējams izveidot jauna veida elektoshēmas,” piebilda profesors Viljams.
[img]https://bildites.lv/images/dw3jc5k8im7b1ka0ckvq.jpg [/img] Memristora strāvas-sprieguma raksturlīkne
Memristori pievienojas jau zināmajiem LCR (induktors, kondensators un pretestība) elementiem kā pamatelements, tādēļ, ka nekādā kombinācijā LCR shēmas elementi nevar tikt salikti kopā, lai iegūtu ekvivalentu shēmu, kas sniedz memristora raksturīgo strāvas-sprieguma līkni.
“Š ie četri pamatelementi (L, C, R un memristors) veido pilnīgu funkciju kopumu, kas var tikt izmantots, lai sintizētu daudz un dažādas funkcijas elektriskajām shēmām,” skaidro Viljams. Shēmu rasētājiem nācās veidot shēmas bez memristoriem, bet tam bija nepieciešami daudzi tranzistori. – “Nepieciešams izveidot shēmu no 15 tranzistoriem un 3 kondensatoriem, lai tā varētu līdzināties vienam memristoram,” viņš piebilda.
Profesors skaidroja, ka ar memristoriem elektriskās shēmas var tikt krietni vienkāršotas – galvenokārt ievērojami samazinot tranzistoru skaitu.
“Tas ir interesants veids kā pavirzīt uz priekšu
Mūra likumu,” viņš liecināja, “nepalielinot funkcionalitāti, izveidojot mazākus tranzistorus, bet gan iegūstot to pašu funkcionalitāti, izmantojot mazāk tranzistorus, lai sasniegtu tos pašus rezultātus.” “Mēs cenšamies panākt, lai pastāvīgi padarītu memristorus mazākus un mazākus, ilgi pēc tam, kad cilvēki būs pārtraukuši samazināt CMOS,” teica prof. Viljams. “Mēs domājam, ka var izveidot ļoti spējīgas mikroshēmas, izmantojot, piemēram, 45nm CMOS tehnoloģijas, bet tad, uzvietojot, iespējams, pat 5nm memristorus pa virsu tām – ļoti interesantu kombināciju gan skaitļošanā, gan datu uzglabāšanā.”
Un noslēgumā – paša profesora Viljamsa skaidrojums par memristoru uzbūvi un darbības principu angļu valodā:
[youtube]
https://www.youtube.com/watch?v=rvA5r4LtVnc [/youtube]_______
Par to CPU un RAM apvienošanu – tas, protams, domāts tālākā nākotnē; bet tie >100 000 cikli domāti, vairāk salīdzinot tieši ar FLASH atmiņām. Piemēram, šobrīd reālāk būtu aizstāt procesorus un RAM tieši mobilajās ierīcēs, kur r/w ciklu daudzums nav tik liels kā, piemēram, PC. Bet te vēl var paklausīties, ko saka Dmitrijs par CMOS un memristoru apvienošanu (kaut gan varbūt viņu viņa dzimtajā valodā būtu vieglāk uztvert…) :
[youtube]
https://www.youtube.com/watch?v=4E4oq4wy2Uo [/youtube]Vēl viena interesanta lieta – memristoru “spēks” ir to apgrieztajā proporcijā shēmas izmēram. Respektīvi – jo mazāka shēma, jo lielāka memristence un jaudīgāks memristors.
Prfoessor35, manuprāt Tavs titula brālis tīri skaidri izskaidroja memristoru darbību ar titāna dioksīdu… Lai vai kā, šo varbūt būs vieglāk uztvert:
[img]https://www.blogcdn.com/www.engadget.com/media/2009/07/090713-memristors-01.jpg [/img]
Tiek skatīts 1 ieraksts (no 10 kopumā)
- Jums ir jāpieslēdzas sistēmai, lai varētu komentēt šo tēmu.
Jaunākais portālā
Apskati
