Машинная память - часть 5
.RU

Машинная память - часть 5

В настоящее время существует два типа магнитной запоминающей среды на подвижных доменах: тонкие магнитные пленки с плоскими магнитными доменами (ПМД) и магнитные (или аморфные) пленки с цилиндрическими магнитными доменами (ЦМД).

Полупроводниковые устройства памяти

Элементы полупроводникоывх интегральных схем

В настоящее время разработаны различные виды машинной памяти. Одни конструктивно-технологически хорошо развиты, другие находятся на стадии снятия с производства. Появляются и новые типы машинной памяти, такие, как акустическая, магнитоэлектронная, электронно-оптическая, некоторые из них уже входят в стадию промышленной эксплуатации, например память на цилиндрических магнитных доменах.

Однако основным видом машинной памяти по совокупности признаков в настоящее время является полупроводниковая память на интегральных схемах (ИС).

Это объясняется рядом причин.

По универсальности применения и удобству подключения полупроводниковые ИС нельзя сравнить ни с какими другими ячейками памяти. Немаловажно и то, что полупроводниковая технология имеет в своем арсенале достаточно средств для перевода на интегральную основу любых известных схемотехнических решений и создания новых схем.

В конструктивном отношении полупроводниковые ИС представляют собой полупроводниковый кристалл, в объеме или на поверхности которого сосредоточены изолированные друг от друга элементы, соединенные согласно электрической схеме. Обычно каждому элементу схемы соответствует локальная область материала, свойства и характеристики которой обеспечивают выполнение определенных функций. Основу составляет транзисторная структура, которая является базовой для реализации всех входящих в схему активных и пассивных элементов.

Для построения полупроводниковых ЗУ используются ИС на биполярных транзисторах и на полевых транзисторах со структурой металл - диэлектрик - полупроводник (МДП-транзисторы).

В настоящее время четко обозначились два направления: в ИС на полевых транзисторах стремятся достичь максимальных степеней интеграции при умеренном быстродействии и малой потребляемой мощностью, тогда как на биполярных транзисторах строятся сверхскоростные ИС, которые можно было использовать как элементную базу сверхбыстродействующих ЭВМ.

Скорость переключения биполярного транзистора из одного состояния в другое , а значит и быстродействие ЗУ, определяется как параметрами самого прибора, так и схемой его включения. Практическая скорость срабатывания современных серийных элементов на биполярных транзисторах составляет 10-9 - 10-8 с. Минимальное время переключения определяется временем, в течение которого носители заряда проходят через базу транзистора бьлагодаря процессу диффузии.

В настоящее время наиболее распространенным материалом транзисторов является кремний. Подвижность электронов в кремнии ~ 0,1м2 /(В*с). Наиболее перспективный материал для изготовления биполярных транзисторов ближайшего будущего - арсенид галлия (GaAs) - обладает подвижностью электронов около 1 м2 /(В*с).

Полевые транзисторы имеют некоторое преимущество перед биполярными приборами. Они обладают высоким входным сопротивлением и могут работать при больших напряжениях на входе. Кроме того, управляемый ток в полевом транзисторе - это ток основных носителей заряда, который гораздо лучше реагирует на быстрые внешние сигналы.

Различные типы полевых транзисторов отличаются друг от друга принципом действия затвора. Существуют транзисторы, в которых роль затвора играют контакт металл-полупроводник, структура металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) и т.д.

Характерной особенностью МДП-транзисторов является чрезвычайно высокое сопротивление между электродами. Это позволяет использовать электроды транзистора в качестве емкостных накопительных элементов, потенциал которых сохраняется на определенном уровне в течение продолжительного времени после отключения внешнего источника. Практическая скорость срабатывания МДП-ячейки составляет 5*10-9 с.

Элемент памяти - триггер. Транзисторы и логические схемы на их основе сами по себе элементами памяти быть не могут, так как после прекращения действия входного импульса сразу возвращаются в исходное состояние.

Для элемента памяти нужно устройство, которое под действием входного сигнала могло бы переключаться из состояния 0 в состояние 1 и обратно и при этом после прекращения действия входного импульса запомнило бы свое состояние и могло находиться в нем неопределенно долго (до прихода следующего переключающего входного сигнала). Такие электронные схемы, имеющие два равнозначных варианта устойчивых значений, называют бистабильными ячейками или триггерами.

Так как входной сигнал кратковременный, а устойчивое состояние триггера сохраняется как угодно долго (при условии, что не происходит отключения питания схемы), то триггер тем самым выполняет логическую функцию запоминания.

Запоминающие элементы на ТТЛ-схемах (транзисторно-транзисторная логика на биполярных транзисторах) хорошо приспособлена к технологии больших интегральных схем (БИС). Их преимущество - высокая степень интеграции. ТТЛ-элементы могут быть совмещены с элементами, построенными на транзисторных переключателях тока.

Функциональные биполярные приборы в ИС памяти. Подавляющее большинство биполярных ИС памяти строится на приборах, функционально более сложных, чем традиционный транзистор.

Основу ИС памяти на ТТЛ-схемах составляют многоэмиттерные транзисторы. В первом приближении многоэмиттерный транзистор (МЭТ) можно рассматривать как совокупность отдельных транзисторов соединенных базами и коллекторами.

Очень часто транзистор сочетают с диодом Шотки. Диод Шотки в интегральном исполнении представляет собой контакт полупроводник (n-типа) - металл, на котором образуется так называемый барьер Шотки. Транзистор с барьером Шотки характеризуется большим коэффициентом усиления, малым инверсным коэффициентом передачи и значительным быстродействием.

Широкое распространение в логических и запоминающий устройствах получили интегральные схемы инжекционного типа. Их особенность - совместимость с технологией биполярных транзисторов, простота топологии и высокая плотность упаковки. На элементах инжекционной логики (И2 Л) можно создавать компактные бистабильные триггерные схемы, а для повышения быстродействия в качестве коллекторов - использовать диоды Шотки.

Элементы памяти на МДП-транзисторах. Запоминающие элементы на биполярных и МДП-транзисторах обладают тем существенным недостатком, что даже кратковременное отключение питания приводит к разрушению записанной информации. Это затрудняет построение надежных полупроводниковых устройств памяти с электрической перезаписью информации. Поэтому большое значение приобретают бистабильные МДП-структуры, позволяющие создавать запоминающие элементы с электрической перезаписью и не разрушаемой при отключении питания информацией.

Принцип действия бистабильных МДП-транзисторов заключается в создании в слое диэлектрика объемного заряда, изменяющего пороговое напряжение. Этот заряд в диэлектрике может достаточно долго храниться при отсутствии на электродах транзистора напряжения. Для локализации заряда в структуре может быть использована граница раздела двух диэлектриков или созданный в диэлектрике специальный плавающий затвор. Бистабильным элементом первого типа является транзистор со структурой металл-нитрид-оксид-полупроводник (МНОП). В основе работы МНОП-транзистора лежит накопление заряда на границе нитридного и оксидного слоев, что является результатом неодинаковых токов проводимости в том и другом слоях. Другой тип бистабильных МДП-транзисторов - это транзисторы с однослойным диэлектриком, внутри которого на небольшом расстоянии от поверхности расположен не имеющий внешнего вывода "плавающий" затвор. Информация хранится в виде заряда на изолированном затворе. Для стирания информации необходимо зарядить затвор - удалить инжекционный заряд.

Статические запоминающие элементы обычно строятся на основе триггеров. Они не требуют регенерации информации, могут неограниченно долго хранить ее при включенном питании и обладают высоким быстродействием. Их недостатки - достаточно большое постоянное потребление энергии и значительное количество приборов для построение ЗУ.

В схемах на МДП-транзисторах с каналами одного типа в режиме хранения информации практически полностью отсутствует потребление мощности (измеряется нановаттами). Существенное потребление мощности происходит только в режиме переключения.

Динамические запоминающие элементы. МДП-ячейки обычно используют в качестве основы для создания динамических систем памяти.

Информация хранится здесь в виде заряда на конденсаторе, включенном между электродом информационного МДП-транзистора и общей точкой схемы. В качестве такого запоминающего конденсатора используется емкость затвора информационного транзистора и включенные параллельно ей соответствующие паразитные емкости.

Поскольку всегда имеется некоторая утечка заряда конденсатора, необходимо периодическое восстановление специальными восстанавливающими импульсами. Отсюда и название - динамическая память.

Существует несколько вариантов построения динамической памяти. Они различаются между собой количеством транзисторов, числом и функциональным назначением информационных шин, последовательностью и характеристиками тактовых импульсов и, как следствие, быстродействием, потребляемой мощностью и площадью, занимаемой на кристалле.


metodicheskie-rekomendacii-i-plani-seminarskih-zanyatij-raskrivayut-soderzhanie-elektivnogo-kursa-chelovek-v-filosofii-i-kulture.html
metodicheskie-rekomendacii-irkutsk-1983.html
metodicheskie-rekomendacii-k-prepodavaniyu-fiziki-v-10-11-klassah-2004.html
metodicheskie-rekomendacii-k-seminarskim-zanyatiyam-po-napravleniyu-filosofskie-problemi-estestvoznaniya-i-matematiki.html
metodicheskie-rekomendacii-k-vipolneniyu-kursovih-rabot-po-grazhdanskomu-pravu.html
metodicheskie-rekomendacii-kazan-2002-pechataetsya-po-resheniyu-uchebno-metodicheskogo-soveta-instituta-ekonomiki-upravleniya-i-prava-stranica-5.html
  • reading.bystrickaya.ru/konsaltingovaya-firma-termo-inzhiniring.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/test-kak-odna-iz-form-proverki-znanij-uchashihsya.html
  • holiday.bystrickaya.ru/metodika-postroeniya-trenirovochnogo-processa-v-vostochnih-edinoborstvah-anatomo-fiziologicheskie-i-psihologicheskie-osobennosti-detej-srednego-shkolnogo-vozrasta-vivodi-po-iglave.html
  • learn.bystrickaya.ru/glava-16-onemevshij-v-okruzhenii-komforta-nikolas-sheffner-blyudce-polnoe-sekretov-odisseya-pink-flojd-izdatelstvo.html
  • uchit.bystrickaya.ru/teoriya-i-praktika.html
  • tasks.bystrickaya.ru/38-soderzhanie-psihologo-pedagogicheskoj-raboti-po-osvoeniyu-obrazovatelnoj-oblasti.html
  • credit.bystrickaya.ru/poezdka-na-dneprovskie-porogi-i-na-zaporozhe.html
  • college.bystrickaya.ru/-4-lyubov-brak-semya-filosofiya.html
  • znanie.bystrickaya.ru/5-obrazovatelnie-tehnologii-rabochaya-programma-disciplini-materialovedenie-i-tehnologii-konstrukcionnih-materialov.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/primernaya-tematika-referativno-issledovatelskih-rabot-filosofiya.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/uchebno-metodicheskij-kompleks-disciplini-obshaya-i-specialnaya-gigiena-naimenovanie-disciplini.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/russkaya-filologiya-23.html
  • letter.bystrickaya.ru/metodologiya-ocenki-kachestva-uchetnoj-informacii.html
  • uchenik.bystrickaya.ru/boldinskaya-osen-v-tvorchestve-as-pushkina.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/razdel-9-nauchnoe-obespechenie-ekonomicheskogo-razvitiya-ribnogo-hozyajstva-v-period-2010-2014-gg.html
  • control.bystrickaya.ru/ctatistika-chast-2.html
  • pisat.bystrickaya.ru/temi-teoreticheskoj-chasti-vibirayutsya-studentom-iz-sootvetstvuyushih-variantov-vibiraetsya-odin-varianti-kontrolnih-rabot.html
  • exam.bystrickaya.ru/viii-pravila-provedeniya-konkursov-resheniem-prezidiuma-rkf.html
  • turn.bystrickaya.ru/otkritie-pervenstva-i-turniri-sredi-shkolnikov-na-prizi-yuzhnogo-okruzhnogo-upravleniya-obrazovaniya.html
  • teacher.bystrickaya.ru/glava-5-prakticheskie-voprosi-obrabotki-navoza-i-komposta-prakticheskie-voprosi-obrabotki-navoza-i-komposta-46.html
  • spur.bystrickaya.ru/lets-relax-gosudarstvo-v-yugo-vostochnoj-azii-na-severe-i-zapade-granichit-s-birmoj-myanma-na-severo-vostoke.html
  • studies.bystrickaya.ru/audit-sebestoimosti-chast-5.html
  • school.bystrickaya.ru/aleksandr-nevskij-voin-politik-diplomat.html
  • bukva.bystrickaya.ru/pravitelstvo-rossijskoj-federacii-postanovlenie-ot-10-avgusta-1998-g-n-919-o-federalnoj-celevoj-programme-mirovoj-okean-stranica-10.html
  • crib.bystrickaya.ru/kn-jrme-ataui-aindar-lppes-sheberlk-sinipti-tairibi.html
  • knigi.bystrickaya.ru/soglashenie-po-subsidiyam-i-kompensacionnim-meram-stranica-4.html
  • assessments.bystrickaya.ru/bitovaya-radioapparatura-brodskij-stranica-2.html
  • school.bystrickaya.ru/grazhdanskoe-nasledstvennoe-i-pravo-sobstvennosti-po-sudebnikam-1497-i-1550-gg-razlichiya-etih-sudebnikov-v-drugih-otraslyah-prava-krome-grazhdanskogo-nasledstvennogo-i-prava-sobstvennosti-chast-5.html
  • assessments.bystrickaya.ru/doklad-mbdou-detskogo-sada-solnishko.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/v-no-razvertivaetsya-eta-intuiciya-imenno-tak-kak-vi-opisali-dvizhenie-vladislav-lebedko.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/novoe-obshestvo-i-m-kaspe-aspirantka-rggu-konflikt-uchitelej.html
  • reading.bystrickaya.ru/metodicheskie-rekomendacii-13-preduprezhdenie-14-mediko-biologicheskie-i-paraklinicheskie-disciplini-16-anatomiya-cheloveka-16-stranica-13.html
  • letter.bystrickaya.ru/nezavisimaya-gazeta-moskva-n041-232009-sarkisov-konstantin-epoha-sozidatelnogo-razrusheniya.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/nezavershennij-traktat-rossiya-i-zapad-stranica-2.html
  • gramota.bystrickaya.ru/zadachi-na-rabotu-tematicheskoe-planirovanie-malm-doshanov-m-g-uchitel-doshanov-m-g.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.