현대 비기계적 메모리

이제 특정 유형의 디지털 저장 장치를 연구할 수 있습니다. 먼저 움직이는 부품이 필요하지 않은 몇 가지 기술을 살펴보고 싶습니다. 미래에 움직이는 부품 기술을 대체할 가능성이 높지만 이러한 기술이 의심되는 것처럼 반드시 최신 기술은 아닙니다.

매우 간단한 유형의 전자 메모리는 쌍안정 멀티바이브레이터입니다. 단일 비트의 데이터를 저장할 수 있으며 휘발성(메모리를 유지하려면 전원이 필요함)이며 매우 빠릅니다. D-래치는 아마도 메모리 사용을 위한 쌍안정 멀티바이브레이터의 가장 간단한 구현일 것입니다. D 입력은 데이터 "쓰기" 입력, Q 출력은 "읽기" 출력, 활성화 입력은 읽기/쓰기 역할을 합니다. 제어 라인:

1비트 이상의 저장 공간을 원하면(그리고 아마도 그렇게 할 것입니다), 우리가 읽고 있는 하나(또는 어떤 세트)를 선택적으로 지정할 수 있는 일종의 배열에 배열된 많은 래치를 가져야 합니다. 에 쓰기. 한 쌍의 3상태 버퍼를 사용하여 데이터 쓰기 입력과 데이터 읽기 출력을 모두 공통 데이터 버스 라인에 연결할 수 있으며 이러한 버퍼가 Q 출력을 데이터 라인(READ)에 연결하고 D 입력을 데이터 라인(WRITE)을 제거하거나 두 버퍼를 High-Z 상태로 유지하여 데이터 라인에서 D와 Q의 연결을 끊습니다(어드레싱되지 않은 모드). 하나의 메모리 "셀"은 내부적으로 다음과 같습니다.

어드레스 인에이블 입력이 0일 때, 두 3상태 버퍼는 모두 high-Z 모드에 놓이고, 래치는 데이터 입/출력(버스) 라인에서 분리됩니다. 주소 활성화 입력이 활성화된 경우(1)에만 래치가 데이터 버스에 연결됩니다. 물론 모든 래치 회로는 1/n 출력 디코더에서 나오는 다른 "주소 활성화"(AE) 입력 라인으로 활성화됩니다.

위의 회로에서 16개의 메모리 셀은 디코더에 입력된 4비트 바이너리 코드로 개별적으로 지정됩니다. 셀에 주소가 지정되지 않으면 내부 3상태 버퍼에 의해 1비트 데이터 버스에서 연결이 끊어집니다. 결과적으로 데이터는 버스를 통해 해당 셀에 쓰거나 읽을 수 없습니다. 4비트 디코더 입력으로 지정된 셀 회로만 데이터 버스를 통해 액세스할 수 있습니다.

이 간단한 메모리 회로는 랜덤 액세스 및 휘발성입니다. 기술적으로는 정적 RAM이라고 합니다. . 총 메모리 용량은 16비트입니다. 16개의 주소를 포함하고 1비트 폭의 데이터 버스를 가지므로 16 x 1비트 정적 RAM 회로로 지정됩니다. 보시다시피 실용적인 정적 RAM 회로를 구성하려면 엄청난 수의 게이트(및 게이트당 여러 트랜지스터)가 필요합니다. 이것은 정적 RAM을 단위 IC 칩 공간당 대부분의 다른 유형의 RAM 기술보다 적은 용량으로 비교적 저밀도 장치로 만듭니다. 각 셀 회로는 일정량의 전력을 소비하기 때문에 대규모 셀 어레이의 전체 전력 소비는 상당히 높을 수 있습니다. 개인용 컴퓨터의 초기 정적 RAM 뱅크는 상당한 양의 전력을 소비하고 많은 열도 발생했습니다. CMOS IC 기술을 통해 정적 RAM 회로의 특정 전력 소비를 낮출 수 있었지만 낮은 저장 밀도는 여전히 문제입니다.

이 문제를 해결하기 위해 엔지니어는 이진 데이터를 저장하는 수단으로 쌍안정 멀티바이브레이터 대신 커패시터를 사용했습니다. 작은 커패시터는 충전(1 쓰기), 방전(0 쓰기) 또는 읽기를 위해 데이터 버스에 연결하기 위한 단일 MOSFET 트랜지스터로 완성된 메모리 셀 역할을 할 수 있습니다. 불행히도, 이러한 작은 커패시터는 커패시턴스가 매우 작으며 전하가 모든 회로 임피던스를 통해 매우 빠르게 "누출"되는 경향이 있습니다. 이러한 경향에 맞서기 위해 엔지니어들은 주기적으로 모든 셀을 읽고 필요에 따라 커패시터를 재충전(또는 "새로 고침")하는 RAM 메모리 칩 내부의 회로를 설계했습니다. 이것은 회로의 복잡성을 더했지만 여전히 멀티바이브레이터로 구성된 RAM보다 훨씬 적은 부품이 필요했습니다. 그들은 이러한 유형의 메모리 회로를 동적 RAM이라고 불렀습니다. , 주기적인 새로 고침이 필요하기 때문입니다.

IC 칩 제조의 최근 발전으로 인해 플래시가 도입되었습니다. 동적 RAM과 같은 용량성 저장 원리로 작동하지만 MOSFET의 절연 게이트를 커패시터 자체로 사용하는 메모리입니다.

트랜지스터(특히 MOSFET)가 출현하기 전에 엔지니어는 진공관으로 구성된 게이트로 디지털 회로를 구현해야 했습니다. 상상할 수 있듯이 진공관의 엄청난 비교 크기와 트랜지스터에 비해 전력 소비는 정적 및 동적 RAM과 같은 메모리 회로를 실용적으로 불가능하게 만들었습니다. 움직이는 부품을 사용하지 않고 디지털 데이터를 저장하는 다소 독창적인 다른 기술이 개발되었습니다.