現代の非機械的記憶

これで、特定の種類のデジタルストレージデバイスの調査に進むことができます。まず、可動部品を必要としない技術のいくつかを探求したいと思います。これらは、おそらく最新のテクノロジーではありませんが、将来的には可動部品テクノロジーに取って代わる可能性があります。

非常に単純なタイプの電子メモリは、双安定マルチバイブレータです。 1ビットのデータを保存できるため、揮発性（メモリを維持するために電力が必要）であり、非常に高速です。 Dラッチは、メモリ使用量の双安定マルチバイブレータの最も単純な実装であり、D入力はデータの「書き込み」入力として機能し、Q出力は「読み取り」出力として機能し、イネーブル入力は読み取り/書き込みとして機能します。制御線：

1ビット以上のストレージが必要な場合（おそらくそうします）、読み取り元または読み取り元のセットを選択的にアドレス指定できる、ある種の配列に配置された多くのラッチを用意する必要があります。に書き込みます。トライステートバッファのペアを使用して、データ書き込み入力とデータ読み取り出力の両方を共通のデータバスラインに接続し、これらのバッファがQ出力をデータライン（READ）に接続するか、D入力をに接続できるようにします。データライン（WRITE）、または両方のバッファをHigh-Z状態に維持して、DとQをデータラインから切断します（アドレス指定されていないモード）。 1つのメモリ「セル」は、内部的には次のようになります。

アドレスイネーブル入力が0の場合、両方のトライステートバッファがハイZモードになり、ラッチがデータ入力/出力（バス）ラインから切断されます。アドレスイネーブル入力がアクティブな場合（1）にのみ、ラッチがデータバスに接続されます。もちろん、すべてのラッチ回路は、1-of-n出力デコーダーからの異なる「アドレスイネーブル」（AE）入力ラインで有効になります。

上記の回路では、16個のメモリセルがデコーダに入力された4ビットのバイナリコードで個別にアドレス指定されています。セルがアドレス指定されていない場合、そのセルは内部トライステートバッファによって1ビットデータバスから切断されます。その結果、データはそのセルとの間でバスを介して読み書きできません。データバスを介してアクセスできるのは、4ビットデコーダ入力によってアドレス指定されたセル回路のみです。

この単純なメモリ回路は、ランダムアクセスで揮発性です。技術的には、スタティックRAM として知られています。 。その総メモリ容量は16ビットです。 16個のアドレスが含まれ、1ビット幅のデータバスがあるため、16 x1ビットのスタティックRAM回路として指定されます。ご覧のとおり、実用的なスタティックRAM回路を構築するには、信じられないほどの数のゲート（およびゲートごとに複数のトランジスタ！）が必要です。これにより、スタティックRAMは比較的低密度のデバイスになり、単位ICチップスペースあたりの他のほとんどのタイプのRAMテクノロジよりも容量が少なくなります。各セル回路は一定量の電力を消費するため、多数のセルの全体的な消費電力は非常に高くなる可能性があります。パーソナルコンピュータの初期のスタティックRAMバンクは、かなりの電力を消費し、大量の熱も発生していました。 CMOS ICテクノロジーにより、スタティックRAM回路の特定の消費電力を削減することが可能になりましたが、ストレージ密度の低さは依然として問題です。

これに対処するために、エンジニアは、バイナリデータを保存する手段として、双安定マルチバイブレータの代わりにコンデンサを使用しました。小さなコンデンサはメモリセルとして機能し、充電（1の書き込み）、放電（0の書き込み）、または読み取りのためにデータバスに接続するための単一のMOSFETトランジスタを備えています。残念ながら、このような小さなコンデンサの静電容量は非常に小さく、その電荷は回路のインピーダンスを介して非常に急速に「漏れる」傾向があります。この傾向に対抗するために、エンジニアはRAMメモリチップの内部に回路を設計し、定期的にすべてのセルを読み取り、必要に応じてコンデンサを再充電（または「リフレッシュ」）します。これにより回路が複雑になりましたが、マルチバイブレータで構築されたRAMよりもはるかに少ないコンポーネントで済みます。彼らはこのタイプのメモリ回路をダイナミックRAM と呼んでいました。 、定期的な更新が必要なため。

ICチップ製造の最近の進歩により、フラッシュが導入されました。 メモリ。ダイナミックRAMのような容量性ストレージの原理で動作しますが、コンデンサ自体としてMOSFETの絶縁ゲートを使用します。

トランジスタ（特にMOSFET）が登場する前は、エンジニアは真空管で構成されたゲートを備えたデジタル回路を実装する必要がありました。ご想像のとおり、トランジスタと比較して真空管のサイズと消費電力が非常に大きいため、スタティックRAMやダイナミックRAMなどのメモリ回路は実際には不可能でした。可動部品を使用せずにデジタルデータを保存するための、他のかなり独創的な技術が開発されました。