Полупроводниковая память компьютеров

  • Полупроводниковая память компьютеров    Первый этап внедрения интегральной элементной базы в средства вычислительной техники коснулся, главным образом, схемотехники центрального процессора — его устройства управления и АЛУ. Но вскоре появилась возможность проектировать на аналогичной элементной базе и устройства оперативной памяти.

    Начиная с 1950-х годов доминирующее положение в конструкциях оперативных запоминающих устройств занимали кольцевые сердечники из ферромагнитного материала. К началу 1960-х годов диаметр таких сердечников уменьшился до 1/17 дюйма (примерно, 1.5 мм). Из ферритовых сердечников монтировались матрицы, прошитые в обоих направлениях проводниками. Каждый сердечник пронизывался двумя проводниками, проложенными перпендикулярно друг другу. Материал сердечников характеризовался значительной остаточной намагниченностью, и если сердечник намагничивался в одном направлении, то считалось, что в нем хранится код 1, а если в другом — код 0. Хотя время записи/считывания в наиболее совершенных устройствах составляло порядка 1 мкс, что примерно соответствовало динамическим возможностям первых интегральных микросхем, дальнейшее их совершенствование ограничивалось самим физическим принципом работы. К тому же с технологической точки зрения эти устройства были довольно сложными в производстве, а значит и дорогими.

    Кризис разрешился в 1970 году, когда фирма Fairchild изготовила первую интегральную микросхему памяти приемлемого объема. Эта микросхема при размерах, сравнимых с размерами ферритового сердечника, могла хранить 256 бит информации, причем, считывание происходило без разрушения запомненной информации, что также выгодно отличало новый модуль от прежних устройств. Время считывания было примерно 70 нсек, но хотя по техническим характеристикам новая элементная база не шла ни в какое сравнение с традиционной, стоимость ее в пересчете на бит хранимой информации на первых порах была несколько выше, чем у устройств на ферритовых сердечниках.

    По мере совершенствования технологии, которое шло как по пути повышения технических характеристик, так и по пути повышения относительного выхода годных изделий, цена полупроводниковой памяти непрерывно падала. В 1974 году; наконец, она сравнялась с ценой ферритовой памяти (речь идет о цене устройства, соотнесенной с объемом хранимой информации, т.е. цене за 1 бит хранения). Далее стремительное развитие технологии продолжалось по пути снижения стоимости изделий и повышения плотности "упаковки" запоминающих ячеек в чипе. Это привело к тому, что уже через несколько лет мини-компьютеры, оснащенные полупроводниковой памятью, догнали по объему хранимых данных большие машины прежних лет выпуска, имея при этом в десятки, а то и в сотни раз меньшие размеры. Развитие технологий производства элементной базы памяти вместе с развитием элементной базы построения процессоров, привело к тому, что в течение десятилетия произошел настоящий переворот в сфере применения компьютеров. Компьютер превратился в такой же предмет индивидуального спроса, как телевизор или автомобиль. Хотя массивные, дорогие вычислительные комплексы все же остаются деталью современного информационного "пейзажа", их количество как в чисто предметном, так и в стоимостном выражении не идет ни в какое сравнение с компьютерами нового класса — персональными, т.е. предназначенными для индивидуального пользования.

    Начиная с 1970 года технология производства полупроводниковой памяти пережила смену 10 поколений: сначала 1 Кбит в корпусе, затем 4 Кбит, 16 Кбит, и, наконец, недавно появилось сообщение о выпуске микросхем с объемом памяти 256 Мбит (1 Кбит = 210 бит, 1 Мбит = 220 бит). Каждое очередное поколение имело повышенную в 4 раза емкость, и при этом соответственно снижалась стоимость в пересчете на бит и несколько повышалось быстродействие.

    Тэги: Память, устройство, компьютер