كاربردهاي ممريستور و تاثير آن در آينده (1)
دیگر همه مي‌دانیم که ایده ممریستور در دهه هفتاد مطرح شده و سال 2008 نیز در مرکز تحقیقات اچ‌پي به مرحله عمل رسيده است؛ عنصر غیر فعال دو سری که مانند مقاومت، خازن و سلف (سیم پیچ) به عنوان عنصر پایه در مدارات الکتریکی مطرح شده است و سرنوشتی همچون ترانزیستور در انتظار آن است. نکته جالب اين‌که اگر خود را در چند سال آینده تصور کنیم و به گذشته هم نگاهی بیاندازیم، شاید از این همه هیجان و ابراز شگفتی خود، شگفت زده شویم. اما باور کنید، هم اکنون چیزی بیش از اختراع ترانزیستور در حال روی دادن است. ترانزیستور، با همه انقلابی بودنش، یک عنصر پایه دوسر غیر فعال به حساب نمي‌آید و در ترکیب با عناصر پایه‌ای که در بالا به آنها اشاره شد، تغییرات وسیعي در زندگی بشر پدید آورد. اما اکنون با یک انقلاب تمام عیار مواجه هستیم که خود عنصری پایه در مدارات محسوب شده و اختراع (یا کشف) آن مي‌تواند به منزله اختراع (یا کشف) یک حرف جدید در الفبای یک زبان به شمار آید. به همین دلیل، تمام دانش مهندسی برق با استفاده از حروف قبل و این حرف جدید، قابل بازنویسی است.با اين اوصاف، باید گفت که در آیند‌ه‌ای نه چندان دور، مهندسان برق و کامپیوتر باید آنچه را که تاکنون خواند‌ه‌اند، به‌طوکلی مورد تجدید نظر قرار داده و خود را آماده ورود به دنیای جدید کنند. مؤلفان کتاب‌های درسی دانشگاهی و اساتید مختلف نیز به آرامي خود را آماده دنیای نوين مهندسی برق با اين المان جدید مي‌کنند.اما این همه جار و جنجال برای چیست؟ واقعاً چه چیزی در پس اختراع ممریستور نهفته است؟ ممریستور به چه درد مي‌خورد؟ و چه تأثیری در آینده خواهد گذاشت؟
به احتمال، تاکنون درباره ممریستور، فايده‌ها و تاریخچه ساخت آن و این‌که عنصر چهارم پایه مدارات الکترونیکی است، بسیار شنیده‌اید، اما درباره موارد کاربردي آن در آینده کم مي‌دانید. با گشتی در اینترنت نیز به سادگی مي‌توان دریافت که میزان اسناد و اطلاعات موجود در زمینه کاربرد‌های ممریستور، بسیار کمتر از تاریخچه و چگونگی اختراع آن توسط اچ‌پي است. به طور كلي، کاربرد‌های ممریستور را مي‌توان به دو بخش تقسیم کرد: بخش اول، کاربرد مستقیم ممریستور در مدارات دیجیتال و جایگزینی آن به عنوان عنصر مهمي از مدارات دیجیتال و حذف انواع گیت‌‌ها و اتصال‌ها است. در این حالت، کوچکی، سرعت بالا و انرژی مصرفی کم آن مورد توجه قرار مي‌گيرد. بخش دوم کاربرد ممریستور، استفاده از آن در مدارات جدید و معماری‌‌های جدید و انقلابی است که به شدت آینده سیستم‌‌های الکترونیکی را تحت‌تأثیر قرار داده و دانشی جدید را پدید خواهد آورد. در این حالت، علاوه بر قابلیت‌‌های کوچک، سرعت بالا و انرژی مصرفی کم، خصوصیات ذاتی ممریستور و شباهت آن با سیناپس‌‌ها نقش پررنگ‌تری دارد و مدارات منطقی و الکترونیکی را کاملاً متحول خواهد کرد.
در عوض، کامپیوتر‌های مبتنی بر ممریستور با قطع برق، اطلاعات خود را از دست نخواهند داد و به میزان قابل توجهی در زمان و انرژی صرفه جویی مي‌کنند. به همین دلیل، شاید روزی بتوان کامپیوتر خود را مانند یک لامپ روشن کرد. به علاوه، استفاده از ممریستور در دستگاه‌‌هایی مانند کامپیوتر‌های همراه، گوشی‌‌های موبایل، پخش‌کننده‌‌های همراه، دستگاه‌‌های بازی و... در زمینه افزایش عمر باتری و کاهش مصرف انرژی تأثیر به‌سزایی خواهد داشت. این در حالی است که ممریستور‌ها بسیار سریع‌تر از فناوريDRAM هستند و از نظر اندازه نیز کاملاً نسبت به آن برتري دارند. برای واضح شدن موضوع، بهتر است بدانید که نمونه اولیه ساخته شده توسط اچ‌پي، صدگیگابیت در سانتی متر مربع گنجايش دارد، در حالی که فناوري‌‌های کنونی حافظه‌‌های فلش دارای تراکم حداکثر شانزده گیگابیت در سانتی متر مربع هستند.
با این حال، اچ‌پي عنوان کرده که توانایی بهبود در ساختار موجود و ایجاد تراکم يک ترابیت در سانتی‌متر مربع را نیز دارد. به تمام شگفتی‌‌های بالا، این را هم بیافزایید که ممریستور‌ها، علاوه بر امکان ذخیره‌سازی صفر و يک در دنیای دیجیتال، با توجه به ماهیت آنالوگ خود، مي‌توانند حالات بی‌شماری را ذخیره کنند. با فرض این‌که یک ممریستور توانایی ذخیره سازی 256 حالت مختلف را داشته باشد، توانایی ذخیره‌سازی سیستم‌‌های ما با دو به توان هشت برابر بیشتر مي‌شود.
فناوري‌‌هایی که مي‌توان گفت در آینده توسط واحد‌های پردازش سیگنال مبتنی بر ممریستور متحول خواهند شد، سیستم‌‌های ارتباطی از جمله ارتباطات تلفنی، ماهواره‌ای، شبکه‌‌های کامپیوتری و شبکه‌‌های بی سیم خواهند بود. همچنین، سیستم‌‌های ضبط صدا و تصویر و امکانات آنها به میزان قابل توجهی متحول شده و سیستم‌‌های تشخیص گفتار و چهره، به شدت پیشرفت خواهند کرد. شکل1 یک پردازشگر سیگنال ساده را با استفاده از ممریستور نشان مي‌دهد.
به علاوه، روش‌‌های محاسبات دیجیتال امروزی، بر پایه گیت‌‌های دیجیتال استوار هستند که خود از ترانزیستور‌ها تشکیل شده‌اند. با توجه به محدودیت‌‌های کوچک‌سازی ترانزیستور‌ها، تداوم قانون مور با مشکل مواجه خواهد شد. در این زمینه، ممریستور‌ها امکان ارائه راه‌حل‌‌های جدیدی را فراهم مي‌کنند. یکی از این راه‌حل‌‌ها، استفاده از ممریستور در فرآیند‌های محاسباتی است که توسط یکی از محققان اچ‌پي مطرح شده است. این روش بر پایه معماری منطق برنامه‌پذیر ایجاد شده و شبیه طراحی‌‌های Reconfigurable computing است. برای استفاده از ممریستور‌ها در محاسبات ریاضی، روش‌‌های دیگری چون ترکیب مدارات دیجیتال و آنالوگ نیز وجود دارد. به‌عنوان مثال، به شکل2 توجه کنید. این سیستم، ترکیبی از ممریستور‌ها را به‌صورت عمودی نشان مي‌دهد که در دو حالت مقاومت بالا و مقاومت پایین (اتصال کوتاه) قرار دارند.
ارسال توسط کاربر محترم سایت : hasantaleb
به احتمال، تاکنون درباره ممریستور، فايده‌ها و تاریخچه ساخت آن و این‌که عنصر چهارم پایه مدارات الکترونیکی است، بسیار شنیده‌اید، اما درباره موارد کاربردي آن در آینده کم مي‌دانید. با گشتی در اینترنت نیز به سادگی مي‌توان دریافت که میزان اسناد و اطلاعات موجود در زمینه کاربرد‌های ممریستور، بسیار کمتر از تاریخچه و چگونگی اختراع آن توسط اچ‌پي است. به طور كلي، کاربرد‌های ممریستور را مي‌توان به دو بخش تقسیم کرد: بخش اول، کاربرد مستقیم ممریستور در مدارات دیجیتال و جایگزینی آن به عنوان عنصر مهمي از مدارات دیجیتال و حذف انواع گیت‌‌ها و اتصال‌ها است. در این حالت، کوچکی، سرعت بالا و انرژی مصرفی کم آن مورد توجه قرار مي‌گيرد. بخش دوم کاربرد ممریستور، استفاده از آن در مدارات جدید و معماری‌‌های جدید و انقلابی است که به شدت آینده سیستم‌‌های الکترونیکی را تحت‌تأثیر قرار داده و دانشی جدید را پدید خواهد آورد. در این حالت، علاوه بر قابلیت‌‌های کوچک، سرعت بالا و انرژی مصرفی کم، خصوصیات ذاتی ممریستور و شباهت آن با سیناپس‌‌ها نقش پررنگ‌تری دارد و مدارات منطقی و الکترونیکی را کاملاً متحول خواهد کرد.
تحول در فناوري ذخیره سازی
در عوض، کامپیوتر‌های مبتنی بر ممریستور با قطع برق، اطلاعات خود را از دست نخواهند داد و به میزان قابل توجهی در زمان و انرژی صرفه جویی مي‌کنند. به همین دلیل، شاید روزی بتوان کامپیوتر خود را مانند یک لامپ روشن کرد. به علاوه، استفاده از ممریستور در دستگاه‌‌هایی مانند کامپیوتر‌های همراه، گوشی‌‌های موبایل، پخش‌کننده‌‌های همراه، دستگاه‌‌های بازی و... در زمینه افزایش عمر باتری و کاهش مصرف انرژی تأثیر به‌سزایی خواهد داشت. این در حالی است که ممریستور‌ها بسیار سریع‌تر از فناوريDRAM هستند و از نظر اندازه نیز کاملاً نسبت به آن برتري دارند. برای واضح شدن موضوع، بهتر است بدانید که نمونه اولیه ساخته شده توسط اچ‌پي، صدگیگابیت در سانتی متر مربع گنجايش دارد، در حالی که فناوري‌‌های کنونی حافظه‌‌های فلش دارای تراکم حداکثر شانزده گیگابیت در سانتی متر مربع هستند.
با این حال، اچ‌پي عنوان کرده که توانایی بهبود در ساختار موجود و ایجاد تراکم يک ترابیت در سانتی‌متر مربع را نیز دارد. به تمام شگفتی‌‌های بالا، این را هم بیافزایید که ممریستور‌ها، علاوه بر امکان ذخیره‌سازی صفر و يک در دنیای دیجیتال، با توجه به ماهیت آنالوگ خود، مي‌توانند حالات بی‌شماری را ذخیره کنند. با فرض این‌که یک ممریستور توانایی ذخیره سازی 256 حالت مختلف را داشته باشد، توانایی ذخیره‌سازی سیستم‌‌های ما با دو به توان هشت برابر بیشتر مي‌شود.
پردازش سیگنال با ممریستور
فناوري‌‌هایی که مي‌توان گفت در آینده توسط واحد‌های پردازش سیگنال مبتنی بر ممریستور متحول خواهند شد، سیستم‌‌های ارتباطی از جمله ارتباطات تلفنی، ماهواره‌ای، شبکه‌‌های کامپیوتری و شبکه‌‌های بی سیم خواهند بود. همچنین، سیستم‌‌های ضبط صدا و تصویر و امکانات آنها به میزان قابل توجهی متحول شده و سیستم‌‌های تشخیص گفتار و چهره، به شدت پیشرفت خواهند کرد. شکل1 یک پردازشگر سیگنال ساده را با استفاده از ممریستور نشان مي‌دهد.
شكل 1
محاسبات ریاضی
به علاوه، روش‌‌های محاسبات دیجیتال امروزی، بر پایه گیت‌‌های دیجیتال استوار هستند که خود از ترانزیستور‌ها تشکیل شده‌اند. با توجه به محدودیت‌‌های کوچک‌سازی ترانزیستور‌ها، تداوم قانون مور با مشکل مواجه خواهد شد. در این زمینه، ممریستور‌ها امکان ارائه راه‌حل‌‌های جدیدی را فراهم مي‌کنند. یکی از این راه‌حل‌‌ها، استفاده از ممریستور در فرآیند‌های محاسباتی است که توسط یکی از محققان اچ‌پي مطرح شده است. این روش بر پایه معماری منطق برنامه‌پذیر ایجاد شده و شبیه طراحی‌‌های Reconfigurable computing است. برای استفاده از ممریستور‌ها در محاسبات ریاضی، روش‌‌های دیگری چون ترکیب مدارات دیجیتال و آنالوگ نیز وجود دارد. به‌عنوان مثال، به شکل2 توجه کنید. این سیستم، ترکیبی از ممریستور‌ها را به‌صورت عمودی نشان مي‌دهد که در دو حالت مقاومت بالا و مقاومت پایین (اتصال کوتاه) قرار دارند.
شكل 2
شكل 3
مقایسه الگو
شكل 4
ارسال توسط کاربر محترم سایت : hasantaleb
/ج
