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憶阻�
閱讀�11865�(shí)間:2011-01-21 21:18:37

  憶阻� Memristor ,是一種有記憶功能的非線�電阻�,它代表著電荷與磁通量之間的關(guān)�,具有會「記住」之前的電流量的功能。最早是�1971年由美國加州大學(xué)伯克利分校的電子工程師蔡少桡教授首次提出,直�2008�5月,惠普科學(xué)家在《自然》雜志撰文指�,他們終于成功研制出世界憶阻�。通過向其施加方向、大小不同的電壓,可以改變其阻�。如果利用其不同阻值代表數(shù)字信號,�半導(dǎo)�電路中實(shí)�(xiàn)�(shù)�(jù)存儲也大有前��

展示

  �(xiàn)在市面上仍然不能買到憶阻�。但�,考慮到憶阻器歷經(jīng)多年,直至今年才被認(rèn)可——以前理論中的第四種基本電路,被HP�(shí)�(yàn)室研究員最終證明了其在�(xiàn)�(shí)中存在之�,此技�(shù)可謂是一夜成��

憶阻器

  圖中為一�(gè)�17�(gè)憶阻器列成一排而組成的簡單電路,其中每�(gè)憶阻器有一�(gè)底部�(dǎo)線,其與器件的一端相�;還有一�(gè)頂部�(dǎo)�,其與器件的另一端相連�

意義

  憶阻器不同于電容�、電感器和電阻器�3種基本電路元件的地方�,憶阻器在關(guān)掉電源后,仍能記憶通過的電�。這意味著,如果突然停�(jī),然后重新啟�(dòng),用戶關(guān)�(jī)之前打開的所有應(yīng)用程序和文件仍在屏幕上。目�,這種用途還不能被任何電阻器、電容器和電感器的電路組合所�(fù)�,因此,有業(yè)�(nèi)專家�(rèn)�,憶阻器是電子工程領(lǐng)域第4種基本電路元��

屋物理理�

  在憶阻器�,磁通量(ΦB)受到累積的電荷(q)所影響。磁通量按電荷的改變率稱之為“憶阻值”:

憶阻值公式

  故此憶阻值可以與其余三種基本的電子元件作出比較:

  電阻�電阻公式

  電感�電感公式

  電容�電容公式

  �(dāng)中q是電�;I是電�;V是電壓;而ΦB則是磁通量�

  根據(jù)法拉第電磁感�(yīng)定律及復(fù)合函�(shù)求導(dǎo)法則,可見憶阻器的電壓V是與電流I及憶阻值的積有�(guān)�

關(guān)系式

  由此可見,憶阻器可以成為一�(gè)電阻�。但是“電阻”的M(q)會隨累積的電荷而改變。憶阻值可以說是隨流經(jīng)憶阻器的電流歷史所改變,彷如在電容器的電壓一��

對于惠普的發(fā)�

  惠普曾展示了自己在Memristor(記憶電�,簡稱憶阻)技�(shù)方面的�(jìn)展,這種技�(shù)采用了新的架�(gòu),可以同�(shí)處理邏輯�(yùn)算和存儲任務(wù)。憶阻技�(shù)的推�(dòng)�,同�(shí)也是惠普的研究人員兼惠普信息和量子系�(tǒng)�(shí)�(yàn)室主任斯坦·威廉斯(Stan Williams)宣稱,這種全新的運(yùn)算典范可以在同一顆芯片中存儲�(shù)�(jù)的地方執(zhí)行計(jì)算功�,而不會是專門�(shè)�(jì)的CPU�

惠普人員的研究

  惠普公司同時(shí)還透露他們目前已�(jīng)�(shè)�(jì)出了允許多層憶阻狀�(tài)邏輯的堆棧架�(gòu),以此可以增加存儲密度。在許多分析師來�,無論是在IT行業(yè)的繁榮時(shí)期或者是在對芯片行業(yè)的發(fā)展有阻礙的經(jīng)�(jì)衰退的時(shí)�,憶阻器的研究都會令很多�(dān)心摩爾定律失效的人們重拾信�。如�,惠普的研究院依然在探索將憶阻架�(gòu)�(yīng)用于未來的服�(wù)器和�(gòu)建數(shù)�(jù)中心的方法,�?yàn)�?shù)�(jù)量的成倍增長已�(jīng)成為了一種資�(chǎn)管理上的問題�

  惠普�(shí)�(yàn)室Exascale�(shù)�(jù)中心的主研究員Partha Ranganathan表示,“必須對�(jì)算機(jī)、存儲以及通訊間的平衡性問題�(jìn)行重新考慮,否則將會產(chǎn)生重大的影響��

  致力于研究憶阻技�(shù)的研究員正試圖用一種新的名為“Nanostore”的芯片重新�(gòu)建起核心系統(tǒng)元件間的平衡。從架構(gòu)角度來看,“Nanostore”只是一種連接到非易失性隨�(jī)訪問存儲�(Non-Volatile Random Access Memory)的處理核心的3D Stack�(nèi)�。這種新的處理器存儲器被設(shè)�(jì)在�(jìn)行數(shù)�(jù)交換的單元之中,而非CPU��

憶阻器

  隨著全新的“狀�(tài)邏輯(Stateful Logic)”模式的�(chǎn)生,以CPU作為“大腦”的�(jì)算機(jī)系統(tǒng)將向著以�(shù)�(jù)本身作為系統(tǒng)的中心(基于Nanostore概念)來�(zhuǎn)�?;萜�?shí)�(yàn)室目前已�(jīng)找到了用相同的能源成本達(dá)成十倍性能系數(shù)的設(shè)�(jì)方法,Partha Ranganathan表示,“這是�3D Stack�(nèi)存和憶阻器的早期工作,同�(shí)我們確定可以獲得更好的性能系數(shù)��

  Ranganathan同時(shí)還表示Nanostore的相�(guān)�(chǎn)品用于商�(yè)用途要�(jīng)�5年的�(shí)�。他和惠普實(shí)�(yàn)室的其他研究員將在今年晚些時(shí)候就最初關(guān)于Nanostore的討論定�,同�(shí)還包括一款新的低電壓處理器“Microblade�?;萜�?shí)�(yàn)室目前已�(jīng)確定了三款不同的服務(wù)�,可以根�(jù)不同的負(fù)載情況�(jìn)行相�(yīng)的優(yōu)化。在能源比例�(shè)�(jì)�,服�(wù)器性能會根�(jù)�(yīng)用程序的需要�(jìn)行相�(yīng)的調(diào)整。在綜合�(shè)�(jì)�,多任務(wù)將被封裝到一�(gè)系統(tǒng)�(dāng)中。對于Microblade的設(shè)�(jì),每�(gè)任務(wù)將被分配到高度并行化的處理體系當(dāng)中,這可以由多�(gè)低功耗處理器來完成(比如ARM和英特爾Atom芯片�。這種�(shè)�(jì)常見于高性能�(jì)算(HPC)領(lǐng)域當(dāng)�,名為“Physicalization�,換句話�,就是采用大量的�(jià)格低�、功耗更低的處理器去作為�(gòu)建高密集型計(jì)算的節(jié)�(diǎn)�

分析圖

  �(dāng)�,Microblade采用的低功耗處理器的數(shù)量也是會受到算法如何劃分整�(gè)任務(wù)的能力的限制。在最近的一片來自ArsTechnica的由Jon Stokes撰寫的文章中,他指出�(jié)合服�(wù)器芯片的高利潤以及硬件的整體組織�(jié)�(gòu),可以開放簡化的、便宜的解決方案比如ARM以及英特爾的Atom系列�

  此外,他也對于英特爾針對高性能�(jì)算市場推出的MIC(集成眾核)服務(wù)器架�(gòu)�(jìn)行了相應(yīng)的評�,但是對于是否MIC將會成為未來主打的高并行�、低功耗的�(shù)�(jù)中心解決方來這�(gè)問題,在惠普批量生產(chǎn)采用憶阻技�(shù)的Nanostore之前還不能下定論�

維庫電子�,電子知識,一查百��

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