Memristor – další etapa vývoje počítačů?  
Memory resistor, zkráceně memristor, je zvláštní elektronická součástka, která dostala své jméno pro výjimečnou vlastnost uchování paměti i po vypnutí zdroje. Co to může znamenat pro další vývoj počítačů, lze jen odhadovat.


 

Memristory poprvé popsal profesor Kalifornské univerzity Leon Chua ve své práci už v roce 1971. Jsou dalším stavebním prvkem elektronických obvodů, stejně jako odpory, kondenzátory nebo cívky. Memristor mění svůj odpor dle napětí, ale zároveň si ho i po ukončení průtoku elektrického proudu "pamatuje", takže tímto efektem může reprezentovat logickou 1 a 0.
 

Leon Chua: „Nikdy jsem si nemyslel, že budu na světě tak dlouho, abych se dožil toho, až budou memristory vyrobeny. Jsem velmi vzrušen, protože se jedná nejen o potvrzení správnosti mých myšlenek, ale hlavně jde o to, že co bylo dřív pouhou myšlenkou se stalo skutečností.“

V čem je revoluční?
Právě díky své schopnosti „pamatovat si“. Memristory dostaly své jméno pro svoji schopnost “pamatovat si“ i po vypnutí zdroje. Dnes využívá převážná část počítačů dynamickou paměť s náhodným (libovolným) přístupem (DRAM – dynamic random access memory), která má tu nepříjemnou vlastnost, že z ní data po vypnutí zmizí. Pokud by počítač využíval paměť postavenou na základě memristorů, dokázal by obnovit svoji činnost bez dlouhého zavádění operačního systému, prostě by se zapnul  a byl by připraven k práci.

 
Představte si například notebook, který přestal fungovat kvůli úpnému vybití baterie. Díky použití memristorů by dokázal bezchybně obnovit svou činnost přesně na stejném místě, kde byl před tím než mu došla šťáva.. Dalším příkladem může být třeba mobilní telefon, který by díky této schopnosti vydržel bez potřeby nabíjet baterie třeba celé týdny – pokud by se s ním netelefonovalo, odpočíval by ve stavu jakési hibernace, naprosto bez jakékoli spotřeby energie. Nepřipadá vám úžasné nemuset už počítač zdlouhavě startovat? Stačilo by zmáčknout tlačítko a počítač by namísto zdlouhavého bootování byl ihned ve stavu, v jakém jste ho vypnuli. To jsou příklady aplikací, které budou možné díky vývoji počítačových pamětí nového typu, jež nebudou mít neustálou potřebu elektrického zdroje.
Vývojářům společnosti Hewlett-Packard se podařilo, po dlouhých 37 letech, dokázat existenci memristoru tím, že ho prostě vyrobili. Ale rozhodně to nebylo to tak jednoduché, jako napsat předchozí větu. Na skutečný funkční vzorek se čekalo tak dlouho především proto, že bylo potřeba vyrobit dostatečně tenký základ – memristor totiž funguje jen při velmi malých „velikostech“ – vědci se museli konkrétně „vejít“ do 5 nm. Díky těmto nanorozměrům se dá předpokládat pokračování miniaturizace a zvyšování integrace součástek.

Na obrázku je hybridní obvod obsahující memristory a tranzistory, který sestavil tým výzkumníků.

Využití memristorových pamětí, jako úložišť dat všeho druhu, by mohlo výrazně zvýšit pružnost a rychlost práce s počítačem. Memristory totiž spojují základní výhodu flash pamětí (nepotřebují k uchování dat stálý elektrický proud) a DRAM čipů (jsou velmi rychlé). Memristorový harddisk by mohl zrychlit práci se soubory a při použití memristoru jako RAM paměti byste nikdy nemuseli bootovat – vše by bylo připraveno hned k práci, bez jakékoliv prodlevy nutné k zavedení systému do paměti.
Profesor Williams a jeho tým už dokázali, že spojením dvou memristorů je možno nahradit funkci tranzistoru, ale s výhodou podstatného zmenšení výsledné součástky. „Čím jsou menší, tím jsou lepší,“ říká profesor Williams. Takové součástky mohou sehrát klíčovou roli v elektronice budoucnosti. Možná, že se hodí i pro potvrzení Moorova zákona. (Gordon Moore, jeden ze zakladatelů spolešnosti Intel vyrábějící čipy, už před lety prohlásil, že v čipu s pevnou cenou se počet tranzistorů každé dva roky zdvojnásobí.)

 

Kdy se memristorové paměti objeví a hlavně kdy budou i dostupné běžným uživatelům se zatím nedá předpovídat, ale určitě o této elektrosoučástce uslyšíme. Podle názorů některých odborníků ještě nejaký čas potrvá, než se začnou memristorové součástky běžně používat. Možnost nahradit tranzistory není pro všechny dobrou zprávou a memristory si zřejmě budou muset své „místo na slunci“ nejprve vybojovat. Je pravděpodobné, že je společnosti začnou využívat až se prokáže jejich spolehlivost v provozu a jejich cena bude konkurenceschopná. Potom teprve začnou ty pravé závody v zavádění elektroniky nové generace.

 

Zdroj: BBC

Autor: Ota Beran
Datum: 09.05.2008 08:09
Tisk článku

Vlnění paprsků a proměny tíhy - Klabal Jan
 
 
cena původní: 280 Kč
cena: 249 Kč
Vlnění paprsků a proměny tíhy
Klabal Jan

Diskuze:

Ještě jedno doplnění - pro zájemce v češtině

Miway,2008-05-19 12:08:57

Podrobnější článek o tomto prvku vyšel 14.5. na http://hw.cz/teorieapraxe/dokumentace/art2348-memristor-soucastka-ktera-mozna-vrati-vek-analogovych-pocitacu.html
Jsem rád, že na oslu článek vyšel dříve napsán pro laiky. Na HW je spíš pro lidi trochu znalé.
Ještě jedna výhoda popisovaného prvku je, že si údaj pamatuje analogově.

Odpovědět

mobil

Pavel Francirek,2008-05-14 13:15:48

Ten priklad s mobilem neni uplne idealni. IMHO vic energie stoji nutnost \\"udrzovat spojeni\\" nez napajeni pameti.

Odpovědět

Princip memristoru

Jirka,2008-05-14 10:40:11

Memristor sestrojený v HP Labs se skládá ze dvou vrstev oxidu titaničitého (TiO2). V jedné z vrstev je krystalová mřížka porušena tak, že v ní chybí některé atomy kyslíku. Elektrický proud způsobí, že díry se přesunou na druhou vrstvu. Vrstva bez děr a s nimi má pak měřitelně rozdílný elektrický odpor.

Odpovědět


Díky Jirko za doplnění

Ota Beran,2008-05-14 12:55:25

a jednoduché vysvětlení principu.

Odpovědět

Dvě poznámky

Karel,2008-05-09 18:46:40

a) O memristoru jsou zajímavé články v Nature, bohužel placené (http://www.nature.com/nature/journal/v453/n7191/full/453042a.html, http://www.nature.com/nature/journal/v453/n7191/full/nature06932.html)

b) Vždycky, když vidím "paměť s >>náhodným<< přístupem", jímá se mne zoufalství. Slovo "random" zde má význam "libovolný", nikoliv náhodný - to by byl pěkný maglajs. Tedy k libovolnému paměťovému místu mohu přistupovat přímo (a nemusím se k němu dostat postupnými kroky).

Odpovědět


mno

glo,2008-05-11 12:09:00

to se da vykladat ruzne. nahodne si zvolim adresu a dostanu data. a nebo libovolnou adresu? pro pamet to je stejne porad nahoda co ji poslu :)

Odpovědět


Karle nebuďte z DRAMky zoufalý.

Daniel,2008-05-12 10:40:12

Té paměti je totiž docela jedno, jestli z ní náhodně nebo libovolně využíváte data. :o)

Odpovědět


angličtina x čeština

SB,2008-05-12 13:51:51

Jde o typickou ukázku obvyklé větší šíře významu slova v angličtině oproti češtině (zde pokryto 2 českými slovy). To je pak někdy zážitek číst anglické technické texty...

Odpovědět

Spoľahlivosť

-r.h-,2008-05-09 17:11:12

Ja sa jedine obávam o spoľahlivosť. Treba overiť ako stabilné budú v reálnych podmienkach a čím to treba "odtieniť", aby bola zaručená odolnosť voči žiareniu, elektromagnetickému rušeniu, či obyčajnému svetlu :-) (Záleží od toho, na čom to celé stojí... Ale 5nm je 5nm... tam sa môže stať hocikedy hocičo...)

Odpovědět


Odolnost proti světlu?

Duke,2008-05-12 09:00:39

Vy si snad děláte srandu.

Odpovědět


to samé

SB,2008-05-12 13:46:38

To stejné se potencionálně dalo říci i o DRAMech a taky fungují s dostatečně malou chybovostí. Necháme to radši na výrobce.

Odpovědět


2SB

mata,2008-05-13 14:45:51

ale DRAMy nejsou postaveny ze soucastek rozmeru nanomentru! to stejne i ke komentari o jeden vys, samozrejme odolnost proti svetlu, tu se pohybujeme v nanometrech!

Odpovědět


Odolnost proti světlu

Daniel,2008-05-13 17:50:14

Nepřipadá mi nic jednoduššího, než zavřít čip do pouzdra a zajistit tak, aby pracoval potmě. Vy v tom vidíte nějaký problém? Nechápu, co znamenají ty hovory o tom, jak bude náročné a složité zabezpečit ho proti působení světla? Nebo se pletu? :o)

Odpovědět


Daniel:

Guss,2008-05-13 19:36:07

Jenže, Danieli, to by právě vůbec nešlo. Když ten čip budete mít zavřený v neprůhledném pouzdře, tak pracovat nebude... a přitom zároveň tak trochu ano. Jeho stav bude superpozicí několika možností - čip pracuje, čip nepracuje, čip je pokažený... Abyste zjistil, co se opravdu děje, budete muset nakouknout dovnitř, posvítit - a ejhle! Problém je na světě!

Odpovědět


Gussi ještě, že jsem Vás nepochopil.

Daniel,2008-05-14 01:41:16

Co bych na nějakých nanometrech asi tak viděl, i kdybych si na ně posvítil. A proč by memristor neměl fungovat potmě? To si elektrony nemohou svítit malými baterčičkami na cestu?

Odpovědět

doplnění

Miway,2008-05-09 11:07:20

Paměti, které nepotřebují napájení a mají vlastnosti (rychlost) podobné SRAM - statická RAM, se již vyrábějí a označují se FeRAM ( http://en.wikipedia.org/wiki/Ferroelectric_RAM nebo http://hw.cz/Firemni-clanky/CIT/ART1277-Pameti-SPI-FRAM-od-firmy-RAMTRON.html )a MRAM ( http://en.wikipedia.org/wiki/MRAM nebo http://hw.cz/produkty/nove-soucastky/art1903-mram-beznapetove-pameti-s-vlastnostmi-sram.html )
Jejich kapacita je relativně malá, při stejném pouzdře. Řádově menší než u FleshROM, ale srovnatelná s EEPROM.
Výhoda výše uváděné paměti bude větší hustota uložených dat o proti stávajícím pamětem. Další zdroj http://en.wikipedia.org/wiki/Memristor

Odpovědět

buducnost

uzba,2008-05-09 09:49:12

Memristor vyzera velmi zaujimavo a urcite bude mat v buducnosti pouzitie. Ale clanok vyznieva tak, akoby dnes neexistovali pamate schopne udrzat informaciu aj bez napajania. Len okrajovo je spomenuta flash pamat.
Uz dnes je mozne hybernovat pocitac jednym kliknutim, obsah pamate sa ulozi na disk. Ani mobil nemusim dobijat, aby sa mi z neho nezmazali udaje, lebo ma zalohovanu pamat. Co sa tyka existenice pocitaca bez rebootu, tak to si neviem ani predstavit. To zavisi na spolahlivosti softweru.
V kazdom pripade by som sa radsej dozvedel ako taky memristor funguje, teda aspon principialne. Na co vsetko sa bude dat pouzit, to si uz domysli kazdy podla svojej fantazie.

Odpovědět


Pocitac bez rebootu

Stepan,2008-05-09 10:00:47

Pocitac bez rebootu muzeme mit i dnes. Ja uz jsem notebook dva mesice nevypnul proste jen pouzivam suspend to RAM. Akorat ze v suspendovanem stavu vydrzi jen tyden na baterku.

Odpovědět


Stepan

palo,2008-05-11 10:11:19

prave preto, ze v suspende je ramka stale napajana. tato by nemusela byt napajana vobec

Odpovědět


Reset

jary,2008-05-12 09:43:10

Jenže u volatilních (těkavých, DRAM třeba) pamětí nám vadí to, že když stroji náhodou dojde šťáva, ztratíme informace o stavu, v jakém se stroj nacházel. Musíme potom po připojení ke šťávě znovu spouštět programy, znovu psát rozepsaný dokument a tak podobě.

Spolehlivost softwaru asi nebude problém větší, než teď. Nabootovat OS, inicializovat HW, znovu spustit programy na stroji i s memristory nebude problém. Do výchozího stavu se všechny části počítače budou moct uvézt třeba stiskem malého dírkového resetu kancelářskou sponkou.

Odpovědět


bez rebootu

SB,2008-05-12 13:44:30

Již dnes se používá software, který žádný reboot nepotřebuje, tak v čem je problém?

Odpovědět


reboot

uzba,2008-05-13 08:12:42

Zle som sa vyjadril. Tym rebootom som chcel povedat len tolko, ze si neviem predstavit pracu na PC tak, aby som PC nemusel z casu na cas rebootovat. Bud PC rebootne sam pri nejakej chybe programu, alebo zatuhne a rebootovat musim manualne.

Odpovědět


O nicem

Tomas,2008-05-13 16:35:58

Ten clanek je o nicem. Mel alespon trchu nastinit princip a nemavat ruznymi pouzitimi. To si kazdy domysli. A naopak velmi komicky pusobi to, co autori popisuji. 1) mobil, ktery se muze zapnout jen kdyz se pouziva... nejvice energie v mobilu se spotrebuje vysilanim a prijmanim signalu, a to se musi delat porad, jinak by se mobil nedovedel, ze signal v lufte je urcen jemu :-)
2) Pocitac ktery by nemusel bootovat... hmmm, slyseli jste nekdy o hibernaci? to prece uz davno funguje... Spis by mne zajimal rozdil mezi Flash pameti a touto - je tam vyssi hustota zaznamu? rychlost? .. detinske priklady bych si pro priste odpustil

Odpovědět


Tomasi, článek je něčem!

Duke,2008-05-14 08:58:07

Článek je o memristoru.

Principem je, že memristor mění svůj odpor dle napětí, ale zároveň si ho i po ukončení průtoku elektrického proudu "pamatuje", takže tímto efektem může reprezentovat logickou 1 a 0.

Co je pro tebe komické je tvoje věc, pro mne je třeba komické, že nedokážeš rozeznat, že článek má jednoho autora. :o)

Rozdíl mezi Flash pamětí a memristorem je v článku stručně vzpomenut, stejně jako výhoda, kterou je miniaturizace a s ní ruku v ruce jdoucí zvyšování integrace.

Na rozdíl od tebe si myslím, že je dobře, že se takový populárně psaný článek na Oslu objevil, i přestože Osel není směrem elektroniky primárně zaměřen. Pro mne je naznačení možných aplikací v článku cennější a čtivější než, kdyby se zabýval problémem napařování vrstviček oxidu titaničitého. Když mne to bude do podrobna zajímat, tak si najdu informace jinde a tobě doporučuji totéž. Je to lepší, než vykřikovat v diskusi co je a není dětinské.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni














Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace