مكبر الإحساس
مُضخِّم الإشارة هو دائرة تُستخدم لتضخيم الإشارات الضعيفة وكشفها في الأنظمة الإلكترونية. ويُستخدم عادةً في دوائر الذاكرة ، مثل ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) ، لقراءة الإشارات الضعيفة المخزنة في خلايا الذاكرة وتضخيمها.
في ذاكرة الحاسوب الحديثة، يُعد مُضخِّم الإشارة أحد العناصر المكونة للدائرة الكهربائية على شريحة ذاكرة أشباه الموصلات ( الدائرة المتكاملة )؛ ويعود أصل المصطلح إلى عصر ذاكرة النواة المغناطيسية . [ 1 ] يُعد مُضخِّم الإشارة جزءًا من دائرة القراءة المستخدمة عند قراءة البيانات من الذاكرة؛ ويتمثل دوره في استشعار الإشارات منخفضة الطاقة من خط البت الذي يُمثل بت البيانات (1 أو 0) المخزن في خلية الذاكرة ، وتضخيم تأرجح الجهد الصغير إلى مستويات منطقية مفهومة حتى تتمكن الدوائر المنطقية خارج الذاكرة من تفسير البيانات بشكل صحيح. [ 2 ]
تتكون دوائر مكبرات الإشارة الحديثة من اثنين إلى ستة ترانزستورات (عادةً أربعة) ، بينما احتوت مكبرات الإشارة القديمة للذاكرة الأساسية أحيانًا على ما يصل إلى 13 ترانزستورًا. [ 3 ] يوجد مكبر إشارة واحد لكل عمود من خلايا الذاكرة، لذا يوجد عادةً مئات أو آلاف من مكبرات الإشارة المتطابقة على شريحة الذاكرة الحديثة. وبذلك، تُعد مكبرات الإشارة من الدوائر التناظرية القليلة المتبقية في نظام الذاكرة الفرعي للحاسوب.
الهيكل الأساسي
يلزم وجود مضخم إشارة أثناء عملية قراءة البيانات وتحديثها من الذاكرة المعنية.
| أنواع الدوائر | وضع التشغيل |
|---|---|
| التفاضلي | وضع الجهد |
| غير تفاضلي | الوضع الحالي |
تشغيل رقائق الذاكرة
تُخزَّن البيانات في شريحة ذاكرة أشباه الموصلات في دوائر صغيرة تُسمى خلايا الذاكرة . تُستخدم مُضخِّمات الإشارة بشكل أساسي في خلايا الذاكرة المتطايرة . تتكون خلايا الذاكرة إما من خلايا SRAM أو DRAM ، وتُرتب في صفوف وأعمدة على الشريحة. يتصل كل خط بكل خلية في الصف. تُسمى الخطوط الممتدة على طول الصفوف بخطوط الكلمات ، ويتم تنشيطها بتطبيق جهد كهربائي عليها. تُسمى الخطوط الممتدة على طول الأعمدة بخطوط البت ، ويتم توصيل خطي بت متكاملين بمُضخِّم إشارة على حافة المصفوفة. عدد مُضخِّمات الإشارة يساوي عدد خطوط البت على الشريحة. تقع كل خلية عند تقاطع خط كلمة وخط بت معينين، ويمكن استخدام هذا التقاطع لعنونتها. تُقرأ البيانات في الخلايا أو تُكتب بواسطة خطوط البت نفسها التي تمتد على طول الجزء العلوي من الصفوف والأعمدة. [ 4 ]
تشغيل ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM)
لقراءة بت من خلية ذاكرة معينة، يتم تشغيل خط الكلمة على طول صف الخلية، مما يؤدي إلى تنشيط جميع الخلايا في الصف. ثم تنتقل القيمة المخزنة (المنطق 0 أو 1) من الخلية إلى خطوط البت المرتبطة بها. يقوم مضخم الإشارة في نهاية خطي البت المتكاملين بتضخيم الفولتية الصغيرة إلى مستوى منطقي طبيعي. بعد ذلك، يتم تخزين البت من الخلية المطلوبة من مضخم الإشارة في مخزن مؤقت، ثم يتم إرساله إلى ناقل الإخراج. [ 5 ]
عملية ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM)
تتشابه آلية عمل مُضخِّم الإشارة في ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) إلى حد كبير مع آلية عملها في ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM)، ولكنه يؤدي وظيفة إضافية. تُخزَّن البيانات في رقائق DRAM على شكل شحنة كهربائية في مكثفات صغيرة داخل خلايا الذاكرة. تؤدي عملية القراءة إلى استنزاف الشحنة في الخلية، مما يُفقد البيانات، لذا بعد قراءة البيانات، يجب على مُضخِّم الإشارة إعادة كتابتها فورًا في الخلية بتطبيق جهد كهربائي عليها، لإعادة شحن المكثف. تُسمى هذه العملية بتحديث الذاكرة .
أهداف التصميم
كجزء من تصميماتها، تهدف مكبرات الإحساس إلى تقليل تأخير الإحساس إلى الحد الأدنى، ومستوى التضخيم المطلوب، والحد الأدنى من استهلاك الطاقة، والتناسب مع مناطق التخطيط المحدودة، والموثوقية العالية والتسامح.
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ دليل صيانة PDP-8 ، شركة المعدات الرقمية، F-87، 2/66، 1966؛ الصفحات من 4-1 إلى 4-13.
- ↑ ذاكرة SRAM منخفضة الطاقة تستخدم إعادة تدوير الشحنة عبر خط البت لعمليات القراءة والكتابةمجلة IEEE للدوائر المتكاملة، 2010 IEEE
- ↑ دليل صيانة PDP-8 ، شركة المعدات الرقمية، F-87، 2/66، 1966؛ الصفحة 10-9 الرسم RS-B-G007.
- ↑ توصيف إزاحة دخل مضخم استشعار ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM) للتنبؤ بالإنتاجية في تقنية CMOS 28 نانومترمؤتمر الدوائر المتكاملة المخصصة (CICC)، 2011 IEEE
- ↑ مُضخِّم الإشارة لذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM).، البروفيسور: دير تشن هوانغ، جامعة تشونغ شينج الوطنية
روابط خارجية
- ذاكرة
- تكنولوجيا أشباه الموصلات