Каким образом физически устроена модель памяти? И физическая реализация простых логических операций?

Question

[SergeySerge11]

Несколько вопросов. Понимаю вполне хорошо на уровне Логики. Хочу прям понять на уровне физики.

1. Каким образом память храниться в Пзу? озу? Конкретно вопрос 2.
2. Что означает Физически 1 ил 0?
(Ответ есть ток, нету. Чет вообще не понятен, к примеру поражает вопрос а как Логический НЕ, инвертор из 0 -> 1 делает то? )
Что означат 1 при работе, что означает 0? Большинство схем сигналов рисуют синусоиду от (-A,A) или (-1;1)
Что физически означает 1? Если нету тока, то как сохраняется 1. После отключение от сети. И сколько
3. Если выключить компьютер на 20 лет, или замуровать процессор с ROM памятью на миллион лет(при условии что он не развалиться). Там даже микрокод разрядиться?
4. Какой ток используется. Пишут что постоянный. Это как понять, если ток постоянный, то не будет сигналов же?
5. Во всяких схемах микро элементов, есть Переключатели, А кто Переключает переключатели?
Вроде слышал про всякие pn переходы, защелки дырки, конденсаторы, резисторы, и умел решать задачки. Но на практики в глаза не видел как это устроено.

Comments

[jcmvbkbc]

есть прекрасная книга Harris & Harris Digital design and computer archit... (или в русском переводе, Цифровая схемотехника и устройство компьютера), там точно есть ответы на твои вопросы 2, 4 и 5.

Answer 1

[mayton2019]

(Ответ есть ток, нету. Чет вообще не понятен, к примеру поражает вопрос а как Логический НЕ, инвертор из 0 -> 1 делает то? )
Что означат 1 при работе, что означает 0? Большинство схем сигналов рисуют синусоиду от (-A,A) или (-1;1)

Вопрос интересный. Он стоит просто на стыке определений. В системотехнике логическим нулем и единицей просто принято считать уровни напряжения. Один повыше. Другой пониже (хотя не ноль). На диаграммах напряжений (если смотреть осцилографом) прямоугольных импульсов вообще не бывает. Они все - сглаженные. Фронт импульса имеет какую-то гладкость. И это вносит микро-задержки в обработку. Это кстати главная причина почему бесконечно длинные провода не могут передавать цифровой сигнал. Они - имеют емкость. Как конденсатор. Паразитную емкость. И это - проблема.

Цифровые вентили И-ИЛИ-НЕ это обычные аналоговые схемы которые просто обладают двумя устойчивыми состояниями. Как весы. Или качнутся вправо. Или резко влево. Но по центру не зависают никогда.

В цифовой передаче данных еще интереснее. Коды типа Манчестерского которые ты каждый день используешь в Ethernet кабелях - двухполярные и еще и обладают свойством нулевого дрейфа постоянного тока. Тоесть это тоже цифровой сигнал где есть единички и нули но сверху над ним огромная электрическая аналоговая теория которая просто оптимизирует его работу в части приема-передачи и защиты от помех.

Короче цифровой и дискретный - это метафоры. Которые построены поверх обычно аналоговй техники которая лишь иногда (!) ведет себя как цифровая. Нам просто удобно это называть цифровым чтоб программировать. Алан Тюьринг например строил ЭВМ не реле. Это электромеханические электромагниты которые тоже решали задачи вентилей И-ИЛИ-НЕ и обладаи памятью (обычно 1 бит).

Вобщем если ты хочешь прозреть по настоящему - почитай вообще про "аналоговую" радиотехнику. Ты будешь просто поражен простотой некоторых решений. Например операционный усилитель может умножать числа. Ну... как числа. Напряжения :)

Answer 2

[atereffigies]

1. ПЗУ и ОЗУ бывают разных типов, и хранится информация там по-разному. Статическое ОЗУ, например, это матрица, состоящая из D-защёлок. Динамическое ОЗУ хранит инфу в емкости затвора транзистора, как и память типа ФЛЕШ, но флеш устроена по-другому. Классические ПЗУ вообще просто имеют матрицу соединений, которые пережигаются однократно при прошивке.
2. 0 и 1 -- это не про ток, а про напряжение. Обычно, низкий уровень напряжения это нуль, а высокий -- единица. Синусоиды -- это вообще аналоговый сигнал, при чем здесь логика?
3. Если инфа зашита жестко в кремнии, то она просуществует долго. Если это флеш-память, то через какое-то время она станет нечитаемой.
4. Используется где?
5. Если вы не знаете, как работает обычный транзистор, то не имеет смысла задавать подобные вопросы, иначе отвечающему придётся вас погрузить в изучение электроники с нуля. О каких переключателях идёт речь? О мультиплексорах? Об обычных ключевых схемах? О выключателях света на стенах квартир? О чём?) Покажите схему и ткните пальцем с вопросом "что это?", так будет проще.

Answer 3

[CityCat4]

Найти книгу по основам схемотехники и читать. В ответ на такой вопрос можно не то что полноценную статью на 20 тыс. символов - а книгу написать!

Answer 4

[hint000]

Если нету тока, то как сохраняется 1. После отключение от сети.

в ОЗУ сохраняется только при наличии питания, а в динамическом ОЗУ (DRAM) при наличии не только питания, но и сигнала регенерации. Без питания сохраняется либо в ПЗУ, либо в flash, либо на магнитных носителях (магнитные диски, магнитные ленты), либо на оптических носителях. Рассказывать про все эти технологии долго, зато в сети дофига можно найти по каждой из них (важно: "слона нужно есть по кусочкам", не собирайте всё в кучу, технологии очень разные физически, ознакомьтесь с одной, потом переходите к другой).

Если выключить компьютер на 20 лет, или замуровать процессор с ROM памятью на миллион лет(при условии что он не развалиться). Там даже микрокод разрядиться?

Через 20 лет flash может не прочитаться (как повезёт), CD-R\DVD-R могут не прочитаться (как повезёт, но CD-RW\DVD-RW наверняка не прочитаются), всё остальное сохранится без проблем, наверняка. На миллион лет не сохранит информацию вообще ни одна из современных технологий, только на каменных плитах высекать текст. На тысячу лет - считается, что практически ни одна технология не гаратирует сохранение, хотя для этой https://ru.wikipedia.org/wiki/M-DISC
заявлен как раз срок хранения 1000 лет, но ведь нет возможности проверить, врут или не врут. Структуры в кремнии деградируют тем быстрее, чем тоньше технологический процесс. Т.е. очень старые процессоры теоретически могут сохранить работоспособность гораздо дольше, чем современные. И да, в частности, микрокод может повредиться, но даже если микрокод заново прошить, то всё равно процессор может работать со сбоями или вовсе не будет работать.

Какой ток используется. Пишут что постоянный. Это как понять, если ток постоянный, то не будет сигналов же?

Под "постоянным" здесь подразумевают, что полярность не меняется. Возьмите фонарик на батарейках. Можно щёлкать выключателем и подавать кому-то световые сигналы. Но никто не скажет, что фонарик питается от батареек переменным током. Это коммутация, а не переменный ток.