Peter Schmid:

Duonkonduktaj storoj


En la sesdekaj jaroj ekzistis nur unusola medio de operacia storado, la ferit-ringo. La operaciaj storoj el duonkonduktantoj aperis en la sepdekaj jaroj. Ili havas favorajn karakterizojn: ekzemple, eblas produkti ilin grandserie, ilia prezo konstante malplialtiĝas, ili funkcias rapide, fidinde. Do ne estas hazarde, ke hodiaŭ jam apenaŭ funkcias komputiloj kun ferita storo. Tiu ĉi artikolo trarigardas la grupigon, ĉefajn karakterizojn kaj la historion de la duonkonduktaj storoj.


Grupigo

Por la aplikantoj de storoj ekzistas du bazaj kriterioj por kategorii: la funkciad-principo (statika aŭ dinamika) kaj la programeblo (nur-legebla aŭ skribebla/legebla).

La baza diferenco inter la statikaj kaj dinamikaj storoj estas tio, ke la statikaj storoj konservas (se oni provizas la necesan tension) la storitan informon sen tempolimo, sed la dinamikaj storoj (malgraŭ la konstanta provizo de la necesa tensio) postulas oftan refreŝigon por konservi la informon, kio signifas ripetan, periodan enskribon de la pli frue storita informo. El tio sekvas, ke la statikaj storoj estas pli rapidaj, bezonas malpli da cirkvitoj, sed la energi-bezono de dinamikaj storoj estas signife malpli, krom tio en certaj mikroproceziloj (ekzemple Zilog) la refreŝiga procedo estas enmuntita, do tio nek malrapidigas la funkciadon, nek plikomplikas la stor-cirkvitojn.

Sub la nocio "programeblo de storo" oni komprenas tion, ĉu eblas fari ion helpe de la programo de la procezilo, aŭ ne. La enhavon de nur-legeblaj storoj ne eblas ŝanĝi per program-instrukcio. Ili servas, memkompreneble, por stori informojn, kiujn oni devas protekti de hazarda traskribo. Ekzemple, en mikrokomputiloj la nur-legebla storo konservas la monitor-programon, aŭ Basic-interpretilon. La enhavon de la nur-legeblaj storoj oni enskribas per speciala aparataro, sendependa de la mikrokomputilo de la uzanto. La enhavo de simplaj nur-legeblaj storoj estas definitiva, neniam plu ŝanĝebla; tial ili estas malpli ofte uzeblaj. Ekzistas nur-legeblaj storoj, kies enhavon eblas ŝanĝi per specifa aparataro, sed kies enhavo estas plene protektita kontraŭ la programoj de la mikrokomputilo.

Por la nur-legebla storo oni tutmonde uzas la mallongigon de la angla esprimo: Read Only Memory = ROM. Ĝiaj bazaj versioj estas PROM (Programmable ROM) programebla nur-legebla storo; EPROM (Erasable and Programmable ROM) - nuligebla kaj programebla nur-legebla storo, kiu nuligeblas per ultraviola lumo; EEPROM (Electronically Erasable and Programmable ROM) - elektronike nuligebla kaj programebla nur-legebla storo.

La skribebla/legebla aŭ operacia storo (angle: Random Access Memory = RAM) certigas la ŝanĝeblon de sia enhavo per la programoj, funkciantaj sur la komputilo. Do ĝi servas por stori la programojn kaj datumojn enigitajn en la komputilon. La plena storsistemo de mikrokomputiloj enhavas kaj nur-legeblajn storojn kaj operaciajn storojn.


Karakterizoj

La storivo montras, kiom da duumaj informoj storo kapablas konservi. Kvankam ĝenerale la kutima inform-unuo estas la bito, kaze de la storivo oni ofte uzas ĝian multoblon, depende de la organizo de la komputilo. Ekzemple bajto estas 8 bitoj, vorto estas 16 bitoj, duobla vorto estas 32 bitoj. Pli grandaj unuoj estas Kilo (K) = 210 =1024, Mega (M) = 1K x lK = 220, Giga (G) = 1M x 1K = 230 kaj Tera (T) = 1G x 1K = 240. Atentu la diferencon: 1 Kbito = 1024 bitoj, sed 1Kbajto = 8 x 1024 bitoj!

Tab. 1.: Modernaj duonkonduktaj storoj laŭ ĉefaj produktantoj

Funkcio  

DRAM 

SRAM 

PROM 

ROM 

EPROM 

EEPROM 

 

 

Firmaoj 

 

Storivoj 

256 K1 

64 K4 

32 K8 

1 M 

64 K1 

8 K8 

32 K8 

4 K4 

2 K8 

4 K8 

64 K 

128 K 

256 K 

512 K 

1 M 

8 K8 

16 K8 

32 K8 

64 K8 

128 K8 

2 K8 

4 K8 

8 K8 

16 K8 

64 K8 

AMD 

0 

 

 

 

 

 

 

? 

? 

? 

? 

? 

? 

 

 

? 

? 

? 

? 

0 

 

 

? 

 

 

 

ATT 

? 

0 

 

? 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fairchild 

? 

 

 

 

 

0 

 

 

? 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fujitsu 

? 

 

 

? 

 

0 

 

 

? 

? 

 

 

 

 

 

? 

0 

? 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hitachi 

? 

? 

? 

? 

? 

? 

0 

 

? 

 

? 

? 

? 

 

? 

? 

? 

0 

 

 

? 

 

? 

 

 

 

Intel 

? 

? 

0 

? 

? 

? 

 

 

? 

? 

 

 

 

 

 

? 

? 

? 

 

 

? 

 

? 

 

? 

 

Mitsubishi 

? 

 

 

? 

 

? 

 

 

 

 

 

 

? 

 

 

? 

? 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mostek 

? 

0 

0 

0 

 

0 

 

 

 

 

? 

? 

0 

0 

? 

? 

? 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Motorola 

? 

 

 

 

 

0 

 

 

? 

? 

 

 

 

 

 

? 

 

 

 

 

? 

? 

 

 

 

 

NEC 

? 

? 

 

? 

? 

? 

 

 

? 

? 

? 

? 

? 

 

? 

? 

? 

 

 

 

? 

 

 

 

 

 

Nat.Semic. 

0 

0 

 

 

 

0 

 

 

? 

? 

? 

? 

0 

0 

0 

0 

 

 

 

 

? 

0 

 

 

 

 

NCR 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

? 

? 

? 

 

0 

 

 

 

 

 

? 

? 

0 

 

 

 

Oki 

? 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

? 

? 

? 

 

? 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RCA 

 

 

 

 

 

? 

 

 

 

 

? 

? 

0 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rockwell 

 

 

 

 

 

 

 

 

? 

? 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

? 

 

 

 

 

 

Siemens 

0 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Toshiba 

? 

0 

0 

? 

? 

? 

0 

 

 

 

? 

? 

? 

 

 

? 

? 

? 

 

 

 

 

 

 

 

 

Texas Instr. 

? 

0 

 

 

 

 

 

 

? 

 

? 

 

? 

 

 

? 

0 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tristar 

0 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Funkcio  DRAM  SRAM  PROM  ROM  EPROM  EEPROM 
Firmaoj   256 K1  64 K4  32 K8  1 M  64 K1  8 K8  32 K8  4 K4  2 K8  4 K8  64 K  128 K  256 K  512 K  1 M  8 K8  16 K8  32 K8  64 K8  128 K8  2 K8  4 K8  8 K8  16 K8  64 K8 
AMD                                     
ATT                                                                   
Fairchild                                                                   
Fujitsu                                                    
Hitachi                         
Intel                                  
Mitsubishi                                                          
Mostek                                        
Motorola                                                       
NEC                                  
Nat.Semic.                                     
NCR                                                       
Oki                                                             
RCA                                                                
Rockwell                                                                   
Siemens                                                                         
Toshiba                                     
Texas Instruments                                                       
Tristar                                                                         
Mallongigoj:

DRAM - dinamika operacia storo
SRAM- statika operacia storo
PROM- programebla nur-legebla storo
ROM - nur-legebla storo
EPROM-nuligebla kaj programebla nur-legebla storo
EEPROM- elektronike nuligebla kaj programebla nur-legebla storo
0 - provekzempleroj jam aĉeteblas
? - estas serie produktata


La baza funkciad-principo de la storoj estas, ke la enhavo enskribiĝas laŭ iu "adreso". La organizad-metodon de la storo karakterizas tio, kiom da bitoj estas akireblaj per unu adres-informo, aŭ inverse, el kiom da bitoj konsistas unu enhav-unuo de la stor-adreso. La plej disvastiĝintaj estas la 1-, 4- kaj 8-bitaj organizad-metodoj.

En tab. 1 ni uzas la sekvan formulon: relativa storivo x organiza metodo.

Ekzemple 64K4 signas entute 256-Kbitan storivon kun 4-bita adresado.

La akir-tempo karakterizas la rapidon de la storo. Ĝi montras la tempo-intervalon inter la eldono de valida adres-informo kaj la ricevo de la datumo. Ĝi koncernas la akiron de tiom da informoj (tiom da bitoj), kiom estas certigitaj per la organizad-metodo de la adresoj (tio estas 1, 4, aŭ 8 bitoj).

Tab. 2.: La evoluo de dinamikaj operaciaj storoj

La stor-kapacito de dinamika operacia storo 

1Kbito 

4 Kbitoj 

16 Kbitoj 

64 Kbitoj 

256 Kbitoj 

1 Mbito 

Aper-jaro de prov-ekzempleroj 

1970 

1973 

1976 

1979 

1982 

1985 

Transiro al sekva generacio laŭ la prezoj 

1975 

1979 

1983 

1983 

1986 

? 

Ne estas rekta dependo inter la akir-tempo kaj la organizad-metodo. La akir-tempo de storo kun 8-bita organizado povas esti pli malpli ol ĉe 1-bita. Do en tiu senco la livero de malpli da informoj ne estas pli rapida. Same ne pravas tiu konstato, ke ju pli longa estas la vort-unuo de la storo, des pli bona kaj moderna ĝi estas.

La energi-bezono estas unu el la ĉefaj karakterizoj de la storo, ĉar la mikroprocezilo havas limigitajn tiurilatajn kapablojn. Tiu limo estas des pli grava, ĉar ĉe mikrokomputiloj oni uzas plurajn stor-ĉipojn.


Historio de storoj

La "motoro" en la historio de duonkonduktaj storoj estas la dinamika operacia storo, do ni rigardu koncize ĝian historion.

La unua moderna operacia storo el metala-oksida duonkonduktanto (ĝia konata angla mallongigo estas MOS = Metal-Oxide Semiconductor) estis tiu de la firmao Intel: ĝi aperis en 1969 kaj estis statika operacia storo kun 256-bita kapacito. Ĝin rapide sekvis la unua dinamika operacia storo kun kapacito de 1024 bitoj.

La merkato estis praktike senlima, ĉar en la sepdekaj jaroj jam disvastiĝis la grandaj komputiloj, kiuj bezonis la relative malmultekostan, sekuran duonkonduktan storon. Pro tio la stor-produktantaj firmaoj povis amase vendi siajn produktojn, kaj - danke al la intensa ekspluatado de la produktilaro - ilin eblis rapide ŝanĝi al pli moderna, nova generacio. Ĉe Intel, ekzemple, en 1982 oni jam enkondukis la sesan generacion de produktad-maŝinoj. Bone karakterizas la intensecon de la evoluo, ke ĉiun trian jaron oni komencis produkti pli rapidan storon kun kvarobla stor-kapacito (vidu tab. 2). Tiel aperis unu post la alia la dinamikaj operaciaj storoj kun kapacito 4-,16-, 64-, 256-kaj 1024-Kbitaj stor-ĉipoj. Danke al la senlima merkato kaj, sekve, grandega produkt-serio, la prezo por storo de unu bito rapide malplialtiĝis. Ankaŭ la efektiva prezo rapidege falis. Ekzemple, la unuaj prov-ekzempleroj de 256-Kbitaj storoj en 1984 kostis ankoraŭ 25-50 USD, en marto de 1985 jam nur 6-7 USD.

Nun oni jam serie produktas la 256-Kbitajn dinamikajn storojn, kaj ilia prezo atendeble ĉijare falos ĝis la prez-nivelo de la 64K-bitaj storoj. Sekve el tiu ĉi prez-malaltigo, rapidege ŝanĝiĝas la produkto-konsisto, kion bonege ilustras tab. 3. La lasta tabelo (tab. 4) montras la nekredeble rapidan evoluon de la produktado, per la ekzemplo de japanaj firmaoj, akirintaj ĝis la fino de 1985 ĉirkaŭe 95% de la monda merkato en la produktado de 256-Kbitaj dinamikaj storoj!

Tab. 3.: Produktado de dinamikaj operaciaj storoj (en miliardoj da USD)

Stor-kapacito 

1983 

1984 

1985 

16 Kbit 

270 

100 

30 

64 Kbit 

1220 

2440 

1845 

256 Kbit 

50 

575 

1675 

1 Mbit 

- 

- 

10 

Multaj firmaoj jam nun financas esplorojn por evoluigi ĝis la fino de la jardeko storojn kun kapacito 1, 4, eĉ 16 Mbitoj. Ekzemple la firmao Toshiba estigis superpuran laboratorion (oni diras, ke ĝi estas la plej pura laboratorio de la mondo), kiu celas evoluigi 16-Mbitajn storojn. La firmaoj Siemens kaj Philips ellaboris komunan planon sub la nomo "Megaprojekto", kies celo estas ellabori la amas-produktadon de 4-Mbitaj storoj ĝis 1989.

 

Tab. 4.: La monata produktado de 256-Kbitaj dinamikaj operaciaj storoj

(La tutmonda produktado en 1985 estis ĉ. 300 milionoj da ekzempleroj.)

Firmao 

Proksima monata produktado de 256 Kbitaj operaciaj storoj (en milionoj da ekzempleroj) 

Julio 1985 

Dec. 1985 

Junio 1986 

Hitachi

NEC

Fujitsu

Toshiba

Mitsubishi

Matsushita 

4

4

2

1,5

1,5

0,2 

7 - 8

6 - 10

4

5

2,7

1,3 

10 - 12

13 - 15

8

7,5

5

2,5 

Entute 

12,2 

26 - 31 

46 - 50 

Pri la plej rapida 1-Mbita dinamika storo povas fieri la firmao Toshiba - ĝia akirtempo estas nur 30 nanosekundoj. La firmao ATT ĉijare jam liveras prov-ekzemplerojn de sia 1-Mbita storo kun akirtempo de 80 ns. La firmao Mitsubishi septembre de 1985 jam anoncis sian 4-Mbitan storon. La evoluo daŭras...

Peter SCHMID


Fonto: revuo Fokuso, n-ro 1987/1, p. 17.

Enretigo: Vári Csilla
Scienca kaj Teknika E-Biblioteko, STEB: http://www.eventoj.hu/steb