SRAM e chinelos

Ainda estou aprendendo, mas esta pergunta está me incomodando. Finalmente entendo como os flip-flops funcionam e como isso é usado para manter os registros de deslocamento e coisas do tipo.

Na página wiki: "Cada bit em uma SRAM é armazenado em quatro transistores"

Por que quatro? SRAM uma série de travas (ou flip-flops) está correta? ...... os flip-flops têm apenas dois transistores corretos? A menos que eu esteja confuso, o que eu poderia ser?

Eu já vi o esquema de um flip-flop, é claro (usando portas NAND e outras)? Mas os portões NAND levam mais de um transistor para construir, mas eu já vi amostras de flip-flops (usando LEDS) com apenas 2 transistores?

Como você pode ver, estou um pouco confuso. A SRAM está dizendo que precisa de 4 transistores para armazenar um pouco ...... ainda vi 2 transistores armazenarem um estado (que eu acho que poderia ser considerado um pouco) e chinelos NAND gate (que certamente levam mais de 1 transistores para fazer uma porta NAND?

No entanto, estou pensando em transistores de junção bipolar normais, e depois de ler mais parece que "a maioria" dos SRAM usa FET's ... isso teria alguma diferença, no entanto, em como eles são construídos?

Você precisa manter os transistores e os portões separados.

Quatro transistores não é ruim para armazenar um pouco de dados. Se você usasse duas portas, precisaria de pelo menos 8. (Uma porta NAND de 2 entradas consiste em 4 transistores.) Uma célula SRAM é basicamente dois inversores conectados um ao outro, para que eles mantenham o nível do outro vivo. Um inversor consiste em 2 transistores, totalizando 4.

Na verdade, é possível usar ainda menos hardware para armazenar um pouco, e é isso que a DRAM faz: armazena um pouco como nível de tensão em um capacitor. Isso significa que você pode obter muito mais dados em um mm quadrado de DRAM do que em uma SRAM. Infelizmente, a tensão do capacitor vaza, então a DRAM deve ser atualizada continuamente.

Existem várias maneiras de criar uma célula de memória de 1 bit. No entanto, aqueles implementados com lógica ativa são, de um modo ou de outro, um amplificador com feedback positivo. Como você mencionou, isso pode ser feito com dois transistores e alguns resistores:

Observe isso com atenção e verá que ele tem dois estados estáveis, Q1 ativado ou Q2 ativado. No entanto, ele também tem uma desvantagem significativa, que é que consome corrente continuamente. Os resistores podem ser fabricados bastante altos, mas ainda existem muitos bits em um chip de RAM estático moderno e as correntes de cada bit se somam.

O inversor CMOS básico não consome corrente (exceto pequenos vazamentos) quando solidamente em qualquer um dos estados. Este é um circuito simples de dois FET. Um PFET pode puxar alto e um NFET puxar baixo. Os portões são amarrados e os limites são definidos para que apenas um dos dois FETs acenda quando os portões estiverem totalmente altos ou baixos. No entanto, um inversor não fornece ganho positivo. Isso pode ser resolvido usando dois inversores consecutivos. Dois inversores seguidos obtêm um ganho positivo. Se os dois inversores estiverem conectados em um loop, eles terão dois estados estáveis. Um será alto e o outro baixo, mas o circuito é estável nos estados alto-baixo e baixo-alto. Como um inversor CMOS é apenas dois FETs, conforme descrito acima, essa célula de memória é de 4 FETs, com a grande vantagem de não receber corrente quando não está sendo comutada. Como Steven disse, quatro FETs CMOS por bit não são tão ruins assim. Tudo é uma troca.

As portas CMOS e requerem 4 transistores (o mínimo) para a porta de 2 entradas.

Você pode descer para 2 na lógica resistor-transistor:

Para registros, existem muitas topologias, mas a mais simples requer pelo menos um anel com dois inversores, portanto, 4 transistores mais os buffers de gravação, ou seja, cerca de 8 transistores.

A SRAM precisa de 4 transistores no menor projeto mais simples (resistor-transistor, mas os resistores são muito maiores que os transistores na tecnologia MOS), 6 para uma célula MOS completa. Você pode ter DRAM de 1 transistor, usando um capacitor para armazenar o valor; mas isso é novamente lógica dinâmica e é a maior integração possível.

Os circuitos que usam transistores, resistores e capacitores podem sobreviver com muito menos transistores do que os circuitos que usam transistores sozinhos. Nos dias de componentes discretos, substituir um transistor por um resistor economizaria custos. Os resistores, no entanto, são terrivelmente ineficientes e, nas implementações de circuitos integrados, eles realmente custam substancialmente mais do que os transistores. Muitas aplicações que os usariam poderiam substituir as fontes atuais, que não eram tão ruins em termos de custo, mas terrivelmente ineficientes em termos de energia.

Se alguém deseja armazenar um pouco de informação sem um consumo contínuo significativo de energia, a maneira mais compacta de fazer isso é usar dois inversores, o que exigirá um mínimo absoluto de quatro transistores para armazenar os dados. Como a retenção de informações geralmente é útil apenas se houver um meio de fornecê-las, uma célula SRAM adicionará alguma lógica adicional à célula de quatro transistores para permitir acesso a ela. Mudar as coisas "de maneira limpa" sem contenção de barramento exigiria quatro transistores adicionais; na prática, geralmente é possível obter um desempenho aceitável com dois.