ЗУ с использованием .металл—оксид—полупроводниковых мишеней с лучевой адресацией (МОПЛА-трубки памяти) позволяет хранить информацию в течение некоторого отрезка времени. Срок хранения при отключенном питании превышает один месяц при не менее чем двадцатикратном считывании. Изменение сигнала при изменении температуры от -40 до +70°С не превышает 10%. Одна из основных проблем в таких ЗУ - борьба с повреждением слоя кремния под действием электронного луча, который изменяет структуру оксида кремния, вследствие чего она теряет способность приобретать и сохранять электрический заряд.

Таким образом, в отличие от полупроводниковых ЗУ и ЗУ на ЦМД предел поверхностной плотности записи в электронно-лучевых ЗУ не определяются технологическими параметрами, в частности, параметрами литографии. По расходуемой мощности (10 мкВт/бит) ЗУ на электронно-лучевых трубках ЗУ на ПЗС и на ЦМД равноценны. Вместе с тем электронно-лучевые ЗУ обладают тем преимуществом по сравнению с ЗУ на ПЗС, что они способны хранить информацию и в отсутствие напряжения, а по сравнению с ЗУ на ЦМД обладают большей скоростью обработки информации. Однако они чувствительны к паразитному облучению, что требует в отдельных случаях специальных мер по экранировке.

Различные направления машинной памяти развиваются неравномерно. Связано это как с наличием необходимой элементной базы, так и с недостаточностью традиционных средств реализации. Если весь путь развития того или иного направления условно представить в виде цепочки: физические принципы - нахождение и создание необходимых материалов - разработка конструкций - создание технологии - промышленное производство, то на сегодняшний день представляется справедливой следующая картина. Магнитная память на лентах, дисках и т. п. и полупроводниковая память на БИС и СБИС достигли стадии развитого производства; память на ЦМД, ПЗС, оптические дисковые накопители, электронно-оптические, акустические ЗУ начинают выходить постепенно в опытное производство, а в некоторых случаях и в стадию промышленного освоения; голографические, оптоэлектронные, сверхпроводниковые устройства памяти находятся в стадии лабораторных исследований, а разработки молекулярных и биохимических носителей - все еще в стадии отыскания физических принципов. Очевидно, перспективы развития искусственных систем хранения информации должны быть связаны и с использованием новых физических принципов и явлений.

В последнее десятилетие в развитии ряда направлений оптоэлектроники достигнуты очень значительные успехи, которые косвенно, а иногда и прямо способствуют решению проблемы оптической памяти. Созданы полупроводниковые лазеры с высокой степенью когерентности излучения, позволяющие записывать качественные голограммы. Развивается интегральная оптика, в рамках которой традиционные объемные оптические элементы заменяют тонкопленочными.

Тонкопленочные оптические затворы могут переключаться напряжением всего в несколько вольт, при этом время переключения может быть менее наносекунды.

Интересны соображения, касающиеся возможности использования в оптических ЗУ принципа фотовыжигания спектральных провалов в спектрах примесных молекул в низкотемпературных матрицах. Физическая сущность явления сводится к высокоселективному фотопреобразованию неоднородно расширенных (10 нм) примесных спектров при воздействии монохроматического излучения на фотоактивные примесные молекулы через узкие (10-5—10-3 нм) линии поглощения. Плотность записи на таком носителе может достигнуть фантастической цифры—1012 бит/см2, однако кроме подходящих носителей для реализации ЗУ нужны еще и перестраиваемые лазеры, и системы обеспечения сверхнизких (вплоть до 0,05 К) температур.

При низких (гелиевых) температурах может проявляться также другой замечательный эффект оптической памяти—фотонное (или световое) эхо. Если на специальную среду с резонансными свойствами воздействовать одним или двумя оптическими импульсами, то они вызывают перестройку ее электронной структуры. Если после этого приходит третий—информационный—импульс, то он средой “запоминается”: спустя длительное время после его прохождения (вплоть до десятков секунд) среда генерирует четвертый импульс, импульс—эхо. Используя этот эффект в кристалле, можно записывать и цифровые данные (наличие или отсутствие вспышки), и двумерные картины. Запись производится во всем объеме, при этом плотность размещения информации может достигнуть 1012 бит/см3! Важно, что во время хранения “сгустков света” в кристалле можно проводить еще и их обработку.

Рассматривается и возможность реализации волоконно-оптического ЗУ. Принцип действия такой памяти основан на том, что в кольцевой световод (длиной до 50—100 км) вводят последовательность оптических импульсов, которые достаточно долго циркулиру­ют в нем, “подпитываясь” оптоэлектронными или оптическими регенераторами. В определенных точках световода с помощью направленных ответвителей информация может быть выведена из кольца и преобразована к электрической форме. В такой системе можно, например, на несколько часов запомнить кадр цветного ТВ.

При создании машинной памяти нужно еще многому учиться у мозга, хотя и не следует его слепо копировать. Чисто технический потенциал, например, у голографических ЗУ намного богаче, чем возможности мозга.

Взять лучшее у обоих видов памяти человеческой и машинной - таково стремление разработчиков. Высокая плотность записи, большая емкость памяти высокое быстродействие, способность восприятия и аналоговой, и цифровой информации, сочетание адресного и ассоциативного поиска, объединение последовательного и параллельного принципов ввода/вывода информации, высокая долговечность и надежность хранения - вот основное, чем хотелось бы наделить ЗУ будущего.

ЛИТЕРАТУРА

Абакумова В.И. Запоминающие устройства ЦВМ.Учебное пособие М. 1970.

Гуральник А.К. Устройства памяти ЦВМ, М.: Сов. Радио, 1976.

Мнеян М.Г. физика машинной памяти, М.: Высшая школа, 1990.