संवेदी प्रवर्धक: Difference between revisions

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आधुनिक कंप्यूटर मेमोरी में, संवेदी प्रवर्धक उन तत्वों में है जो अर्धचालक [[स्मृति|मेमोरी]] चिप (एकीकृत परिपथ) पर परिपथिकी बनाते हैं; यह शब्द स्वयं चुंबकीय [[कोर मेमोरी|क्रोड स्मृति]] के युग का है।<ref>[https://archive.org/stream/bitsavers_decpdp8pdpManualFeb66_21177111/F-87_PDP-8_Maintenance_Manual_Feb66#page/n117/mode/1up ''PDP-8 Maintenance Manual''], Digital Equipment Corporation, F-87, 2/66, 1966; pages 4-1 to 4-13.</ref> संवेदी प्रवर्धक रीड परिपथिकी का हिस्सा है जिसका उपयोग मेमोरी से डेटा पढ़ते समय किया जाता है; इसकी भूमिका एक ''बिटलाइन'' से कम पावर सिग्नल (शक्ति संकेत) को समझना है जो [[कंप्यूटर डेटा भंडारण|मेमोरी सेल]] में संग्रहीत डेटा बिट (1 या 0) का प्रतिनिधित्व करती है, और छोटे वोल्टेज स्विंग को पहचानने योग्य [[तर्क स्तर]] तक बढ़ाती है जिससे कि डेटा को मेमोरी के बाहर तर्क द्वारा ठीक से व्याख्या किया जा सके। <ref>A Low-Power SRAM Using Bit-Line Charge-Recycling for Read and Write Operations [https://ieeexplore.ieee.org/document/5584956], IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2010 IEEE</ref>
आधुनिक कंप्यूटर मेमोरी में, '''संवेदी प्रवर्धक''' उन तत्वों में है जो अर्धचालक [[स्मृति|मेमोरी]] चिप (एकीकृत परिपथ) पर परिपथिकी बनाते हैं; यह शब्द स्वयं चुंबकीय [[कोर मेमोरी|क्रोड स्मृति]] के युग का है।<ref>[https://archive.org/stream/bitsavers_decpdp8pdpManualFeb66_21177111/F-87_PDP-8_Maintenance_Manual_Feb66#page/n117/mode/1up ''PDP-8 Maintenance Manual''], Digital Equipment Corporation, F-87, 2/66, 1966; pages 4-1 to 4-13.</ref> संवेदी प्रवर्धक रीड परिपथिकी का हिस्सा है जिसका उपयोग मेमोरी से डेटा रीड किया जाता है; इसकी भूमिका एक ''बिटलाइन'' से कम पावर सिग्नल (शक्ति संकेत) को समझना है जो [[कंप्यूटर डेटा भंडारण|मेमोरी सेल]] में संग्रहीत डेटा बिट (1 या 0) का प्रतिनिधित्व करती है, और लघु वोल्टेज बदलने को पहचानने योग्य [[तर्क स्तर]] तक बढ़ाती है जिससे कि डेटा को मेमोरी के बाहर तर्क द्वारा ठीक से व्याख्या किया जा सके। <ref>A Low-Power SRAM Using Bit-Line Charge-Recycling for Read and Write Operations [https://ieeexplore.ieee.org/document/5584956], IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2010 IEEE</ref>


आधुनिक संवेदी प्रवर्धक परिपथ में दो से छह (सामान्यतः चार) [[ट्रांजिस्टर]] होते हैं, जबकि क्रोड मेमोरी के लिए प्रारंभिक संवेदी प्रवर्धक में कभी-कभी 13 ट्रांजिस्टर होते हैं।<ref>[https://archive.org/stream/bitsavers_decpdp8pdpManualFeb66_21177111/F-87_PDP-8_Maintenance_Manual_Feb66#page/n242/mode/1up ''PDP-8 Maintenance Manual''], Digital Equipment Corporation, F-87, 2/66, 1966; page 10-9 drawing RS-B-G007.</ref> मेमोरी सेल के प्रत्येक कॉलम के लिए संवेदी प्रवर्धक होता है, इसलिए आधुनिक मेमोरी चिप पर सामान्यतः सैकड़ों या हजारों समान संवेदी प्रवर्धक होते हैं। जैसे, संवेदी प्रवर्धक कंप्यूटर के मेमोरी उपप्रणाली में बचे कुछ [[एनालॉग सर्किट|अनुरूप परिपथ]] में से एक हैं।
आधुनिक संवेदी प्रवर्धक परिपथ में दो से छह (सामान्यतः चार) [[ट्रांजिस्टर]] होते हैं, जबकि क्रोड मेमोरी के लिए प्रारंभिक संवेदी प्रवर्धक में कभी-कभी 13 ट्रांजिस्टर होते हैं।<ref>[https://archive.org/stream/bitsavers_decpdp8pdpManualFeb66_21177111/F-87_PDP-8_Maintenance_Manual_Feb66#page/n242/mode/1up ''PDP-8 Maintenance Manual''], Digital Equipment Corporation, F-87, 2/66, 1966; page 10-9 drawing RS-B-G007.</ref> मेमोरी सेल के प्रत्येक कॉलम के लिए संवेदी प्रवर्धक होता है, इसलिए आधुनिक मेमोरी चिप पर सामान्यतः सैकड़ों या हजारों समान संवेदी प्रवर्धक होते हैं। जैसे, संवेदी प्रवर्धक कंप्यूटर के मेमोरी उपप्रणाली में बचे कुछ [[एनालॉग सर्किट|अनुरूप परिपथ]] में से एक हैं।
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== मेमोरी चिप ऑपरेशन ==
== मेमोरी चिप ऑपरेशन ==
अर्धचालक मेमोरी चिप में डेटा को छोटे परिपथ में संग्रहीत किया जाता है जिन्हें मेमोरी सेल कहा जाता है। संवेदी प्रवर्धक मुख्य रूप से वोलेटाइल मेमोरी सेल्स[[ अस्थिरमति | (ऊर्जाह्रास मेमोरी]]) में लगाए जाते हैं। मेमोरी सेल या तो ([[ स्थैतिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी |स्थैतिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी]]) एसआरएएम या [[गतिशील रैंडम-एक्सेस मेमोरी|(गतिशील रैंडम-एक्सेस मेमोरी) डीआरएएम]] सेल हैं जो चिप पर पंक्तियों और स्तंभों में रखे जाते हैं। प्रत्येक रेखा पंक्ति के प्रत्येक कक्ष से जुड़ी होती है। पंक्तियों के साथ चलने वाली रेखा को वर्डलाइन कहा जाता है जिन पर वोल्टेज डालकर सक्रिय किया जाता है। स्तंभों के साथ चलने वाली रेखाओं को बिट-लाइन कहा जाता है और ऐसी दो पूरक बिटलाइनें सरणी के योजक पर एक संवेदी प्रवर्धक से जुड़ी होती हैं। संवेदी प्रवर्धक की संख्या चिप पर "बिटलाइन' की होती है। प्रत्येक सेल एक विशेष वर्डलाइन और बिटलाइन के प्रतिच्छेदन पर स्थित होती है, जिसका उपयोग इसे "संबोधित" करने के लिए किया जा सकता है। सेल में डेटा उन्हीं बिट-लाइनों द्वारा पढ़ा या लिखा जाता है जो पंक्तियों और स्तंभों के शीर्ष पर चलती हैं।<ref>Characterization of SRAM sense amplifier input offset for yield prediction in 28nm CMOS [https://ieeexplore.ieee.org/document/6055315], Custom Integrated Circuits Conference (CICC), 2011 IEEE</ref>
अर्धचालक मेमोरी चिप में डेटा को छोटे परिपथ में संग्रहीत किया जाता है जिन्हें मेमोरी सेल कहा जाता है। संवेदी प्रवर्धक मुख्य रूप से वोलेटाइल मेमोरी सेल्स[[ अस्थिरमति | (ऊर्जाह्रास मेमोरी]]) में लगाए जाते हैं। मेमोरी सेल या तो ([[ स्थैतिक रैंडम-एक्सेस मेमोरी |स्थैतिक यादृच्छिक अभिगम स्मृति]]) एसआरएएम या [[गतिशील रैंडम-एक्सेस मेमोरी|(गतिक याद्दच्छिक अभिगम स्मृति) डीआरएएम]] सेल हैं जो चिप पर पंक्तियों और स्तंभों में रखे जाते हैं। प्रत्येक रेखा पंक्ति के प्रत्येक कक्ष से जुड़ी होती है। पंक्तियों के साथ चलने वाली रेखा को वर्डलाइन कहा जाता है जिन पर वोल्टेज डालकर सक्रिय किया जाता है। स्तंभों के साथ चलने वाली रेखाओं को बिट-लाइन कहा जाता है और ऐसी दो पूरक बिटलाइनें सरणी के योजक पर एक संवेदी प्रवर्धक से जुड़ी होती हैं। संवेदी प्रवर्धक की संख्या चिप पर "बिटलाइन' की होती है। प्रत्येक सेल एक विशेष वर्डलाइन और बिटलाइन के प्रतिच्छेदन पर स्थित होती है, जिसका उपयोग इसे "संबोधित" करने के लिए किया जा सकता है। सेल में डेटा उन्हीं बिट-लाइनों द्वारा रीड या लिखा जाता है जो पंक्तियों और स्तंभों के शीर्ष पर चलती हैं।<ref>Characterization of SRAM sense amplifier input offset for yield prediction in 28nm CMOS [https://ieeexplore.ieee.org/document/6055315], Custom Integrated Circuits Conference (CICC), 2011 IEEE</ref>
=== एसआरएएम ऑपरेशन ===
=== एसआरएएम ऑपरेशन ===
किसी विशेष मेमोरी सेल से बिट रीड करने के लिए, सेल की पंक्ति के साथ वर्डलाइन को चालू किया जाता है, जिससे पंक्ति के सभी सेल सक्रिय हो जाते हैं। सेल से संग्रहीत मान (लॉजिक 0 या 1) फिर उससे जुड़ी बिट-लाइनों पर आता है। दो पूरक बिट-लाइनों के अंत में संवेदी प्रवर्धक छोटे वोल्टेज को सामान्य तर्क स्तर तक बढ़ाता है। फिर वांछित सेल से बिट को सेल के संवेदी प्रवर्धक से बफर में ले जाया जाता है, और आउटपुट बस पर डाल दिया जाता है।<ref>Sense Amplifier for SRAM.[https://web.archive.org/web/20110124033153/http://soc.cs.nchu.edu.tw/upload_data/Sense%20Amplifier%20for%20SRAM.pdf], Prof: Der-Chen Huang, National Chung Hsing University</ref>
किसी विशेष मेमोरी सेल से बिट रीड करने के लिए, सेल की पंक्ति के साथ वर्डलाइन को चालू किया जाता है, जिससे पंक्ति के सभी सेल सक्रिय हो जाते हैं। सेल से संग्रहीत मान (लॉजिक 0 या 1) फिर उससे जुड़ी बिट-लाइनों पर आता है। दो पूरक बिट-लाइनों के अंत में संवेदी प्रवर्धक छोटे वोल्टेज को सामान्य तर्क स्तर तक बढ़ाता है। फिर वांछित सेल से बिट को सेल के संवेदी प्रवर्धक से बफर में ले जाया जाता है, और आउटपुट बस पर डाल दिया जाता है।<ref>Sense Amplifier for SRAM.[https://web.archive.org/web/20110124033153/http://soc.cs.nchu.edu.tw/upload_data/Sense%20Amplifier%20for%20SRAM.pdf], Prof: Der-Chen Huang, National Chung Hsing University</ref>
=== डीआरएएम ऑपरेशन ===
=== डीआरएएम ऑपरेशन ===
[[गतिशील रैंडम एक्सेस मेमोरी|डीआरएएम]] में संवेदी प्रवर्धक ऑपरेशन काफी हद तक एसआरएएम के समान है, लेकिन यह एक अतिरिक्त कार्य करता है। डीआरएएम चिप्स में डेटा को मेमोरी सेल में छोटे [[ संधारित्र |संधारित्र]] में[[ बिजली का आवेश | विद्युत आवेश]] के रूप में संग्रहीत किया जाता है। रीड ऑपरेशन सेल में चार्ज को कम कर देता है, डेटा को नष्ट कर देता है, इसलिए डेटा को पढ़ने के बाद संवेदी प्रवर्धक को कैपेसिटर को रिचार्ज करके, उस पर वोल्टेज लागू करके तुरंत इसे सेल में वापस लिखना होगा। इसे [[ स्मृति ताज़ा | मेमोरी रिफ्रेश]] कहा जाता है।
[[गतिशील रैंडम एक्सेस मेमोरी|डीआरएएम]] में संवेदी प्रवर्धक ऑपरेशन काफी हद तक एसआरएएम के समान है, लेकिन यह एक अतिरिक्त कार्य करता है। डीआरएएम चिप्स में डेटा को मेमोरी सेल में छोटे कपैसिटर ([[ संधारित्र |संधारित्र)]] में[[ बिजली का आवेश | विद्युत आवेश]] के रूप में संग्रहीत किया जाता है। रीड ऑपरेशन सेल में चार्ज को क्षीण कर देता है, डेटा को नष्ट कर देता है, इसलिए डेटा रीड के बाद संवेदी प्रवर्धक को कैपेसिटर को रिचार्ज करके, उस पर वोल्टेज लागू करके तुरंत इसे सेल में वापस लिखना होगा। इसे [[ स्मृति ताज़ा | मेमोरी रिफ्रेश]] कहा जाता है।


=== डिज़ाइन उद्देश्य ===
=== डिज़ाइन उद्देश्य ===
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Latest revision as of 10:13, 1 December 2023

आधुनिक कंप्यूटर मेमोरी में, संवेदी प्रवर्धक उन तत्वों में है जो अर्धचालक मेमोरी चिप (एकीकृत परिपथ) पर परिपथिकी बनाते हैं; यह शब्द स्वयं चुंबकीय क्रोड स्मृति के युग का है।[1] संवेदी प्रवर्धक रीड परिपथिकी का हिस्सा है जिसका उपयोग मेमोरी से डेटा रीड किया जाता है; इसकी भूमिका एक बिटलाइन से कम पावर सिग्नल (शक्ति संकेत) को समझना है जो मेमोरी सेल में संग्रहीत डेटा बिट (1 या 0) का प्रतिनिधित्व करती है, और लघु वोल्टेज बदलने को पहचानने योग्य तर्क स्तर तक बढ़ाती है जिससे कि डेटा को मेमोरी के बाहर तर्क द्वारा ठीक से व्याख्या किया जा सके। [2]

आधुनिक संवेदी प्रवर्धक परिपथ में दो से छह (सामान्यतः चार) ट्रांजिस्टर होते हैं, जबकि क्रोड मेमोरी के लिए प्रारंभिक संवेदी प्रवर्धक में कभी-कभी 13 ट्रांजिस्टर होते हैं।[3] मेमोरी सेल के प्रत्येक कॉलम के लिए संवेदी प्रवर्धक होता है, इसलिए आधुनिक मेमोरी चिप पर सामान्यतः सैकड़ों या हजारों समान संवेदी प्रवर्धक होते हैं। जैसे, संवेदी प्रवर्धक कंप्यूटर के मेमोरी उपप्रणाली में बचे कुछ अनुरूप परिपथ में से एक हैं।

मूल संरचना

चित्र 1(ए)

संबंधित मेमोरी से डेटा रीड और रिफ्रेश ऑपरेशन के दौरान संवेदी प्रवर्धक की आवश्यकता होती है।

वर्गीकरण
परिपथ प्रकार ऑपरेशन मोड
विभेदक वोल्टेज मोड
अविभेदक धारा मोड


मेमोरी चिप ऑपरेशन

अर्धचालक मेमोरी चिप में डेटा को छोटे परिपथ में संग्रहीत किया जाता है जिन्हें मेमोरी सेल कहा जाता है। संवेदी प्रवर्धक मुख्य रूप से वोलेटाइल मेमोरी सेल्स (ऊर्जाह्रास मेमोरी) में लगाए जाते हैं। मेमोरी सेल या तो (स्थैतिक यादृच्छिक अभिगम स्मृति) एसआरएएम या (गतिक याद्दच्छिक अभिगम स्मृति) डीआरएएम सेल हैं जो चिप पर पंक्तियों और स्तंभों में रखे जाते हैं। प्रत्येक रेखा पंक्ति के प्रत्येक कक्ष से जुड़ी होती है। पंक्तियों के साथ चलने वाली रेखा को वर्डलाइन कहा जाता है जिन पर वोल्टेज डालकर सक्रिय किया जाता है। स्तंभों के साथ चलने वाली रेखाओं को बिट-लाइन कहा जाता है और ऐसी दो पूरक बिटलाइनें सरणी के योजक पर एक संवेदी प्रवर्धक से जुड़ी होती हैं। संवेदी प्रवर्धक की संख्या चिप पर "बिटलाइन' की होती है। प्रत्येक सेल एक विशेष वर्डलाइन और बिटलाइन के प्रतिच्छेदन पर स्थित होती है, जिसका उपयोग इसे "संबोधित" करने के लिए किया जा सकता है। सेल में डेटा उन्हीं बिट-लाइनों द्वारा रीड या लिखा जाता है जो पंक्तियों और स्तंभों के शीर्ष पर चलती हैं।[4]

एसआरएएम ऑपरेशन

किसी विशेष मेमोरी सेल से बिट रीड करने के लिए, सेल की पंक्ति के साथ वर्डलाइन को चालू किया जाता है, जिससे पंक्ति के सभी सेल सक्रिय हो जाते हैं। सेल से संग्रहीत मान (लॉजिक 0 या 1) फिर उससे जुड़ी बिट-लाइनों पर आता है। दो पूरक बिट-लाइनों के अंत में संवेदी प्रवर्धक छोटे वोल्टेज को सामान्य तर्क स्तर तक बढ़ाता है। फिर वांछित सेल से बिट को सेल के संवेदी प्रवर्धक से बफर में ले जाया जाता है, और आउटपुट बस पर डाल दिया जाता है।[5]

डीआरएएम ऑपरेशन

डीआरएएम में संवेदी प्रवर्धक ऑपरेशन काफी हद तक एसआरएएम के समान है, लेकिन यह एक अतिरिक्त कार्य करता है। डीआरएएम चिप्स में डेटा को मेमोरी सेल में छोटे कपैसिटर (संधारित्र) में विद्युत आवेश के रूप में संग्रहीत किया जाता है। रीड ऑपरेशन सेल में चार्ज को क्षीण कर देता है, डेटा को नष्ट कर देता है, इसलिए डेटा रीड के बाद संवेदी प्रवर्धक को कैपेसिटर को रिचार्ज करके, उस पर वोल्टेज लागू करके तुरंत इसे सेल में वापस लिखना होगा। इसे मेमोरी रिफ्रेश कहा जाता है।

डिज़ाइन उद्देश्य

उनके डिज़ाइन के हिस्से के रूप में, संवेदी प्रवर्धक का लक्ष्य न्यूनतम सेंस डिले, आवश्यक स्तर का प्रवर्धन, न्यूनतम बिजली की खपत, प्रतिबंधित अनुविक्षेप क्षेत्रों में फिट होना और उच्च विश्वसनीयता और सहनशीलता है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ PDP-8 Maintenance Manual, Digital Equipment Corporation, F-87, 2/66, 1966; pages 4-1 to 4-13.
  2. ↑ A Low-Power SRAM Using Bit-Line Charge-Recycling for Read and Write Operations [1], IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2010 IEEE
  3. ↑ PDP-8 Maintenance Manual, Digital Equipment Corporation, F-87, 2/66, 1966; page 10-9 drawing RS-B-G007.
  4. ↑ Characterization of SRAM sense amplifier input offset for yield prediction in 28nm CMOS [2], Custom Integrated Circuits Conference (CICC), 2011 IEEE
  5. ↑ Sense Amplifier for SRAM.[3], Prof: Der-Chen Huang, National Chung Hsing University


बाहरी संबंध

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