Ученые компании IBM продемонстрировали первые образцы PCM-памяти, способной хранить в одной ячейке три бита данных


В рамках Международного семинара IEEE по технологиям памяти (IEEE International Memory Workshop), который проходил недавно в Париже, ученые из компании IBM Research продемонстрировали первый в своем роде чип компьютерной памяти, на поверхности которого создана матрица из 64 тысяч ячеек, способных хранить по три бита данных каждая. Такая способность ячеек памяти является следствием использования относительно новой технологии, называемой памятью на основе фазовых переходов (Phase-Change Memory, PCM). Следует отметить, что представленный IBM чип является не первым чипом PCM-памяти на свете, но все, что было сделано ранее, способно было хранить только один бит данных в одной ячейке.

Нынешняя компьютерная память разделяется на три основных типа - это динамическая память DRAM, память на жестких дисках и FLASH-память. Каждая из этих технологий имеет ряд собственных преимуществ и недостатков и за последние несколько лет PCM-память привлекает внимание инженеров и ученых как память, сочетающая в себе все наилучшие черты основных типов. Она отличается высокой скоростью чтения-записи, надежностью, стабильностью и высоким значением показателя плотности хранения информации. PCM-память является энергонезависимой, он не теряет информацию при отключении питания, как DRAM-память, а количество циклов записи у PCM-памяти превышает 10 миллионов, что существенно больше, чем у обычной FLASH-памяти, используемой в USB-флешках.

Специалисты компании IBM прогнозируют, что на основе новой PCM-памяти можно будет создавать как самостоятельные, так и гибридные устройства, включающие в себя и другие типы долговременной памяти и использующие PCM-память как очень быстрый энергонезависимый буфер. Такие устройства позволят держать операционную систему и программы постоянно памяти, что позволит загружать компьютер или мобильный телефон всего за пару секунд времени, а базы данных, хранимые на массивах PCM-памяти, будут работать с недостижимым ранее быстродействием.


Материалы, лежащие в основе ячеек PCM-памяти могут находиться в двух стабильных состояниях, в аморфном (без определенной кристаллической структуры) и в кристаллическом (с упорядоченной кристаллической структурой). Эти состояния, помимо кристаллической структуры материала, различаются и значением его удельной электрической проводимости. Для записи 1 или 0 в ячейку PCM-памяти к ней прикладывают высокий или средний электрический потенциал, возникающий при этом электрический ток обеспечивает переход материала из одного фазового состояния в другой и наоборот. Логическому 0 соответствует аморфное состояние материала ячейки, а логической 1 - кристаллическое. Для чтения данных, записанных в ячейке, к ней прикладывается низкое напряжение и производится быстрое измерение силы протекающего через нее тока.

Но, некоторые PCM-материалы имеют способность находиться в течение длительного времени в нескольких промежуточных состояниях, в которые они переходят при пропускании через них электрического тока определенной величины. Каждому из таких состояний соответствует свое собственное значение удельного сопротивления материала, что можно использовать для кодирования в одной ячейке более одного бита информации. "Получение возможности записи трех бит информации в одну ячейку является существенным достижением" - рассказывает доктор Хэрис Позидис (Haris Pozidis), исследователь из IBM Research-Zurich, - "Это позволит нам получить стоимость чипов многобитной PCM-памяти значительно ниже, чем стоимость чипов DRAM, и ближе к стоимости FLASH".

Для того, чтобы получить возможность записи более одного бита данных в ячейку памяти, исследователям из IBM потребовалось разработать несколько новых технологий. Во-первых, была разработана структура самой ячейки памяти, которая обеспечивает малый температурный и временной дрейф ее параметров, а во-вторых, были разработаны схемы кодирования и декодирования информации, устойчивые к дрейфу параметров ячейки.

Чип новой PCM-памяти был изготовлен исследователями IBM при помощи стандартных 90-нм технологий производства полупроводниковых приборов. На кристалле этого чипа расположены две матрицы ячеек памяти, каждая из которых имеет размеры 1000 на 800 микрометров и разбита на четыре банка с отдельной адресацией. Материалом PCM-ячеек является легированный сплав из разряда халькогенидов, а сам чип упакован в стандартный корпус и впаян на обычную печатную плату. А эта плата, в свою очередь была установлена и используется в работе сервера на базе процессора POWER8.


Источник

Космический аппарат New Horizons собрал первые научные данные, касающиеся объекта, находящегося далеко за орбитой Плутона


Космический аппарат New Horizons, который в прошлом году совершил пролет возле Плутона и который задействован в его расширенной миссии, дважды произвел наблюдения за объектом 1994 JR1, объектом пояса Койпера (Kuiper Belt object, KBO), размером в 145 километров, находящимся на удалении 5 миллиардов километров от Солнца. И то, что вы видите на втором снимке, является не просто низкокачественным изображением, из него ученые почерпнули достаточно много интересной информации об этом объекте, который существует еще со времен начала формирования Солнечной системы.

Снимки объекта 1994 JR1 были сделаны 7 и 8 апреля 2016 года при помощи камеры LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) с расстояния 111 миллионов километров. Данный факт является своего рода собственным рекордом космического аппарата New Horizons, который сделал первый снимок объекта JR1 в ноябре 2015 года, когда расстояние до этого объекта составляло 280 миллионов километров.


"Последние наблюдения за объектом 1994 JR1 содержат массу ценных данных. Результаты наблюдений от 2015 и 2016 года позволили нам, помимо всего прочего, определить положение и траекторию движения объекта с точностью до тысячи километров. Теперь мы знаем об объекте 1994 JR1 гораздо больше, чем о другом объекте пояса Койпера" - рассказывает Саймон Портер (Simon Porter), ученый из Юго-западного Научно-исследовательского института (Southwest Research Institute, SwRI) и член команды миссии New Horizons, - "Имея на руках эти данные, теперь мы можем сказать, что JR1 является своего рода квазиспутником Плутона".

Помимо положения и уточнения траектории движения объекта 1994 JR1, ученым удалось определить период его вращения вокруг своей оси. Это было сделано путем измерений изменения яркости света, отраженного от поверхности объекта. "Объект JR1 совершает один полный оборот за 64 часа, что достаточно быстро для объектов пояса Койпера" - рассказывает Джон Спенсер (John Spencer), член научной команды миссии New Horizons, - "Данные наблюдения можно отнести к разряду наблюдений за тем, что мы видим в первый раз за всю историю науки и исследований космического пространства".


Съемки объектов пояса Койпера с пока еще большого расстояния являются своего рода тренировкой и подготовкой к съемке "крупным планом" когда аппарат New Horizons через несколько лет приблизится вплотную к поясу Койпера. Напомним нашим читателям, что сейчас аппарат направляется в сторону объекта 2014 MU69, возле которого он пройдет предположительно 1 января 2019 года.

Источник

Компания Mitsubishi готовится к запуску самого быстрого в мире лифта


Представители компании Mitsubishi Electric Corp объявили о том, что специалисты их компании закончили разработку и испытания ряда инновационных технологий, которые используются для изготовления самого быстрого на сегодняшний день в мире лифта. Этот лифт, способный перемещаться со скоростью 1230 метров в минуту, устанавливается внутри Шанхайской Башни (Shanghai Tower), небоскреба, высотой 632 метра, находящегося, как нетрудно догадаться, в Шанхае, Китай.

"Коньком" новых технологий является система смотки и укладки лифтового троса, которая приводится в действие экономичным и высокоэффективным электродвигателем постоянного тока с постоянными магнитами. В случае спуска лифта и в режиме торможения этот электродвигатель работает в качестве генератора, что позволяет вернуть некоторую часть израсходованной на подъем кабины энергии. Также в состав этой системы входит новая тормозная система, которая позволяет получить высокий уровень безопасности движения лифта.

Большое внимание было уделено системе управления лифтом, работающей под управлением специализированной "параллельной" операционной системы и допускающей управление с нескольких пультов.

В качестве основного троса специалисты компании Mitsubishi Electric использовали витой проволочный трос, показатель прочности на единицу его массы гораздо выше аналогичных показателей других типов тросов, используемых в скоростных высотных лифтах. Для увеличения безопасности движения новый лифт оборудован многоступенчатым амортизатором, устройством экстренного торможения, регулятором скорости и целым рядом других устройств, выполняющих предохранительные, защитные и регулирующие функции.

Кроме всего прочего новый лифт оборудован активной системой стабилизации, которая предотвращает колебания и вращательные движения кабины, вызываемые кривизной направляющих рельс и давлением потока воздуха. Снаружи кабина лифта имеет обтекаемые аэродинамические формы, что позволяет уменьшить влияние давления воздуха при движении на большой скорости. А устройство, которое управляет давлением воздуха внутри кабины, позволяет избавиться от дискомфорта и неприятных ощущений, связанных с быстрым изменением высоты.

Новый лифт станет одним из трех лифтов, связывающих нижние этажи небоскреба с обзорной площадкой, находящейся на верхнем этаже. Лифт будет перемещаться со скоростью от 1080 до 1230 метров в минут в зависимости от его загрузки и некоторых других факторов. А для того, чтобы подняться на этом лифте со второго цокольного этажа на 119-й этаж, потребуется всего 53 секунды времени.

Собственно лифт и все элементы сопутствующей инфраструктуры были изготовлены компанией Mitsubishi Electric Inazawa Works в Японии, а монтаж лифта проводят специалисты компании Shanghai Mitsubishi Elevator Co Ltd, которая является одной из лидирующих компаний в области подъемных систем в Китае.

Источник

Установлен новый рекорд скорости беспроводной передачи данных - 6 Гб/сек на расстоянии 37 километров


В рамках проекта ACCESS (Advanced E Band Satellite Link Studies), реализуемого группой германских ученых и специалистов, было создано оборудование для беспроводной передачи данных, при помощи которого был установлен новый мировой рекорд скорости. Развернутый коммуникационный канал обеспечил скорость передачи информации в 6 гигабит в секунду, такой скорости достаточно, чтобы передать содержимое DVD-диска менее чем за 10 секунд. Эта скорость не только на порядок выше, нежели предыдущий рекорд, не менее важным достижением является то, что точки приема и передачи информации разделяло расстояние в 37 километров.

В реализации проекта ACCESS принимает участие множество научных и исследовательских учреждений из Германии. А собственно рекордные испытания были проведены в Кельне и в городе Вахтберг, которые разделяет расстояние в 36.7 километра. Рекордная скорость была достигнута за счет использования так называемой "E band", миллиметрового диапазона радиочастот между 71 и 76 ГГц, который достаточно широко используется в спутниковых и наземных коммуникациях и который может обеспечить сверхвысокие скорости обмена данными.

Для передачи мощного сигнала на расстояния в десятки километров германские ученые использовали специализированные усилители, передатчики и приемники. В основе всей этой техники лежит технология полностью интегрированных твердотельных схем миллиметрового диапазона (Monolithically Integrated Millimeter wave Circuits, MMIC). В этих интегральных чипах используется технология высокочастотных транзисторов, разработанная в институте Fraunhofer IAF, специалисты которого уже имеют богатый опыт в деле проектирования и изготовления высокоскоростных широкополосных коммуникационных радиосистем.

Мощность сигнала передатчика усилена до 1 Ватта при помощи усилителей, построенных на базе композитного полупроводника, нитрида галлия. В приемниках также имеются малошумящие усилители с транзисторами, структура которых изготовлена из нескольких слоев различных сплавов арсенида, галлия и индия. Параметры этих усилителей позволяют приемникам улавливать даже самые слабые высокочастотные сигналы, прошедшие большое расстояние.

Данная технология беспроводной связи рассматривается в качестве альтернативы оптоволоконным и широкополосным кабельным коммуникационным каналам. Особенно она может стать полезной, когда дело касается обеспечения доступа в Интернет, идущего с высокоскоростных спутников, множеству абонентов, разбросанных по сельской местности. При помощи технологий мультиплексирования данная технология беспроводной связи может обеспечить до 250 одновременных подключений к Интернету, скорость каждого из которых будет составлять не менее 24 мегабита в секунду.

К сожалению, данному рекорду скорости беспроводной передачи данных еще ой как далеко до рекорда скорости передачи данных по оптоволокну, который составляет на сегодняшний день 1.125 терабита в секунду.

Источник

Ученые впервые произвели наблюдения "из первого ряда" за магнитным взрывом в космосе


В настоящее время четыре идентичных космических аппарата миссии Magnetospheric Multiscale Mission (MMS) находятся в районе границы, где происходит постоянные "столкновения" между магнитным полем Солнца и магнитным полем Земли. Данная миссия чем-то родственна заброске датчиков в самое сердце шторма, только таким образом можно узнать, что же на самом деле творится с пограничными слоями магнитосферы нашей планеты. Явления, называемые выбросами корональной массы или солнечными вспышками, не только извергают в космос огромное количество материи в виде заряженных частиц, которая вызывает вторичные явления, такие как северные сияния. Эти вспышки являются источниками сильнейших магнитных возмущений, которые, как волна от взрыва, ударяют по магнитосфере Земли и приводят к возникновению явления магнитного пересоединения (перезамыкания магнитных линий, magnetic reconnection).


Проведя в космосе уже несколько лет, и совершив за это время более 4 тысяч "переходов" через границу магнитных полей, четыре космических аппарата миссии MMS впервые оказались в самом "сердце" явления магнитного пересоединения. Космические аппараты летят в космосе строем, напоминающем форму пирамиды, и каждый из них оборудован 25 датчиками, при помощи которых они составляют трехмерную карту магнитной составляющей окружающей их среды и получает данные о потоках заряженных частиц, циркулирующих в пространстве.

"Загадка процесса магнитного пересоединения существует уже в течение минимум десятка лет. Ученые пока еще не знают, как ведут себя электроны и другие заряженные частицы, которым не посчастливилось попасть между молотком и наковальней двух ударяющих друг в друга магнитных полей" - рассказывает Джим Бурч (Jim Burch), научный руководитель миссии MMS, - "Измерения параметров потоков электронов в космосе спутниками, находящимися на околоземной орбите, слишком медленны и имеют в сто раз меньшую точность для изучения явления пересоединения. Теперь спутники MMS, которые как раз и находятся в самой "горячей" области, стали новым "окном" через которое мы можем изучать все, что связано с магнитными полям и его влиянием на космическую погоду".


Полученные при помощи спутников MMS данные позволили ученым выяснить, что свободные электроны в космосе не успевают достичь места, где явление магнитного пересоединения имеет максимальную силу, они просто отбрасываются прочь в космическое пространство. Отброшенные электроны движутся со скоростями в сотни и тысяч километров в секунду, и они, словно нож сквозь масло, проходят границы магнитных полей, которые при нормальных условиях просто отклонили бы их. Тем не менее, влияние других магнитных полей заворачивает потоки электронов назад и они возвращаются в район Земли.

До последнего времени все имеющиеся знания о явлении магнитного пересоединения были получены из лабораторных экспериментов и из расчетов теоретических математических моделей. Теперь же, имея возможность наблюдать за этими явлениями из "первого ряда", ученые получат более широкое представление о происходящих в космосе неподалеку от Земли процессах, связанных с магнитными полями, электронами и другими заряженными частицами. А эти знания имеют и будут иметь еще большее значение тогда, когда люди начнут всерьез путешествовать далеко за пределы нашей планеты.


Источник