ფიგურა 1: სამედიცინო სტიმულაციის მოწყობილობის ბლოკის დიაგრამა გარე მეხსიერების გამოყენებით მოწინავე ფუნქციონირების მხარდასაჭერად
სისტემის არქიტექტორების პირველი გამოწვევა არის ჩიპი (SOC) ან მიკროკონტროლერის სწორი სისტემის იდენტიფიცირება სისტემის გულში. მას აუცილებლად უნდა უზრუნველყოს სასურველი შესრულების უზრუნველყოფა, ხოლო ერთდროულად საერთო სისტემის ენერგეტიკული ბიუჯეტის შემცირება.
პერიფერიული მოწყობილობები, როგორიცაა გარე მოგონებები, სენსორები და ტელემეტრიული ინტერფეისი უნდა იყოს შედარებით SOC / Microcontroller- ის შესრულებით, ხოლო კომპაქტური ფორმის ფაქტორი და ეფექტური ენერგომოხმარება.
მეხსიერების არჩევანი
არჩეული მოწყობილობა ზოგადად ინტეგრირებულია ორი ტიპის მოგონებები, ფლეშ და SRAM.
Flash არის შედარებით ნელი დაწერის, არასტაბილური მეხსიერების, რომელიც მხარს უჭერს შეზღუდული რაოდენობის წერენ ციკლები. იგი გამოიყენება ფიქსირებული ან ნელი შეცვლის მონაცემების ჩატარება, როგორიცაა აპლიკაციის კოდი, სისტემის ინფორმაცია, ან / და პოსტ-დამუშავებული მომხმარებლის მონაცემების ჟურნალი.
SRAM არის სწრაფი წვდომა, არასტაბილური მეხსიერება, რომელიც უზრუნველყოფს შეუზღუდავი ჩაწერის ციკლის გამძლეობას. იგი გამოიყენება დროებითი პერსპექტიული სისტემის სისტემის შესანახად.
როგორც სისტემური სირთულე იზრდება, ასე რომ კოდის სირთულე მრავალჯერადი მათემატიკური ფუნქციებისა და ალგორითმებისათვის. შიდა ჩიპების მეხსიერების მოცულობა შეიძლება არასაკმარისი იყოს. პორტატული სამედიცინო სისტემები ხშირად სჭირდებათ დამატებითი შენახვის, მოითხოვს დიზაინერებს შიდა მეხსიერებას გარე მეხსიერებით (სურათი 1).
დაბალი სიმძლავრის გარე მეხსიერება შეიძლება გამოყენებულ იქნას RAM გაფართოებისთვის, როგორც წესი, SRAM უკიდურესად დაბალი აქტიური და ლოდინის მიმდინარეობით. არასტაბილური შენახვის პარამეტრები მოიცავს Flash, EEPROM, MRAM და F-RAM.
სერიული ფლეშ მეხსიერება გამოიყენება არასტაბილური პროგრამისა და მონაცემთა შენახვის გაფართოებისთვის, რადგან მისი დაბალი ღირებულება და მაღალი სიმკვრივის ხელმისაწვდომობა. თუმცა, მას აქვს შედარებით მაღალი ენერგომოხმარება, რომელიც ამცირებს ბატარეის დაფუძნებულ მოწყობილობებს.
ზოგიერთი განაცხადების შეცვლის ნაწილი მეხსიერების EEPROM, მაგრამ ეს ჯერ კიდევ არ არის ბატარეის მეგობრული, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ოპერაციები მოიცავს ვრცელი წერს EEPROM. იგი ასევე ართულებს აპლიკაციის კოდის დიზაინს.
Magneto- რეზისტენტული RAM (MRAM) აქვს შეუზღუდავი ჩაწერის მოთმინება. მისი მინუსი, თუმცა, ის არის, რომ იგი მოიხმარს ძალიან მაღალი აქტიური და ლოდინის currents და მგრძნობიარე მაგნიტური სფეროებში, რომელიც შეიძლება კორუმპირებული შენახული მონაცემები. ეს მახასიათებლები, ამიტომ მას უკმაყოფილოა ბატარეის ოპერაციულ სამედიცინო მოწყობილობებში.
Ferroelectric RAM (F-RAM), პორტატული სამედიცინო მოწყობილობების რამდენიმე ძირითადი უპირატესობა აქვს და მას აქვს მაღალი წერის ციკლის გამძლეობა.
სამედიცინო გართულებები
ფიგურა 2: ენერგიის მოხმარება 4MB- ზე (μj) არასტაბილური მეხსიერების ტექნოლოგიებისათვის
EEPROM და Flash- ის შეზღუდული წერის მოთმინება ქმნის პოტენციურ საკითხებს სამედიცინო მოწყობილობებისთვის, რომლებიც საჭიროა მონაცემთა ჟურნალების შესანახად, რომლებიც მუდმივად განახლდებიან. Flash სთავაზობს გამძლეობა 1E + 5 და EEPROM არის 1E + 6. F-RAM წერენ ციკლის გამძლეობა არის 1E + 14 (ან 100 ტრილიონი). ეს საშუალებას აძლევს მოწყობილობებს საშუალება შეეძლოთ უფრო მეტი მონაცემების შესასწავლად კომპლექსური აცვიათ-დონის ალგორითმების შესრულება და დამატებითი მოცულობა (სურათი 3).
მეორე უპირატესობა ისაა, რომ F-RAM- ის შიდა არქიტექტურა მოიხმარს მასშტაბის დაბალი აქტიური ენერგიის ბრძანებებს, ვიდრე ბრალი დაფუძნებული Flash ან EEPROM შენახვის მოწყობილობები (სურათი 2).
მაგალითად, Excelon F-Rams საწყისი Cypress მხარდაჭერა ლოდინის, ღრმა ძალა ქვემოთ და hibernate მოჩვენებითი რეჟიმები. განაცხადის განხორციელება შეიძლება შეამცირონ ენერგიის მოხმარების შემცირება დაახლოებით ორი ბრძანებით მასშტაბით ქვედა აქტიური დენის რეჟიმში.
ფიგურა 3: გამძლეობა ციკლი შედარება არასტაბილურ მეხსიერების ტექნოლოგიებზე
EEPROM და Flash მოითხოვს დამატებით გვერდზე / გვერდი-გვერდის ჩაწერეთ ციკლის დრო, რაც საშუალებას იძლევა სისტემის აქტიური დრო დაწერა ოპერაციებისათვის. F-RAM- ის დაუყოვნებლივი არასტაბილურობა საშუალებას აძლევს ბატარეის ოპერაციულ სისტემებს მთლიანად გამორთოთ ელექტროენერგიის მიწოდება ან უფრო სწრაფად, რომ სისტემაში დაბალი დენის მოჩვენებითი რეჟიმი შეამცირონ როგორც აქტიური დრო და აქტიური მიმდინარე.
ეს ასევე აძლიერებს საიმედოობას განაცხადებს, რომლებსაც აქვთ ზუსტი დრო მოთხოვნები, სადაც მონაცემები რისკის ქვეშ იმყოფება. F-Ram უჯრედების ასევე ძალიან ტოლერანტული სხვადასხვა ტიპის რადიაციული, მათ შორის X- სხივები და გამა გამოსხივება და იმუნური მაგნიტური ველების, დაიცვას ჩაწერილი მონაცემები.
ზოგიერთი F-RAM მოწყობილობები, როგორიცაა Excelon LP, უზრუნველყოს ჩიპი შეცდომის კორექციის კოდი (ECC), რომელიც შეიძლება აღმოაჩინოს და გამოსწორდეს ერთჯერადი შეცდომები ყოველ 64 ბიტიანი მონაცემების სიტყვაში, კრიტიკული სისტემის მონაცემთა ჟურნალების შენახვის საიმედოობის გაზრდა. F-Ram ასევე მხარს უჭერს კონტროლირებადი პიკის მიმდინარე (ანუ inrush მიმდინარე კონტროლი არანაკლებ 1.5 ma) თავიდან ასაცილებლად გადაჭარბებული გამონადენი ბატარეის.
F-RAM შეიძლება განთავსდეს შეფუთვაში, რომელიც სივრცე-ეფექტურია. მაგალითად, Excelon LP სთავაზობს მდე 8Mbit და ხელმისაწვდომია ინდუსტრიის სტანდარტული რვა Pin Soic და მინიატურული რვა Pin GQFN პაკეტები მეშვეობით 50mhz Spi I / O და 108MHz QSPI (Quad-SPI) I / O.
F-Ram- ს პრაქტიკულად უსასრულო მოთმინება, მყისიერი არასტაბილურობისა და დაბალი ენერგიის მოხმარება საშუალებას აძლევს სისტემის დიზაინერებს, რომ კომბინირება ორივე მეხსიერებაში და ფუნქციები ერთ მეხსიერებაში.
ROM- ზე დაფუძნებული ტექნოლოგიები, მათ შორის MASK-ROM, OTP-EPROM, და NOR-Flash, არასტაბილური და ორიენტირებულია კოდექსის შენახვის პროგრამებზე.
Nand-Flash და EEPROM ასევე შეიძლება გახდეს არასტაბილური მონაცემების მეხსიერება. ეს ყველაფერი მოითხოვს კომპრომისს, რადგან ისინი ასრულებენ ორივე კოდს და მონაცემთა შენახვას ალტერნატიულ მოგონებებსთან შედარებით.
ეს ტექნოლოგიები ფოკუსირებულია დაბალი ღირებულებით, რაც მოითხოვს გამოყენების ან / და შესრულების მარტივად.
RAM- ზე დაფუძნებული ტექნოლოგიები, როგორც მონაცემების მეხსიერებად და ასევე, როგორც ფუნქციურ სივრცეს, რადგან FLASH- ის შესრულებისას ძალიან ნელია. RAM უზრუნველყოფს კოდის და მონაცემთა ფუნქციის ნაზავს, მაგრამ მისი არასტაბილური ბუნება ზღუდავს მის გამოყენებას დროებითი შენახვისთვის.
პორტატული პროგრამები მოითხოვს ოპტიმიზირებულ შესრულებას, როგორც რამდენიმე კომპონენტს.
მრავალჯერადი მეხსიერების ტიპის გამოყენებით შეიძლება გამოიწვიოს არაეფექტიანობა, ართულებს კოდის დიზაინს და, როგორც წესი, უფრო მეტ ენერგიას მოიხმარს.
F-RAM- ის ეფექტურობა და საიმედოობა საშუალებას იძლევა ერთი მეხსიერების ტექნოლოგიისთვის ორივე კოდი და მონაცემები.
მას აქვს გამძლეობა მაღალი სიხშირის მონაცემთა ბაზის მხარდასაჭერად, ხოლო სისტემის ღირებულების შემცირება, სისტემური ეფექტურობის გაზრდა და სისტემის სირთულის შემცირება.
