चिकित्सा: रोगी की शक्ति के लिए मेमोरी चलती है

चित्रा 1: उन्नत कार्यक्षमता का समर्थन करने के लिए बाहरी मेमोरी का उपयोग करके एक चिकित्सा उत्तेजना उपकरण का ब्लॉक आरेख

सिस्टम आर्किटेक्ट्स के लिए पहली चुनौती प्रणाली के दिल के रूप में कार्य करने के लिए चिप (एसओसी) या माइक्रोकंट्रोलर पर सही प्रणाली की पहचान करना है। यह एक साथ ही समग्र प्रणाली के बिजली बजट को कम करने के दौरान वांछित प्रदर्शन प्रदान करने में सक्षम होना चाहिए।

बाहरी यादें, सेंसर, और टेलीमेट्री इंटरफेस जैसे परिधीय उपकरणों को एसओसी / माइक्रोकंट्रोलर प्रदर्शन के साथ तुलनीय होना चाहिए, जबकि कॉम्पैक्ट फॉर्म कारक और कुशल बिजली की खपत का समर्थन भी किया जाना चाहिए।

मेमोरी विकल्प

चुने हुए डिवाइस आम तौर पर दो प्रकार की यादों, फ्लैश और एसआरएएम को एकीकृत करता है।

फ्लैश एक अपेक्षाकृत धीमी-लेखन, गैर-अस्थिर स्मृति है जो सीमित संख्या में लिखने वाले चक्रों का समर्थन करती है। इसका उपयोग निश्चित या धीमी-बदलते डेटा जैसे एप्लिकेशन कोड, सिस्टम जानकारी, और / या पोस्ट-प्रोसेस किए गए उपयोगकर्ता डेटा लॉग जैसे आयोजित करने के लिए किया जाता है।

एसआरएएम एक तेज पहुंच, अस्थिर स्मृति है जो असीमित लेखन चक्र सहनशक्ति प्रदान करता है। इसका उपयोग अस्थायी रन-टाइम सिस्टम डेटा को स्टोर करने के लिए किया जाता है।

चूंकि सिस्टम जटिलता बढ़ जाती है, इसलिए कई गणितीय कार्यों और एल्गोरिदम के लिए कोड जटिलता भी होती है। आंतरिक ऑन-चिप मेमोरी क्षमता अपर्याप्त हो सकती है। पोर्टेबल मेडिकल सिस्टम को अक्सर अतिरिक्त भंडारण की आवश्यकता होती है, जिसमें डिजाइनरों को बाहरी मेमोरी (चित्रा 1) के साथ आंतरिक मेमोरी बढ़ाने की आवश्यकता होती है।

रैम विस्तार के लिए एक कम बिजली बाहरी मेमोरी का उपयोग किया जा सकता है, आमतौर पर एक एसआरएएम बेहद कम सक्रिय और स्टैंडबाय वर्तमान के साथ। गैर-अस्थिर भंडारण के लिए विकल्प फ़्लैश, ईईपीरोम, एमआरएएम, और एफ-रैम शामिल हैं।

सीरियल फ्लैश मेमोरी का उपयोग गैर-अस्थिर कार्यक्रम और डेटा स्टोरेज विस्तार के लिए इसकी कम लागत और उच्च घनत्व की उपलब्धता के कारण किया जाता है। हालांकि, इसमें अपेक्षाकृत उच्च ऊर्जा खपत है, जो बैटरी-आधारित उपकरणों के परिचालन जीवन को कम कर देती है।

कुछ अनुप्रयोग एक ईईपीरोम के साथ स्मृति के एक हिस्से को प्रतिस्थापित करते हैं, लेकिन यह अभी भी बैटरी-अनुकूल नहीं है, खासकर जब संचालन में ईईपीरोम को व्यापक लिखते हैं। यह एप्लिकेशन कोड डिज़ाइन को भी जटिल बनाता है।

मैग्नेटो-प्रतिरोधी रैम (एमआरएएम) में असीमित लेखन धीरज है। हालांकि, इसका नुकसान यह है कि यह बहुत ही सक्रिय और स्टैंडबाय धाराओं का उपभोग करता है और चुंबकीय क्षेत्रों के लिए अतिसंवेदनशील होता है जो संग्रहीत डेटा को दूषित कर सकते हैं। इसलिए ये विशेषताएं बैटरी संचालित चिकित्सा उपकरणों में अनुपयुक्त बनाती हैं।

फेरोइलेक्ट्रिक रैम (एफ-रैम), पोर्टेबल मेडिकल उपकरणों में कई महत्वपूर्ण फायदे हैं और इसमें उच्च लेखन-चक्र धीरज है।

चिकित्सा जटिलताओं

चित्रा 2: गैर-अस्थिर स्मृति प्रौद्योगिकियों के लिए 4 एमबी लिखने (μJ) प्रति ऊर्जा खपत

ईईपीरोम और फ्लैश का सीमित लेखन धीरज चिकित्सा उपकरणों के लिए संभावित मुद्दों को बनाता है जिन्हें लगातार अद्यतन किए जा रहे डेटा लॉग को स्टोर करने की आवश्यकता होती है। फ्लैश 1 ई + 5 के आदेश पर सहनशक्ति प्रदान करता है और ईईपीरोम 1e + 6 है। एफ-राम लेखन चक्र सहनशक्ति 1e + 14 (या 100 ट्रिलियन) है। यह उपकरणों को जटिल पहनने-स्तरीय एल्गोरिदम और ओवर-प्रावधान अतिरिक्त क्षमता (चित्रा 3) को लागू करने के बिना अधिक डेटा लॉग करने में सक्षम बनाता है।

एक दूसरा लाभ यह है कि एफ-रैम की आंतरिक वास्तुकला चार्ज-आधारित फ्लैश या ईईपीरोम स्टोरेज डिवाइस (चित्रा 2) की तुलना में कम सक्रिय ऊर्जा परिमाण के आदेश का उपभोग करती है।

उदाहरण के लिए, साइप्रस समर्थन स्टैंडबाय, गहरी पावर डाउन और हाइबरनेट निष्क्रिय मोड से एक्सेलॉन एफ-रैम। इन को एक आवेदन में लागू करने से कम सक्रिय पावर मोड के संयोजन में परिमाण के लगभग दो आदेशों से बिजली की खपत को कम हो सकता है।

चित्रा 3: गैर-अस्थिर स्मृति प्रौद्योगिकियों के लिए सहनशक्ति चक्र तुलना

ईईपीरोम और फ्लैश को अतिरिक्त पेज-प्रोग्राम / पेज-राइट चक्र के समय की आवश्यकता होती है, इस प्रकार लिखने के संचालन के लिए सिस्टम सक्रिय समय बढ़ रहा है। एफ-रैम की तत्काल गैर-अस्थिरता बैटरी संचालित सिस्टम को बिजली की आपूर्ति को पूरी तरह से स्विच करने या सक्रिय समय और सक्रिय वर्तमान दोनों को कम करने के लिए सिस्टम को कम पावर निष्क्रिय मोड में आसानी से छोड़ने की अनुमति देती है।

यह उन अनुप्रयोगों में विश्वसनीयता को भी बढ़ाता है जिनके पास सटीक समय आवश्यकताएं होती हैं जहां बिजली की गलती के दौरान डेटा जोखिम होता है। एफ-रैम कोशिकाएं एक्स-रे और गामा विकिरण सहित विभिन्न प्रकार के विकिरण के लिए अत्यधिक सहिष्णु होती हैं और रिकॉर्ड किए गए डेटा की सुरक्षा के लिए चुंबकीय क्षेत्रों में प्रतिरक्षा होती हैं।

कुछ एफ-रैम डिवाइस, जैसे एक्सेलॉन एलपी, ऑन-चिप त्रुटि सुधार कोड (ईसीसी) प्रदान करते हैं जो प्रत्येक 64-बिट डेटा शब्द में सिंगल-बिट त्रुटियों का पता लगा सकता है और सही सिस्टम डेटा लॉग 'स्टोरेज विश्वसनीयता को बढ़ा सकता है। एफ-राम बैटरी के अत्यधिक निर्वहन को रोकने के लिए नियंत्रित पीक वर्तमान (यानी 1.5 एमए से कम वर्तमान नियंत्रण को चालू करने) का भी समर्थन करता है।

एफ-रैम को पैकेजिंग में रखा जा सकता है जो अंतरिक्ष कुशल है। उदाहरण के लिए, एक्सेलॉन एलपी 8 एमबीआईटी तक प्रदान करता है और 50 मेगाहर्ट्ज एसपीआई I / O और 108MHz QSPI (क्वाड-एसपीआई) आई / ओ तक थ्रूपुट के साथ उद्योग मानक आठ-पिन सोइक और लघु आठ-पिन जीक्यूएफएन पैकेज में उपलब्ध है।

एफ-राम के वस्तुतः अनंत धीरज, तत्काल गैर-अस्थिरता और कम बिजली की खपत सिस्टम डिजाइनरों को एक ही स्मृति के भीतर रैम-और रोम-आधारित डेटा और कार्य दोनों को गठबंधन करने की अनुमति देती है।

रोम-आधारित प्रौद्योगिकियां, जिसमें मास्क-रोम, ओटीपी-एप्रॉम, और नॉर-फ्लैश शामिल हैं, गैर-अस्थिर हैं और कोड स्टोरेज अनुप्रयोगों की ओर उन्मुख हैं।

एनएएनडी-फ्लैश और ईईपीरोम भी गैर-अस्थिर डेटा मेमोरी के रूप में कार्य कर सकते हैं। इन सभी को कुछ समझौता की आवश्यकता होती है, क्योंकि वे वैकल्पिक यादों की तुलना में कम प्रदर्शन के साथ कोड और डेटा स्टोरेज दोनों करते हैं।

ये प्रौद्योगिकियां कम लागत पर ध्यान केंद्रित करती हैं, जिसके लिए उपयोग की आसानी और / या प्रदर्शन के व्यापार-बंद की आवश्यकता होती है।

रैम-आधारित टेक्नोलॉजीज डेटा मेमोरी के रूप में कार्य करता है और फ्लैश से निष्पादित होने पर कोड निष्पादन के लिए एक काम करने वाली जगह के रूप में भी बहुत धीमी साबित होती है। रैम कोड और डेटा कार्यक्षमता का मिश्रण प्रदान करता है, लेकिन इसकी अस्थिर प्रकृति अस्थायी भंडारण के लिए इसका उपयोग सीमित करती है।

पोर्टेबल अनुप्रयोगों को जितना संभव हो उतना घटकों में अनुकूलित प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।

कई मेमोरी प्रकारों का उपयोग करने से अक्षमताएं हो सकती हैं, कोड डिज़ाइन को जटिल बना सकते हैं और आम तौर पर अधिक ऊर्जा का उपभोग करते हैं।

एफ-रैम की दक्षता और विश्वसनीयता एक मेमोरी तकनीक के लिए कोड और डेटा दोनों को संभालने के लिए संभव बनाता है।

सिस्टम लागत को कम करने, सिस्टम दक्षता में वृद्धि और सिस्टम जटिलता को कम करने के दौरान उच्च आवृत्ति डेटा लॉगिंग का समर्थन करने के लिए धीरज है।

लेखक के बारे में

शिवेंद्र सिंह साइप्रस में अनुप्रयोग इंजीनियर वरिष्ठ प्रिंसिपल हैं