Számítógép generációk Memrisztor 2015.02.02. Mi a számítógép? Számítógép tágabb értelemben minden olyan berendezés, amely megfelelő bemenő adatok alapján.

Az előadások a következő témára: "Számítógép generációk Memrisztor 2015.02.02. Mi a számítógép? Számítógép tágabb értelemben minden olyan berendezés, amely megfelelő bemenő adatok alapján."— Előadás másolata:

1 Számítógép generációk Memrisztor 2015.02.02

2 Mi a számítógép? Számítógép tágabb értelemben minden olyan berendezés, amely megfelelő bemenő adatok alapján olyan kimenő adatokat képes elő állítani, amelyek vagy közvetlenül értelmezhetőek a felhasználók részére vagy más berendezések vezérlésére használhatóak. Szűkebb értelemben a számítógép olyan elektronikus berendezés, amely információk (adatok és programok) tárolására alkalmas memóriával rendelkezik, az adatok feldolgozásához programra van szüksége és saját tevékenységét, működését vezérli

3 A számítógépek fő funkcionális egységei a következők: központi egység(CPU) – vezérlő egység(CU), – aritmetikai és logikai mű veletvégző egység(ALU), – központi tár, fő tár, MEMÓRIÁK NÖVEKVŐ JELENTŐSÉGE másodlagos- vagy háttértárolók, perifériák(I/O) – beviteli egységek(input units), – kiviteli egységek(output units), valamint az egyes egységeket összekötő, a gép különböző részei közötti egységesített és gyors adatátvitelt biztosító buszrendszer (sínrendszer): – címbusz, – adatbusz, – vezérlő busz.

4 Generációk Nulladik generáció – mechanikus gépek (John Atanastof, gépe kettes számrendszert használt, a memóriákat kondenzátorok alkották, amiket folyamatosan frissítettek, hogy kondenzátor önkisülésével az adatok ne vesszenek el – modern DRAM, MARK I. – relék használata) Első generáció – Elektroncsöves gépek (ENIAC-Elektronic Numerical Integrator And Computer) Második generáció – Tranzisztorok (1961 - PDP-1,) Harmadik generáció – Integrált áramkörök (1965-1980 – több tranzisztor és a köztük lévő kapcsolat egy szilícium lapkán, „memóriaközpontú”) Negyedik generáció – Nagy mértékű integráltság ( mikroprocesszor egy félvezető lapkára került, memória áramkörök, kiegészítő áramkörök, programozható I/O áramkörök) Ötödik generáció – Memrisztorok???

5 Memrisztor 1971 Leon Chua, kaliforniai Berkeley egyetem professzora 2008 HP - 3nm 2014 „The Machine projekt”

6 A memrisztorról röviden: 1971-ben Leon Chua, a kaliforniai Berkeley egyetem professzora vizionálta. – A memrisztor helye az alapvető áramköri elemek között: q(t)=ʃ i(t)dt+q 0 φ(t) =ʃ u(t)dt+ φ 0

7 Az MR, mint kétpólus Karakterisztikája M=dφ/dq, memrisztancia, me: Ω Az MR lehet töltésvezérelt, vagy fluxusvezérelt. – Memrisztancia Töltésvezérelt MR esetén: M(q)=df(q)/dq – Memduktancia, me: SI Fluxusvezérelt MR esetén: W(φ)=dg(φ)/dφ A továbbiakban a töltésvezérelt MR kerül bemutatásra. A memrisztorról röviden:

8 Ideális MR leíró egyenletei: x=a, y=g(x)*a, x-állapot változó, a-bemeneti fv, y-kimeneti fv. Jellegzetes φ(q) függvények és hozzájuk tartozó M(q) fv-ek, azaz az MR karakterisztikái: Ideális memrisztorok nevezetes karakterisztikái Lineáris M(q) karakterisztikájú memrisztor φ(q) és M(q) fv-e Kétirányú lineáris M(q) karakterisztikájú memrisztor φ(q) és M(q) fv-e.

9 Ideális két-állapotú memrisztor Kapcsolóüzemű memrisztor (több értékű) Ideális memrisztorok nevezetes karakterisztikái

10 Valóságos memrisztorok működési elve szerint Vékony TiO 2, polimer, rétegzett, fotoelektromos, szpinotrikus, perdület-átviteli nyomatékos, perdületes HPMR: HP által javasolt összefüggés: ROFF: max. kikapcsolt állapoti M RON: minimális M Μv: mozgékonyság D: vékonyréteg vastagság Q: áthaladt töltésmennyiség

11 Eddig fejlesztett főbb modellek HPMR modell: Biolkova modellje:

12 Tézisek 1. tézisjavaslat – A memrisztor, mint jelenleg folyamatosan fejlődő készülék oktatási célú modelljeként olyan matematikai alapú, fejlődéskövető, összetett kétpólust javaslok, amely a csak az ideális készülék tulajdonságaitól a megvalósult és tervezett alkalmazásokra készült valóságos készülékek modellsorozatából tevődik össze. A javasolt összetett modell így a készülék alapvetőtől a speciálisig terjedő tulajdonságainak oktatását teszi lehetővé az oktatás különböző szintjein és témaköreiben. 2. tézisjavaslat – Ideális memrisztor oktatási célú modelljeként olyan kétpólust javaslok, amely a 0 ohm értéktől tetszőlegesen nagy memrisztancia-értéket felvenni képes készüléket modellez és ideális integrátort valamint vezérelt forrást tartalmaz. A javasolt modell az ideális ellenálláshoz, kapacitáshoz és induktivitáshoz hasonlóan alkalmas a közép- és felsőfokú oktatás során a memrisztor lényegét képező tulajdonságainak ismertetésére.

13 3. tézisjavaslat – A jelenleg alkalmazott, titánium-dioxid anyagú, valóságos memrisztor oktatási célú modelljeként olyan kétpólust javaslok, amely a javasolt ideális modellt és további elemeket tartalmaz, amelyek modellezik a készülék alsó és felső telítési, valamint hiszterézises tulajdonságát, továbbá a nemlineáris sodródást a készüléken belül. A javasolt általános modell az ideális modellre alapozva lehetővé teszi a memrisztoros áramkörök számításának és tervezésének felső szintű oktatását. 4. tézisjavaslat – A jelenleg felmerülő alkalmazási igényekhez szükséges, a jövőben megjelenő memrisztortípusok oktatási célú modelljeként olyan kétpólust javaslok, amely az összes valóságos készülék által felmutatott tulajdonságokat modellező elemekkel kiegészített, ideális modellt és további elemeket tartalmaz, amelyek az adott tervezett alkalmazáshoz szükséges tulajdonságokat modellezik. A javasolt modell az általános modellre alapozva lehetővé teszi a jövőben megvalósítható memrisztoros áramkörök tervezését és a memrisztorok fejlesztésével kapcsolatos elvárások megfogalmazását. Tézisek

14 Kutatási projektek A doktori képzés ideje alatt részt vettem az alábbi kutatási projektekben: Teljesítmény-memrisztorok modellezése villámvédelmi célra Memrisztorok alkalmazási lehetősége az elektrosztatikus károkozás elleni védelemben. Földzárlatok modellezése középfeszültségű szabadvezeték hálózatokon A fenti projektek eredményeként két cikkem jelent meg külföldi (Technikal Gazette, IF: 0,6) és Magyar Akadémiai (Pollack Periodica) kiadványokban.

15 Alkalmazott modell

16 Publikációs jegyzék Referált cikkek: Tehnicki Vjesnik - Technikal Gazette, Vol.21. No 5. October 2014. ISSN 1848-6339 (Online) IF: 0,61 Ildikó Horváth: Simulation of a memristor- spakmodel for lightning protection purposes Pollack Periodica Vol.9, No.3, December 2014. ISSN 1788-3911 (Online) Ildikó Horváth, György Elmer: Simulation of memristor conducting alternating current

17 Nemzetközi konferenciák (Hazai és külföldi) 10th International Miklós Iványi PhD & DLA Symposium, 20-21 October 2014, Pécs Horváth I. and Elmer GY. (Hungary): A possible application of memristors for accounting purposes III. Interdisciplinary Doctoral Conference 2014. Április 15-17., Pécs Horváth Ildikó: Memrisztor-szikraköz működésének szimulációja, pp 265-266. III. Interdisciplinary Doctoral Conference 2014. Április 15-17., Pécs A műszaki felsőoktatás versenyképességének javítását segítő oktatási módszerek, pp 119-121. „Tavaszi Szél 2014.” Nemzetközi tudományos konferencia, 2014. március 21-23. Debrecen Horváth Ildikó: Konstruktív pedagógiai módszerek a műszaki felsőoktatásban Fiatal Műszakiak Tudományos ülésszaka XIX., Kolozsvár, 2014. március 20-21. Ildikó Horváth PBL IN MODELLING AND SIMULATION EDUCATION, pp. 193-196 Publikációs jegyzék

18 Innováció és kreativitás a tudományban, Kolozsvár, 2013. december 6-7. Horváth Ildikó: Konstruktív pedagógiai módszerek a minőségi műszaki felsőoktatás, a kreatív mérnökképzés szolgálatában 9th International PHD &DLA Symposium Architectural, Engeneering and Information Technology Sciences, Pécs, 2013. október 21-22. Horváth I. and ELMER Gy. :Simulation of membristor conducting alternating currents, pp.61 9th International PHD &DLA Symposium Architectural, Engeneering and Information Technology Sciences, Pécs, 2013. október 21-22. Horváth I: Teaching modelling and simulation in electrical engeneering at the BsC level, pp.60. 30th International SCINE IN PRACTICE Conference, 2012. október 29-30 Pécs, Horváth I.: POSSIBILE APPLICATIONS OF PROBLEM BASED LEARNING IN ENGINEERING IN TERTIARY EDUCATION, elektronikus kiadvány. Publikációs jegyzék

19 A képzés során megszerzett kreditek FélévekTanulmányiKutatásOktatás 1.félév6416 2.félév6816 3.félév12813 4.félév 38 5.félév 36 6.félév ? Összesen:2494+?45

20 Megtiszteltek figyelmükkel!