每日闲话之忆阻器
每日闲话之忆阻器
小引
当我们开机时，电脑需要加载，当我们打开某个软件时，需要加载，这是一个常识，肯定会有某一个时刻打开特别大的软件时，加载就需要等待很久，很久，这是因为计算机里的两个很重要的硬件——内存和硬盘
内存的特点在于读写速度快到飞起，但缺点就是一断电，数据就没了，且空间小
硬盘的特点在于数据即使断电也能保存，安全性很高，缺点就在于，读写速度慢到爬行但是空间大
软件的数据存到硬盘中，然后打开时为了方便并快速地使用，会将硬盘数据传到内存里，然后又为了数据的安全性，又要从内存调回硬盘中存档，所以当你打开加载了几GB的软件时...速度可想而知
那有没有一种可能，存在一种东西，结合了硬盘和内存的特点：断电保存数据，读写速度快内？
答案是有的，这个玩意就是黑科技——忆阻器
正文
忆阻器，顾名思义就是带记忆性的电阻，这个玩意的理论是在1971年由一个华裔的科学家蔡少棠提出的，理论是：
忆阻器，全称记忆电阻器(Memristor)。它是表示磁通与电荷关系的电路器件。忆阻具有电阻的量纲，但和电阻不同的是，忆阻的阻值是由流经它的电荷确定。因此，通过测定忆阻的阻值，便可知道流经它的电荷量，从而有记忆电荷的作用——百度百科
可能有点懵，解释一下，在电路理论中，有四个变量：电压和磁通和电荷和电流，各个都互相联系，就两个没有，磁通与电荷（貌似是，记不太清）
这个玩意通过它的电流越大，它的阻值也就越来越小，在断电后还能保持电荷在原本的位置，所以只需要一测电荷量，就能知道断电后发生了什么
所以说你读写的量越大，它就越快，并且断电后仍能保存数据，结合了硬盘+内存的特点
但是这个玩意从理论提出到制作出来花了40多年，第一个忆阻器的工作原理是这样滴：
由两个5纳米厚的电极之间的二氧化钛薄膜（50纳米）组成，一个是钛，另一个是铂。最初，二氧化钛薄膜有两层，其中一层有轻微的氧原子消耗。氧空位充当电荷载流子，这意味着耗尽层的电阻比非耗尽层低得多。当施加电场时，氧空位漂移（见快离子导体)，改变高阻层和低阻层之间的边界。因此，整个薄膜的电阻取决于在特定方向上通过它的电荷量，这是通过改变电流方向可逆的——全球百科
它分为两层，一层是正常的导体，一层是绝原体
当把正常的一段接上正极时，正常导体内的电荷会被往绝原体的部分推，导致绝原体部分越来越薄，电阻也越来越小，速度也越来越快，实现了内存的读写速度
来个比喻，假设电阻是一个水管，电流是水流
忆阻器：当水流越来越多时，水管会逐渐变粗，当我们把两头堵上，水管的粗细不变，里面的水的量也不变，因此可以记忆电荷，当水从反方向流动时，水管会越来越小
普通电阻：不管水流的多少，水管粗细不变，两头堵上时，水会流失
看起来有点像二极管，但是二极管断电之后正负电荷会自动归位，但断电后忆阻器内的电荷任会保持在原地，这就实现了了硬盘的数据安全性
那么，我怎么把忆阻器给他复原回来呢？简单，给它反过来接电源，把电荷推回原来的位置
道理都懂，那这个玩意到底优势在哪里？单纯结合内存和硬盘？不是，这只是一个，它的优势还在于忆阻器尺寸小、能耗低，所以能很好地储存和处理信息。一个忆阻器的工作量，相当于一枚CPU芯片中十几个晶体管共同产生的效用，工作效率快到飞起
同时又因为体积很小，所以我能用多个忆阻器组合起来，计算密度特别高
价格，也很便宜，2~3美元一个，也不贵，储存空间也很接近于硬盘
忆阻器还有一个非常牛的用处——模拟神经计算，因为他们有一个共同点
忆阻器流过的电荷越大阻值越小，而神经系统之间的神经细胞流动越多联系越强，这一点上比电脑程序模拟的要更加接近于真实
假如我们的电脑装上了忆阻器，那么就不需要内存->硬盘的数据传输，因为忆阻器即是内存也是硬盘，当我们开机时，无需加载，马上就能恢复关机前的页面，包括软件内的信息，当我们关机时无需保存，1秒结束，加载软件也是，再也不用苦等那么久了
说得很好，问题是：我在哪能买到？这是个好问题我也不知道忆阻器的实用性还在实验阶段，没有投进大规模生产，所以买不到的，除非你是惠普内部研究人员
后记
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