Litrato gikan sa koleksyon sa tagsulat
1. Ang istorya
Ang bubble memory, o cylindrical magnetic domain memory, usa ka non-volatile memory nga naugmad sa Bell Labs niadtong 1967 ni Andrew Bobeck. Gipakita sa mga pagtuon nga ang gagmay nga mga cylindrical magnetic domain naporma sa single-crystal thin films sa ferrites ug garnets kung ang usa ka igo nga kusog nga magnetic field gipunting nga tul-id sa nawong sa pelikula. Pinaagi sa pagbag-o sa magnetic field, kini nga mga bula mahimong mabalhin. Ang ingon nga mga kabtangan naghimo sa mga magnetic bubble nga maayo alang sa pagtukod sa serial bit storage, sama sa usa ka shift register, diin ang presensya o pagkawala sa usa ka bula sa usa ka posisyon nagpakita sa usa ka zero o usa ka gamay nga kantidad. Ang bula maoy ikanapulo sa usa ka micron ang diyametro, ug ang usa ka chip makatipig ug liboan ka piraso sa datos. Busa, pananglitan, sa tingpamulak sa 1977, ang Texas Instruments una nga nagpaila sa usa ka chip nga adunay kapasidad nga 92304 bits sa merkado. Kini nga panumduman dili mabalhinon, nga naghimo niini nga susama sa magnetic tape o disk, apan tungod kay kini lig-on ug walay mga bahin nga nagalihok, mas kasaligan kini kay sa tape o disk, wala magkinahanglan og pagmentinar, ug mas gamay ug mas gaan. , ug mahimong gamiton sa madaladala nga mga himan.
Sa sinugdan, ang imbentor sa bubble memory, si Andrew Bobek, nagsugyot og usa ka "one-dimensional" nga bersyon sa memorya, sa porma sa usa ka hilo sa palibot diin ang usa ka nipis nga gilis sa ferromagnetic nga materyal samad. Ang ingon nga panumduman gitawag nga "twistor" nga panumduman, ug bisan pa nga gihimo sa kadaghanan, apan sa wala madugay gipulihan sa "duha ka dimensiyon" nga bersyon.
Mahimo nimong mabasa ang bahin sa kasaysayan sa paghimo sa memorya sa bula sa [1-3].
2. Prinsipyo sa operasyon
Dinhi gihangyo ko ikaw nga pasayloa ako, dili ako usa ka pisiko, busa ang presentasyon mahimong gibanabana.
Ang ubang mga materyales (sama sa gadolinium gallium garnet) adunay kabtangan nga mahimong magnet sa usa lamang ka direksyon, ug kung ang usa ka kanunay nga magnetic field magamit sa niini nga axis, ang magnetized nga mga rehiyon mahimong usa ka butang nga sama sa mga bula, sama sa gipakita sa hulagway sa ubos. Ang matag bula pipila lang ka microns ang diyametro.
Ibutang ta nga kita adunay usa ka manipis, sa han-ay sa 0,001 pulgada, kristal nga pelikula sa maong usa ka materyal nga gideposito sa usa ka non-magnetic, sama sa bildo, substrate.
Mahitungod kini sa mga magic bubble. Ang hulagway sa wala - walay magnetic field, ang hulagway sa tuo - ang magnetic field gitumong perpendicular sa ibabaw sa pelikula.
Kung sa ibabaw sa usa ka pelikula sa ingon nga materyal usa ka sumbanan ang naporma gikan sa usa ka magnetic nga materyal, pananglitan, permalloy, usa ka iron-nickel alloy, nan ang mga bula mahimong magnet sa mga elemento niini nga sumbanan. Kasagaran, ang mga sumbanan sa porma sa T-shaped o V-shaped nga mga elemento gigamit.
Ang usa ka bula mahimong maporma pinaagi sa usa ka magnetic field sa 100-200 oersteds, nga gipadapat tul-id sa magnetic film ug gimugna sa usa ka permanente nga magnet, ug usa ka rotating magnetic field nga naporma sa duha ka coils sa XY direksyon, nagtugot kanimo sa paglihok. ang bubble-domain gikan sa usa ka magnetic "isla" ngadto sa lain, sama niini nga gipakita sa numero. Human sa upat ka pilo nga pagbag-o sa direksyon sa magnetic field, ang domain mobalhin gikan sa usa ka isla ngadto sa sunod.
Kining tanan nagtugot kanamo sa pagkonsiderar sa CMD device isip usa ka shift register. Kung maghimo kita og mga bula sa usa ka tumoy sa rehistro ug makit-an kini sa pikas, nan mahimo natong huypon ang usa ka piho nga sumbanan sa mga bula sa palibot ug gamiton ang sistema isip himan sa memorya, pagbasa ug pagsulat sa mga piraso sa piho nga mga panahon.
Gikan dinhi sunda ang mga bentaha ug disbentaha sa panumduman sa CMD: ang bentaha mao ang independensya sa enerhiya (basta ang usa ka perpendicular field nga gihimo sa mga permanenteng magnet gigamit, ang mga bula dili mawala bisan asa ug dili molihok gikan sa ilang mga posisyon), ug ang disbentaha usa ka taas nga oras sa pag-access, tungod kay aron ma-access ang usa ka arbitraryong gamay, kinahanglan nimo nga i-scroll ang tibuuk nga rehistro sa pagbalhin sa gusto nga posisyon, ug kung mas dugay kini, labi ka daghang mga siklo nga kinahanglan niini.
Ang sumbanan sa magnetic nga mga elemento sa CMD magnetic film.
Ang paghimo sa usa ka magnetic domain gitawag sa English nga "nucleation", ug naglangkob sa kamatuoran nga ang usa ka sulog sa pipila ka gatus ka milliamps gipadapat sa winding sa usa ka panahon nga mga 100 ns, ug usa ka magnetic field gibuhat nga tul-id sa pelikula ug atbang sa natad sa usa ka permanente nga magnet. Naghimo kini og magnetic "bubble" - usa ka cylindrical magnetic domain sa pelikula. Ang proseso, sa walay palad, nagsalig kaayo sa temperatura, posible nga mapakyas ang usa ka operasyon sa pagsulat nga walaβy usa ka bula nga naporma, o alang sa daghang mga bula nga maporma.
Daghang mga teknik ang gigamit sa pagbasa sa datos gikan sa usa ka pelikula.
Usa ka paagi, dili makadaot nga pagbasa, mao ang pag-ila sa huyang nga magnetic field sa cylindrical domain gamit ang magnetoresistive sensor.
Ang ikaduhang paagi mao ang makadaot nga pagbasa. Ang bula dad-on sa usa ka espesyal nga henerasyon/detection track, diin ang bula maguba pinaagi sa forward magnetization sa materyal. Kung ang materyal gibalikbalik nga magnetized, i.e. usa ka bula ang naa, kini magpahinabog dugang nga sulud sa coil ug kini mahibal-an sa electronic circuitry. Pagkahuman niana, ang bula kinahanglan nga mabuhat pag-usab sa usa ka espesyal nga track sa pagrekord.
Bisan pa, kung ang panumduman giorganisar ingon usa ka magkadugtong nga laray, nan kini adunay duha ka dagkong mga kakulangan. Una, ang oras sa pag-access mahimong taas kaayo. Ikaduha, ang usa ka depekto sa kadena mosangpot sa hingpit nga pagkadili-maandar sa tibuok device. Busa, naghimo sila usa ka panumduman nga giorganisar sa porma sa usa ka panguna nga track, ug daghang mga subordinate nga mga track, ingon sa gipakita sa numero.
Bubble memory nga adunay usa ka padayon nga track
Bubble memory nga adunay master/slave tracks
Ang ingon nga pag-configure sa panumduman nagtugot dili lamang nga makunhuran ang oras sa pag-access, apan gitugotan usab ang paghimo sa mga aparato sa panumduman nga adunay usa ka piho nga gidaghanon sa mga depekto nga mga track. Kinahanglang tagdon kini sa memory controller ug laktawan kini sa panahon sa mga operasyon sa pagbasa / pagsulat.
Ang numero sa ubos nagpakita sa usa ka cross-section sa usa ka bubble memory "chip".
Mahimo usab nimo mabasa ang bahin sa prinsipyo sa bubble memory sa [4, 5].
3. Intel 7110
Intel 7110 - bubble memory module, MBM (magnetic-bubble memory) nga adunay kapasidad nga 1 MB (1048576 bits). Siya ang gihulagway sa KDPV. Ang 1 megabit mao ang kapasidad alang sa pagtipig sa datos sa tiggamit, nga gikonsiderar ang sobra nga mga track, ang kinatibuk-ang kapasidad mao ang 1310720 bits. Ang device naglangkob sa 320 looped tracks (loops) nga adunay kapasidad nga 4096 bits matag usa, apan 256 lamang niini ang gigamit alang sa data sa user, ang uban usa ka reserba alang sa pag-ilis sa "broken" nga mga track ug alang sa pagtipig sa sobra nga error correction code. Ang aparato adunay usa ka mayor nga track-minor loop nga arkitektura. Ang impormasyon bahin sa aktibo nga mga track anaa sa usa ka bulag nga boot track (bootstrap loop). Sa KDPV, imong makita ang hexadecimal code nga giimprinta mismo sa module. Kini ang mapa sa "nabuak" nga mga track, ang 80 hexadecimal nga mga numero nagrepresentar sa 320 nga mga track sa datos, ang mga aktibo girepresentahan sa usa ka gamay, ang mga dili aktibo sa zero.
Mahimo nimong basahon ang orihinal nga dokumentasyon para sa module sa [7].
Ang aparato adunay usa ka kaso nga adunay doble nga laray nga paghan-ay sa mga lagdok ug gitaod nga walaβy pagsolder (sa usa ka socket).
Ang istruktura sa module gipakita sa numero:
Ang han-ay sa panumduman gibahin sa duha ka "katunga nga mga seksyon" (katunga nga mga seksyon), ang matag usa gibahin sa duha nga "kuwarto" (quads), matag quarter adunay 80 nga mga track sa ulipon. Ang module naglangkob sa usa ka plato nga adunay magnetic nga materyal nga nahimutang sa sulod sa duha ka orthogonal windings nga naghimo sa usa ka rotating magnetic field. Aron mahimo kini, ang kasamtangan nga mga signal sa usa ka triangular nga porma, nga gibalhin sa 90 degrees nga may kalabutan sa usag usa, gipadapat sa mga windings. Ang asembliya sa plato ug windings gibutang sa taliwala sa mga permanente nga magnet ug gibutang sa usa ka magnetic taming nga nagsira sa magnetic flux nga namugna sa mga permanente nga magnet ug mga taming sa device gikan sa gawas magnetic field. Ang plato gibutang sa usa ka 2,5 degrees nga bakilid, nga nagmugna og usa ka gamay nga displacement field sa daplin sa bakilid. Kini nga uma mao ang negligible kon itandi sa kapatagan sa mga coils, ug dili makabalda sa paglihok sa mga bula sa panahon sa operasyon sa device, apan pagbalhin sa mga bula ngadto sa natudlong mga posisyon kalabot sa permalloy elemento sa diha nga ang device gipalong. Ang lig-on nga perpendicular component sa permanente nga magnet nagsuporta sa paglungtad sa bubble magnetic domains.
Ang module naglangkob sa mosunod nga mga node:
- Mga track sa memorya. Direkta kadtong mga track sa permalloy nga mga elemento nga nagkupot ug naggiya sa mga bula.
- generator sa replikasyon. Nag-alagad alang sa pagkopya sa bula, nga kanunay anaa sa dapit sa kaliwatan.
- Input track ug exchange nodes. Ang namugna nga mga bula nagalihok subay sa input track. Ang mga bula gibalhin sa usa sa 80 ka mga track sa ulipon.
- Output track ug replication node. Ang mga bula gikuha gikan sa mga track sa datos nga wala kini giguba. Ang bula nabahin sa duha ka bahin, ug ang usa niini moadto sa output track.
- Detektor. Ang mga bula gikan sa output track mosulod sa magnetoresistive detector.
- Nagkarga sa track. Ang boot track adunay impormasyon bahin sa aktibo ug dili aktibo nga mga track sa datos.
Sa ubos atong tan-awon kini nga mga node sa mas detalyado. Mahimo usab nimo mabasa ang paghulagway niini nga mga node sa [6].
paghimo sa bula
Aron makamugna og usa ka bula, sa sinugdanan sa input track adunay usa ka konduktor nga gibawog sa porma sa usa ka gamay nga loop. Ang usa ka kasamtangan nga pulso gipadapat niini, nga nagmugna sa usa ka magnetic field sa usa ka gamay kaayo nga lugar nga mas lig-on kay sa natad sa permanente nga mga magnet. Ang impulse nagmugna og usa ka bula sa niini nga punto, nga nagpabilin nga permanente nga gimentinar sa usa ka kanunay nga magnetic field ug nag-circulate ubay sa permalloy nga elemento ubos sa impluwensya sa usa ka rotating magnetic field. Kung kinahanglan namon nga magsulat usa ka yunit sa memorya, among gipadapat ang usa ka mubo nga pulso sa conducting loop, ug ingon usa ka sangputanan, duha ka mga bula ang natawo (gipaila ingon Bubble split seed sa numero). Ang usa sa mga bula gipadali sa rotating field subay sa permalloy track, ang ikaduha nagpabilin sa lugar ug dali nga nakuha ang orihinal nga gidak-on niini. Dayon kini mobalhin ngadto sa usa sa mga agianan sa ulipon, ug magbaylo sa mga dapit sa bula nga naglibot niini. Kini, sa baylo, makaabot sa katapusan sa input track ug mawala.
pagbaylo sa bula
Ang pagbayloay sa bula mahitabo kung ang usa ka rectangular nga kasamtangan nga pulso gipadapat sa katugbang nga konduktor. Sa kini nga kaso, ang bula dili mabahin sa duha ka bahin.
Pagbasa sa datos
Ang datos gipadala sa output track pinaagi sa pagkopya, ug nagpadayon sa pag-circulate sa track niini human mabasa. Sa ingon, kini nga aparato nagpatuman usa ka dili makadaot nga pamaagi sa pagbasa. Aron makopya, ang bula gitumong ubos sa usa ka elongated permalloy nga elemento, diin kini gituy-od. Sa ibabaw adunay usa usab ka konduktor sa porma sa usa ka laang, kung ang usa ka kasamtangan nga pulso gipadapat sa laang, ang bula mabahin sa duha ka bahin. Ang kasamtangan nga pulso naglangkob sa usa ka mubo nga seksyon sa taas nga kasamtangan nga bahinon ang bula sa duha ug usa ka mas taas nga seksyon sa ubos nga kasamtangan aron sa pagdirekta sa bula ngadto sa exit track.
Sa katapusan sa output track mao ang Bubble Detector, usa ka magnetoresistive bridge nga hinimo sa permalloy nga mga elemento nga nagporma og taas nga sirkito. Kung ang usa ka magnetic bubble mahulog sa ilawom sa usa ka elemento nga permalloy, ang resistensya niini mausab, ug usa ka potensyal nga kalainan sa daghang millivolts makita sa output sa tulay. Ang porma sa mga elemento sa permalloy gipili aron ang bula mobalhin uban kanila, sa katapusan kini maigo sa usa ka espesyal nga "guard" nga ligid ug mawala.
Redundancy
Ang device adunay 320 ka mga track, ang matag usa adunay 4096 bits. Niini, 272 ang aktibo, 48 ang ekstra, dili aktibo.
Boot Track (Boot Loop)
Ang aparato adunay 320 nga mga track sa datos, diin ang 256 gituyo alang sa pagtipig sa datos sa tiggamit, ang nahabilin mahimoβg sayup o mahimoβg magsilbi nga mga ekstra aron mapuli ang mga sayup. Ang usa ka dugang nga track adunay kasayuran bahin sa paggamit sa mga track sa datos, 12 bits matag track. Sa diha nga ang sistema gipadagan, kini kinahanglan nga magsugod. Atol sa proseso sa pagsugod, ang controller kinahanglan nga basahon ang boot track ug isulat ang impormasyon gikan niini ngadto sa usa ka espesyal nga rehistro sa formatting chip / kasamtangan nga sensor. Unya ang tigkontrol mogamit lamang sa mga aktibong track, ug ang mga dili aktibo ibaliwala ug dili sulatan.
Data Warehouse - Istruktura
Gikan sa punto sa panglantaw sa user, ang datos gitipigan sa 2048 ka panid nga 512 ka bit matag usa. 256 bytes sa data, 14 bits sa error correction code ug 2 wala magamit bits gitipigan sa matag katunga sa device.
Pagtul-id sa Sayop
Ang pagtuki ug pagtul-id sa sayop mahimo pinaagi sa kasamtangan nga sensor chip, nga adunay sulod nga 14-bit code decoder nga nagtul-id sa usa ka error hangtod sa 5 bits ang gitas-on (burst error) sa matag block nga 270 bits (lakip ang code mismo). Ang code gidugang sa katapusan sa matag 256-bit block. Ang kodigo sa pagtul-id mahimong gamiton o dili gamiton, sa hangyo sa user, ang pag-verify sa code mahimong i-on o i-off sa controller. Kung walay code nga gigamit, ang tanang 270 bits mahimong gamiton para sa data sa user.
Oras sa pag-access
Ang magnetic field nagtuyok sa frequency nga 50 kHz. Ang kasagaran nga oras sa pag-access sa una nga gamay sa unang panid mao ang 41 ms, nga katunga sa oras nga gikinahanglan aron makompleto ang usa ka tibuuk nga siklo sa track ug ang oras nga gikinahanglan aron makaagi sa output track.
Ang 320 nga aktibo ug ekstra nga mga track gibahin sa upat ka bahin sa 80 nga mga track matag usa. Kini nga organisasyon nagpamenos sa oras sa pag-access. Ang mga kwarter gitumong sa pares: ang matag parisan sa kwarter adunay parehas ug katingad-an nga mga tipik sa pulong, matag usa. Ang device adunay upat ka input tracks nga adunay upat ka inisyal nga bubbles, ug upat ka output tracks. Ang mga track sa output naggamit sa duha ka mga detector, kini giorganisar sa paagi nga ang duha ka mga bula gikan sa duha ka mga track wala gayud makaigo sa usa ka detector sa samang higayon. Sa ingon, ang upat ka mga sapa sa bula gipadaghan ug gibag-o sa duha ka gamay nga sapa ug gitipigan sa mga rehistro sa karon nga sensor chip. Didto, ang mga sulod sa mga rehistro pag-usab multiplexed ug gipadala ngadto sa controller pinaagi sa serial interface.
Sa ikaduhang bahin sa artikulo, atong tan-awon pag-ayo ang circuitry sa bubble memory controller.
4. Mga pakisayran
Ang tagsulat nakit-an sa pinakangitngit nga mga suok sa network ug gitipigan alang kanimo ang daghang mapuslanon nga teknikal nga kasayuran sa panumduman sa CMD, ang kasaysayan niini ug uban pang may kalabutan nga mga aspeto:
1. - Duha ka panumduman sa engineer nga si Bobek
2. - Duha ka panumduman sa engineer nga si Bobek (bahin 2)
3. β Bubble memory
4. Pagpahiangay sa Magnetic Bubble Memory sa usa ka Standard Microcomputer Environment
5. β Mga Instrumento sa Texas TIB 0203 Bubble Memory
6. - Handbook sa mga Component sa Memorya. Intel 1983.
7. 7110 1-Megabit Bubble Memory
Source: www.habr.com