Foto el la kolekto de la aŭtoro
1. Historio
Vezikmemoro, aŭ cilindra magneta domajna memoro, estas nevolatila memoro evoluigita ĉe Bell Labs en 1967 fare de Andrew Bobeck. Studoj montris ke malgrandaj cilindraj magnetaj domajnoj estas formitaj en unu-kristalaj maldikaj filmoj de feritoj kaj grenatoj kiam sufiĉe forta kampo estas direktita perpendikulare al la surfaco de la filmo. Ŝanĝante la magnetan kampon, ĉi tiuj vezikoj povas esti movitaj. Tiaj trajtoj igas magnetajn vezikojn idealaj por konstruado de sinsekva bitbutiko, kiel ŝanĝregistro, en kiu la ĉeesto aŭ foresto de veziko ĉe certa pozicio indikas nul aŭ unu bitan valoron. La veziko havas dekonojn de mikrono en diametro, kaj ununura blato povas stoki milojn da bitoj da datumoj. Do, ekzemple, en la printempo de 1977, Texas Instruments unue enkondukis blaton kun kapacito de 92304 bitoj al la merkato. Ĉi tiu memoro estas nevolatila, kio faras ĝin simila al magneta bendo aŭ disko, sed ĉar ĝi estas solida kaj enhavas neniujn moviĝantajn partojn, ĝi estas pli fidinda ol bendo aŭ disko, postulas neniun prizorgadon, kaj estas multe pli malgranda kaj pli malpeza. , kaj povas esti uzata en porteblaj aparatoj.
Komence, la inventinto de bobelmemoro, Andrew Bobek, proponis "unudimensian" version de memoro, en la formo de fadeno ĉirkaŭ kiu maldika strio de feromagneta materialo estas bobenita. Tia memoro estis nomita "twistor" memoro, kaj eĉ estis amasproduktita, sed baldaŭ estis anstataŭita per la "dudimensia" versio.
Pri la historio de la kreado de bobelmemoro vi povas legi en [1-3].
2. Funkcia principo
Ĉi tie mi petas vin pardoni min, mi ne estas fizikisto, do la prezento estos tre proksimuma.
Kelkaj materialoj (kiel ekzemple gadolinio-galiogrenato) havas la econ de esti magnetigitaj en nur unu direkto, kaj se konstanta kampo estas aplikata laŭ tiu ĉi akso, la magnetigitaj regionoj formos ion kiel vezikoj, kiel montrite en la figuro malsupre. Ĉiu bobelo havas nur kelkajn mikronojn en diametro.
Supozu, ke ni havas maldikan, en la ordo de 0,001 coloj, kristalan filmon de tia materialo deponita sur nemagneta, kiel vitro, substrato.
Ĉio temas pri la magiaj vezikoj. La bildo maldekstre - ne estas magneta kampo, la bildo dekstre - la magneta kampo estas direktita perpendikulare al la filmsurfaco.
Se sur la surfaco de filmo de tia materialo estas formita ŝablono el magneta materialo, ekzemple permalojo, fer-nikela alojo, tiam la vezikoj magnetiĝos al la elementoj de ĉi tiu ŝablono. Tipe, ŝablonoj en formo de T-formaj aŭ V-formaj elementoj estas uzataj.
Ununura veziko povas esti formita de magneta kampo de 100-200 oersted'oj, kiu estas aplikata perpendikulare al la magneta filmo kaj estas kreita de permanenta magneto, kaj turnanta magneta kampo formita de du bobenoj en la XY-direktoj, permesas movi vin. la bobel-domajnoj de unu magneta "insulo" al alia, kiel ĉi tio montrita en la bildo. Post kvarobla ŝanĝo en la direkto de la magneta kampo, la domajno moviĝos de unu insulo al la sekva.
Ĉio ĉi permesas al ni konsideri la CMD-aparaton kiel ŝanĝregistron. Se ni formas vezikojn ĉe unu fino de la registro kaj detektas ilin ĉe la alia, tiam ni povas krevigi certan padronon de vezikoj ĉirkaŭe kaj uzi la sistemon kiel memoraparaton, legante kaj skribante bitojn en certaj tempoj.
De ĉi tie sekvas la avantaĝoj kaj malavantaĝoj de CMD-memoro: la avantaĝo estas energia sendependeco (dum perpendikulara kampo kreita de permanentaj magnetoj estas aplikata, la vezikoj ne malaperos ie ajn kaj ne moviĝos de siaj pozicioj), kaj la malavantaĝo estas longa alirtempo, ĉar por aliri arbitran pecon, vi devas rulumi la tutan ŝanĝregistron al la dezirata pozicio, kaj ju pli longa ĝi estas, des pli da cikloj tio postulos.
La padrono de magnetaj elementoj sur la CMD magneta filmo.
La kreado de magneta domajno nomiĝas en la angla "nucleation", kaj konsistas en tio, ke fluo de kelkcent miliamperoj estas aplikata al la bobenaĵo dum tempo de ĉirkaŭ 100 ns, kaj kreiĝas magneta kampo kiu estas perpendikulara al la filmo kaj kontraŭa al la kampo de permanenta magneto. Tio kreas magnetan "vezikon" - cilindran magnetan domajnon en la filmo. La procezo, bedaŭrinde, estas tre dependa de temperaturo, estas eble ke skriba operacio malsukcesus sen veziko esti formita, aŭ ke pluraj vezikoj formiĝas.
Pluraj teknikoj estas uzataj por legi datumojn de filmo.
Unu maniero, ne-detrua legado, estas detekti la malfortan kampon de la cilindra domajno uzante magnetorezistan sensilon.
La dua maniero estas detrua legado. La veziko estas direktita al speciala generacio/detekta trako, kie la veziko estas detruita per antaŭa magnetigo de la materialo. Se la materialo estus inversa magnetigita, t.e. veziko ĉeestis, tio kaŭzus pli da fluo en la bobeno kaj tio estus detektita per la elektronika cirkulado. Post tio, la veziko devas esti regenerita sur speciala registra trako.
Tamen, se la memoro estas organizita kiel unu apuda tabelo, tiam ĝi havos du grandajn malavantaĝojn. Unue, la alirtempo estos tre longa. Due, ununura difekto en la ĉeno kondukos al la kompleta nefunkciebleco de la tuta aparato. Tial ili faras memoron organizitan en la formo de unu ĉefa trako, kaj multaj malĉefaj trakoj, kiel montrite en la figuro.
Vezika memoro kun unu kontinua trako
Vezika memoro kun majstraj/sklavaj spuroj
Tia memora agordo permesas ne nur multe redukti la alirtempon, sed ankaŭ permesas la produktadon de memoraj aparatoj enhavantaj certan nombron da misfunkciaj trakoj. La memorregilo devas konsideri ilin kaj preteriri ilin dum legado/skriba operacioj.
La suba figuro montras sekcon de bobelmemoro "blato".
Pri la principo de bobelmemoro vi povas ankaŭ legi en [4, 5].
3 Intel 7110
Intel 7110 - bobela memormodulo, MBM (magneta-vezika memoro) kun kapacito de 1 MB (1048576 bitoj). Estas li kiu estas prezentita sur la KDPV. 1 megabito estas la kapablo por stoki uzantajn datumojn, konsiderante redundajn trakojn, la totala kapablo estas 1310720 bitoj. La aparato enhavas 320 buklojn (buklojn) kun kapacito de 4096 bitoj ĉiu, sed nur 256 el ili estas uzataj por uzantdatenoj, la resto estas rezervo por anstataŭigi "rompitajn" spurojn kaj por konservi redundan eraran korektan kodon. La aparato havas gravan trak-malgrandan buklan arkitekturon. Informoj pri aktivaj trakoj estas enhavitaj en aparta starttrako (bootstrap buklo). Sur la KDPV, vi povas vidi la deksesuma kodo presita ĝuste sur la modulo. Ĉi tiu estas la mapo de "rompitaj" spuroj, 80 deksesuma ciferoj reprezentas 320 datumspurojn, aktivaj estas reprezentitaj per ununura bito, neaktivaj per nulo.
Vi povas legi la originalan dokumentadon por la modulo en [7].
La aparato havas ujo kun duobla vica aranĝo de pingloj kaj estas muntita sen lutado (en ingo).
La strukturo de la modulo estas montrita en la figuro:
La memora tabelo estas dividita en du "duonajn sekciojn" (duonajn sekciojn), ĉiu el kiuj estas dividita en du "kvaronojn" (kvadrilojn), ĉiu kvarono havas 80 sklavajn spurojn. La modulo enhavas platon kun magneta materialo situanta ene de du ortaj volvaĵoj kiuj kreas rotacian magnetan kampon. Por fari tion, nunaj signaloj de triangula formo, delokitaj je 90 gradoj unu rilate al la alia, estas aplikataj al la volvaĵoj. La kunigo de la plato kaj volvaĵoj estas metita inter la permanentaj magnetoj kaj metita en magnetan ŝildon kiu fermas la magnetan fluon generitan de la permanentaj magnetoj kaj ŝirmas la aparaton de eksteraj magnetaj kampoj. La plato estas metita ĉe 2,5-grada deklivo, kiu kreas malgrandan delokiĝkampon laŭ la deklivo. Ĉi tiu kampo estas nekonsiderinda kompare kun la kampo de la bobenoj, kaj ne malhelpas la movadon de la vezikoj dum funkciado de la aparato, sed movas la vezikojn al fiksaj pozicioj rilate al la permalojaj elementoj kiam la aparato estas malŝaltita. La forta perpendikulara komponento de permanentaj magnetoj apogas la ekziston de vezikaj magnetaj domajnoj.
La modulo enhavas la sekvajn nodojn:
- Memoraj spuroj. Rekte tiuj spuroj de permalloy elementoj kiuj tenas kaj gvidas la vezikoj.
- reprodukta generatoro. Servas por la reproduktado de la bobelo, kiu konstante ĉeestas ĉe la loko de generacio.
- Eniga trako kaj interŝanĝaj nodoj. La generitaj vezikoj moviĝas laŭ la eniga trako. Vezikoj estas movitaj al unu el 80 sklavaj spuroj.
- Eligo-trako kaj reproduktadnodo. Vezikoj estas subtrahataj de datumspuroj sen detrui ilin. La veziko disiĝas en du partojn, kaj unu el ili iras al la eligotrako.
- Detektilo. Vezikoj de la produktaĵtrako eniras la magnetorezistan detektilon.
- Ŝarĝante aŭtoveturejon. La starttrako enhavas informojn pri aktivaj kaj neaktivaj datumtrakoj.
Malsupre ni rigardos ĉi tiujn nodojn pli detale. Vi ankaŭ povas legi la priskribon de ĉi tiuj nodoj en [6].
bobelgeneracio
Por generi vezikon, ĉe la komenco mem de la eniga trako estas konduktoro fleksita en formo de eta buklo. Kurenta pulso estas aplikata al ĝi, kiu kreas magnetan kampon en tre malgranda areo pli forta ol la kampo de permanentaj magnetoj. La impulso kreas vezikon ĉe ĉi tiu punkto, kiu restas konstante konservita per konstanta magneta kampo kaj cirkulas laŭ la permaloja elemento sub la influo de turnanta magneta kampo. Se ni bezonas skribi unuon al memoro, ni aplikas mallongan pulson al la kondukanta buklo, kaj kiel rezulto, du vezikoj naskiĝas (indikita kiel Bubble dividita semo en la figuro). Unu el la vezikoj estas pelita de la turnanta kampo laŭ la permalloy-trako, la dua restas modloko kaj rapide akiras sian originan grandecon. Ĝi tiam moviĝas al unu el la sklavtrakoj, kaj interŝanĝas lokojn kun la veziko kiu cirkulas en ĝi. Ĝi, siavice, atingas la finon de la eniga trako kaj malaperas.
bobelinterŝanĝo
Vezikinterŝanĝo okazas kiam rektangula kurenta pulso estas aplikita al la ekvivalenta direktisto. En ĉi tiu kazo, la veziko ne dividiĝas en du partojn.
Legado de datumoj
La datenoj estas senditaj al la produktaĵtrako per reproduktado, kaj daŭre cirkulas en sia trako post estado legita. Tiel, ĉi tiu aparato efektivigas ne-detruan metodon de legado. Por reprodukti, la veziko estas gvidita sub plilongigita permalloy elemento, sub kiu ĝi estas streĉita. Supre estas ankaŭ konduktoro en formo de buklo, se al la buklo estas aplikata kurenta pulso, la veziko estos dividita en du partojn. La nuna pulso konsistas el mallonga sekcio de alta fluo por dividi la vezikon en du kaj pli longa sekcio de pli malalta fluo por direkti la vezikon al la elirtrako.
Ĉe la fino de la produktaĵtrako estas la Veziko-Detektilo, magnetorezista ponto farita el permalojaj elementoj formantaj longan cirkviton. Kiam magneta veziko falas sub permaloja elemento, ĝia rezisto ŝanĝiĝas, kaj potenciala diferenco de pluraj milivoltoj aperas ĉe la eligo de la ponto. La formo de la permalloy-elementoj estas elektita tiel ke la veziko moviĝu laŭ ili, ĉe la fino ĝi trafas specialan "gardan" pneŭon kaj malaperas.
Redundo
La aparato enhavas 320 trakojn, ĉiu kun 4096 bitoj. El tiuj, 272 estas aktivaj, 48 estas rezervaj, neaktivaj.
Bottrako (Boot Loop)
La aparato enhavas 320 datumtrakojn, el kiuj 256 estas destinitaj por stoki uzantdatenojn, la resto povas esti misa aŭ povas servi kiel rezervaĵoj por anstataŭigi misajn. Unu kroma trako enhavas informojn pri la uzo de datentrakoj, 12 bitoj per trako. Kiam la sistemo estas ŝaltita, ĝi devas esti pravigita. Dum la inicialigprocezo, la regilo devas legi la starttrakon kaj skribi informojn de ĝi al speciala registro de la formata blato / nuna sensilo. Tiam la regilo uzos nur aktivajn trakojn, kaj neaktivaj estos ignoritaj kaj ne estos skribitaj al.
Datuma Stokejo - Strukturo
El la vidpunkto de la uzanto, la datumoj estas konservitaj en 2048 paĝoj de 512 bitoj ĉiu. 256 bajtoj da datenoj, 14 bitoj da erarkorekta kodo kaj 2 neuzataj bitoj estas stokitaj en ĉiu duono de la aparato.
Eraro Korekto
Eraro-detekto kaj korekto povas esti faritaj per nuna sensilpeceto, kiu enhavas 14-bitan kodmalĉifrilon kiu korektas ununuran eraron ĝis 5 bitojn longa (eksploda eraro) en ĉiu bloko de 270 bitoj (inkluzive de la kodo mem). La kodo estas almetita al la fino de ĉiu 256-bita bloko. La korekta kodo povas esti uzata aŭ ne uzata, laŭ la peto de la uzanto, koda konfirmo povas esti ŝaltita aŭ malŝaltita en la regilo. Se neniu kodo estas uzata, ĉiuj 270 bitoj povas esti uzataj por uzantdatenoj.
Tempo de aliro
La magneta kampo turniĝas je frekvenco de 50 kHz. La meza alirtempo al la unua bito de la unua paĝo estas 41 ms, kio estas duono de la tempo necesa por kompletigi plenan ciklon tra la trako kaj plie la tempo necesa por trairi la eligtrakon.
La 320 aktivaj kaj rezervaj trakoj estas dividitaj en kvar partojn de 80 trakoj ĉiu. Ĉi tiu organizo reduktas la alirtempon. Kvaronoj estas traktitaj duope: ĉiu paro de kvaronoj enhavas parajn kaj neparajn pecojn de la vorto, respektive. La aparato enhavas kvar enirtrakojn kun kvar komencaj vezikoj, kaj kvar eligtrakojn. La eligtrakoj uzas du detektilojn, ili estas organizitaj tiel, ke du vezikoj el du trakoj neniam trafas unu detektilon samtempe. Tiel, la kvar vezikfluoj estas multipleksitaj kaj konvertitaj en du bitajn fluojn kaj stokitaj en la registroj de la nuna sensilpeceto. Tie, la enhavo de la registroj denove estas multipleksita kaj sendita al la regilo per la seria interfaco.
En la dua parto de la artikolo, ni rigardos pli detale la cirkuladon de la bobelmemorregilo.
4. Referencoj
La aŭtoro trovis en la plej malhelaj anguloj de la reto kaj konservis por vi multajn utilajn teknikajn informojn pri memoro pri la CMD, ĝia historio kaj aliaj rilataj aspektoj:
1. — Du memoroj pri inĝeniero Bobek
2. - Du memoroj de inĝeniero Bobek (parto 2)
3. — Bobelmemoro
4. Adapto de Magnetic Bubble Memory en Standard Microcomputer Environment
5. - Texas Instruments TIB 0203 Bubble Memory
6. — Manlibro pri Memoraj Komponentoj. Intel 1983.
7. 7110 1-Megabit Bubble Memoro
fonto: www.habr.com