Foto út de kolleksje fan de skriuwer
1. Skiednis
Bubble-ûnthâld, of silindrysk magnetysk domeinûnthâld, is in net-flechtich ûnthâld ûntwikkele by Bell Labs yn 1967 troch Andrew Bobeck. Stúdzjes hawwe sjen litten dat lytse silindryske magnetyske domeinen wurde foarme yn single-crystal tinne films fan ferrites en granaten as in genôch sterk magnetysk fjild wurdt rjochte perpendikulêr op it oerflak fan de film. Troch it magnetysk fjild te feroarjen kinne dizze bubbels ferpleatst wurde. Sokke eigenskippen meitsje magnetyske bubbels ideaal foar it bouwen fan serial bit opslach, lykas in shift register, dêr't de oanwêzigens of ôfwêzigens fan in bubble op in bepaalde posysje jout oan in nul of ien bit wearde. De bel is tsienden fan in mikron yn diameter, en in inkele chip kin opslaan tûzenen bits fan gegevens. Sa, bygelyks, yn 'e maitiid fan 1977, Texas Instruments yntrodusearre earst in chip mei in kapasiteit fan 92304 bits oan' e merk. Dit ûnthâld is net-flechtich, wêrtroch't it liket op magnetyske tape of skiif, mar om't it in solide steat is en gjin bewegende dielen hat, is it betrouberer dan tape of skiif, fereasket gjin ûnderhâld, en is folle lytser en lichter. , en kin brûkt wurde yn draachbere apparaten.
Yn earste ynstânsje stelde de útfiner fan bubbelûnthâld, Andrew Bobek, in "iendiminsjonale" ferzje fan ûnthâld foar, yn 'e foarm fan in tried dêr't in tinne strip ferromagnetysk materiaal omhinne wûn is. Sa'n ûnthâld waard "twistor" ûnthâld neamd, en waard sels massaprodusearre, mar waard al gau ferfongen troch de "twa-diminsjonale" ferzje.
Jo kinne lêze oer de skiednis fan it meitsjen fan bubble ûnthâld yn [1-3].
2. Operating prinsipe
Hjir freegje ik jo om my te ferjaan, ik bin gjin natuerkundige, dus de presintaasje sil heul sawat wêze.
Guon materialen (lykas gadolinium gallium granaat) hawwe it eigenskip dat se yn mar ien rjochting magnetisearre wurde, en as in konstant magnetysk fjild lâns dizze as oanlein wurdt, sille de magnetisearre gebieten sa'n ding foarmje as bubbels, lykas yn 'e figuer hjirûnder te sjen is. Elke bubble is mar in pear mikrons yn diameter.
Stel dat wy in tinne, yn 'e oarder fan 0,001 inch, kristallijne film fan sa'n materiaal hawwe ôfset op in net-magnetysk, lykas glês, substraat.
It is alles oer de magyske bubbels. De foto oan de linkerkant - der is gjin magnetysk fjild, de foto oan de rjochterkant - it magnetysk fjild wurdt rjochte loodrecht op it film oerflak.
As op it oerflak fan in film fan sa'n materiaal in patroan wurdt foarme út in magnetysk materiaal, bygelyks, permalloy, izer-nikkel alloy, de bubbels wurde magnetized oan de eleminten fan dit patroan. Typysk wurde patroanen yn 'e foarm fan T-foarmige of V-foarmige eleminten brûkt.
In inkele bubble kin wurde foarme troch in magnetysk fjild fan 100-200 oersteds, dat wurdt tapast loodrecht op de magnetyske film en wurdt makke troch in permaninte magneet, en in rotearjend magnetysk fjild foarme troch twa spoelen yn de XY rjochtings, kinne jo ferpleatse de bubble-domeinen fan it iene magnetyske "eilân" nei it oare, lykas dit werjûn yn 'e figuer. Nei in fjouwer kear feroaring yn 'e rjochting fan it magnetyske fjild sil it domein fan it iene eilân nei it oare ferpleatse.
Dit alles lit ús it CMD-apparaat beskôgje as in skiftregister. As wy foarmje bubbels oan de iene ein fan it register en ûntdekke se oan de oare, dan kinne wy blaze in bepaald patroan fan bubbels om en brûk it systeem as in ûnthâld apparaat, lêzen en skriuwen bits op bepaalde tiden.
Hjirwei folgje de foardielen en neidielen fan CMD-ûnthâld: it foardiel is enerzjy-ûnôfhinklikens (salang't in perpendicular fjild oanmakke troch permaninte magneten wurdt tapast, de bubbels sille net ferdwine oeral en sil net bewege út harren posysjes), en it neidiel is in lange tagong tiid, omdat om tagong te krijen ta in willekeurich bit, moatte jo it hiele skiftregister nei de winske posysje rôlje, en hoe langer it is, hoe mear syklusen dit sil fereaskje.
It patroan fan magnetyske eleminten op 'e CMD magnetyske film.
De oprjochting fan in magnetysk domein wurdt yn it Ingelsk "nucleation" neamd, en bestiet út it feit dat in stroom fan ferskate hûndert milliampère wurdt tapast op 'e wikkeling foar in tiid fan sa'n 100 ns, en in magnetysk fjild ûntstiet dat loodrecht stiet op de film en tsjinoer it fjild fan in permaninte magneet. Dit soarget foar in magnetyske "bubbel" - in silindrysk magnetysk domein yn 'e film. It proses, spitigernôch, is tige ôfhinklik fan temperatuer, it is mooglik foar in skriuwoperaasje mislearre sûnder in bubble wurdt foarme, of foar meardere bubbels in foarm.
Ferskate techniken wurde brûkt om gegevens út in film te lêzen.
Ien manier, net-destruktyf lêzen, is om it swakke magnetyske fjild fan it silindryske domein te detektearjen mei in magnetoresistive sensor.
De twadde manier is destruktyf lêzen. De bubble wurdt nommen nei in spesjale generaasje / detection track, dêr't de bubble wurdt ferneatige troch foarút magnetization fan it materiaal. As it materiaal omkeard magnetisearre wie, d.w.s. in bubble wie oanwêzich, soe dit mear stroom yn 'e spoel feroarsaakje en dit soe wurde ûntdutsen troch de elektroanyske circuits. Dêrnei moat de bubbel opnij oanmakke wurde op in spesjale opnamespoar.
As it ûnthâld lykwols is organisearre as ien oanienlizzende array, dan sil it twa grutte neidielen hawwe. Earst sil de tagongstiid heul lang wêze. Twad, ien defekt yn 'e keten sil liede ta de folsleine inoperabiliteit fan it hiele apparaat. Dêrom meitsje se in ûnthâld organisearre yn 'e foarm fan ien haadspoar, en in protte ûndergeskikte spoaren, lykas werjûn yn' e figuer.
Bubble ûnthâld mei ien trochgeande spoar
Bubble ûnthâld mei master / slave tracks
Sa'n ûnthâld konfiguraasje kinne net allinne gâns ferminderjen de tagong tiid, mar ek kinne de produksje fan ûnthâld apparaten befetsje in bepaald oantal defect tracks. De ûnthâldkontrôler moat se yn rekken hâlde en se omgean by lês- / skriuwoperaasjes.
De figuer hjirûnder toant in dwerstrochsneed fan in bubble ûnthâld "chip".
Jo kinne ek lêze oer it prinsipe fan bubble ûnthâld yn [4, 5].
3. Intel 7110
Intel 7110 - bubble ûnthâld module, MBM (magnetic-bubble ûnthâld) mei in kapasiteit fan 1 MB (1048576 bits). It is hy dy't op 'e KDPV ôfbylde is. 1 megabit is de kapasiteit foar it bewarjen fan brûkersgegevens, rekken hâldend mei oerstallige spoaren, de totale kapasiteit is 1310720 bits. It apparaat befettet 320 looped tracks (loops) mei in kapasiteit fan 4096 bits elk, mar mar 256 fan harren wurde brûkt foar brûkersgegevens, de rest is in reserve foar it ferfangen fan "brutsen" spoaren en foar it bewarjen fan oerstallige flaterkorreksjekoade. It apparaat hat in grutte track-minor loop-arsjitektuer. Ynformaasje oer aktive spoaren is befette yn in aparte bootspor (bootstrap-loop). Op de KDPV kinne jo de heksadesimale koade direkt op 'e module sjen printe. Dit is de kaart fan "brutsen" spoaren, 80 heksadesimale sifers fertsjintwurdigje 320 gegevens tracks, aktive wurde fertsjintwurdige troch in inkele bit, ynaktyf mei nul.
Jo kinne de orizjinele dokumintaasje foar de module lêze yn [7].
It apparaat hat in koffer mei in dûbele rige arranzjeminten fan pins en is monteard sûnder soldering (yn in socket).
De struktuer fan 'e module wurdt werjûn yn' e figuer:
It ûnthâld array is ferdield yn twa "heale seksjes" (heale seksjes), elk dêrfan is ferdield yn twa "kwarten" (quads), elk kwart hat 80 slave tracks. De module befettet in plaat mei magnetysk materiaal leit binnen twa ortogonale windings dy't meitsje in rotearjend magnetysk fjild. Om dit te dwaan, wurdt tapast oan de windings hjoeddeistige sinjalen fan in trijehoekige foarm, ferpleatst troch 90 graden relatyf oan elkoar. De gearstalling fan 'e plaat en windings wurdt pleatst tusken de permaninte magneten en pleatst yn in magnetysk skyld dat slút de magnetyske flux generearre troch de permaninte magneten en shields it apparaat út eksterne magnetyske fjilden. De plaat wurdt pleatst op in 2,5 graad helling, dat soarget foar in lyts ferpleatsing fjild lâns de helling. Dit fjild is negligible yn ferliking mei it fjild fan 'e coils, en net bemuoie mei de beweging fan' e bubbels ûnder wurking fan it apparaat, mar ferskowt de bubbels nei fêste posysjes relatyf oan de permalloy eleminten as it apparaat wurdt útskeakele. De sterke perpendicular komponint fan permaninte magneten stipet it bestean fan bubble magnetyske domeinen.
De module befettet de folgjende knopen:
- Unthâld tracks. Direkt dy spoaren fan permalloy-eleminten dy't de bubbels hâlde en liede.
- replikaasje generator. Tsjinnet foar de replikaasje fan 'e bubble, dy't konstant oanwêzich is op it plak fan generaasje.
- Input track en útwikseling knopen. De oanmakke bubbels bewege lâns de ynfier spoar. Bubbles wurde ferpleatst nei ien fan 80 slave tracks.
- Utfierspor en replikaasjeknooppunt. Bubbles wurde lutsen fan gegevens tracks sûnder ferneatigjen se. De bubble splitst yn twa dielen, en ien fan harren giet nei de útfier spoar.
- Detector. Bubbles út de útfier spoar komt yn de magnetoresistive detektor.
- Loading track. It bootspoar befettet ynformaasje oer aktive en ynaktive gegevensspoaren.
Hjirûnder sille wy dizze knopen yn mear detail besjen. Jo kinne ek lêze de beskriuwing fan dizze knopen yn [6].
bubble generaasje
Om in bel te generearjen, is d'r oan it begjin fan 'e ynfierspoar in dirigint bûgd yn' e foarm fan in lytse lus. Dêr wurdt in strompuls op oanbrocht, wat in magnetysk fjild ûntstiet yn in hiel lyts gebiet dat sterker is as it fjild fan permaninte magneten. De ympuls makket op dit punt in bel, dy't permanint ûnderhâlden bliuwt troch in konstant magnetysk fjild en sirkulearret lâns it permalloy-elemint ûnder de aksje fan in draaiend magnetysk fjild. As wy moatte skriuwe in ienheid oan it ûnthâld, wy tapasse in koarte puls oan de conductive lus, en as gefolch, twa bubbels wurde berne (oanjûn as Bubble split sied yn de figuer). Ien fan 'e bubbels wurdt troch it draaiende fjild lâns it permalloy-spoar raast, de twadde bliuwt op syn plak en krijt fluch syn oarspronklike grutte. It beweecht dan nei ien fan 'e slaafspoaren, en ruilet plakken mei de bel dy't deryn sirkulearret. It, op syn beurt, berikt de ein fan de ynfier spoar en ferdwynt.
bubble útwikseling
Bubble útwikseling fynt plak as in rjochthoekige strompuls wurdt tapast oan de oerienkommende dirigint. Yn dit gefal splitst de bel net yn twa dielen.
Lêzen fan gegevens
De gegevens wurde stjoerd nei de útfier spoar troch replikaasje, en bliuwt te sirkulearje yn syn spoar nei't lêzen. Sa, dit apparaat ymplemintearret in net-destruktive metoade fan lêzen. Om te replikearjen, wurdt de bubble ûnder in langwerpige permalloy-elemint liede, wêrby't it wurdt spand. Boppe is der ek in dirigint yn 'e foarm fan in lus, as in aktuele puls wurdt tapast oan de lus, de bel wurdt ferdield yn twa dielen. De hjoeddeistige puls bestiet út in koarte seksje mei hege stroom om de bubbel yn twa dielen te splitsen, en in langere seksje mei minder stroom om de bubbel nei it útgongspoar te rjochtsjen.
Oan 'e ein fan' e útfier spoar is de Bubble Detector, in magnetoresistive brêge makke fan permalloy eleminten dy't foarmje in lange circuit. As in magnetyske bubble falt ûnder in permalloy-elemint, feroaret syn wjerstân, en in potinsjele ferskil fan ferskate millivolt ferskynt by de útfier fan 'e brêge. De foarm fan 'e permalloy-eleminten wurdt keazen sadat de bubble har lâns beweecht, oan' e ein slacht it op in spesjale "guard" bân en ferdwynt.
Redundânsje
It apparaat befettet 320 tracks, elk mei 4096 bits. Dêrfan binne 272 aktyf, 48 binne reserve, ynaktyf.
Boottrack (Boot Loop)
It apparaat befettet 320 gegevens tracks, wêrfan 256 binne bedoeld foar it bewarjen fan brûkersgegevens, de rest kin defekt wêze of kin tsjinje as reserves om defekte te ferfangen. Ien ekstra spoar befettet ynformaasje oer it brûken fan gegevens tracks, 12 bits per track. As it systeem wurdt opstart, moat it inisjalisearre wurde. Tidens it inisjalisaasjeproses moat de controller it bootspoar lêze en ynformaasje derfan skriuwe nei in spesjaal register fan 'e opmaakchip / aktuele sensor. Dan sil de kontrôler allinich aktive spoaren brûke, en ynaktive wurde negeare en sil net skreaun wurde.
Data Warehouse - Struktuer
Fanút it eachpunt fan 'e brûker wurde de gegevens opslein yn 2048 siden fan elk 512 bits. 256 bytes oan gegevens, 14 bits fan flater korreksje koade en 2 net brûkte bits wurde opslein yn elke helte fan it apparaat.
Flaterferbettering
Flaterdeteksje en korreksje kinne wurde útfierd troch in aktuele sensorchip, dy't in 14-bit koadedekoder befettet dy't in inkele flater korrizjeart oant 5 bits lang (burstflater) yn elk blok fan 270 bits (ynklusyf de koade sels). De koade wurdt taheakke oan it ein fan elk 256-bit blok. De korreksjekoade kin brûkt wurde of net brûkt wurde, op fersyk fan de brûker kin koadeferifikaasje yn- of útskeakele wurde yn 'e controller. As gjin koade wurdt brûkt, kinne alle 270 bits brûkt wurde foar brûkersgegevens.
Tagong tiid
It magnetyske fjild draait op in frekwinsje fan 50 kHz. De gemiddelde tagongstiid foar it earste bit fan 'e earste side is 41 ms, dat is de helte fan' e tiid dy't it nimt om in folsleine syklus troch it spoar te foltôgjen plus de tiid dy't it nimt om troch it útfierspoar te gean.
De 320 aktive en spare spoaren binne ferdield yn fjouwer dielen fan elk 80 spoaren. Dizze organisaasje ferminderet de tagongstiid. Kwarten wurde yn pearen oanpakt: elk pear kwarten befettet respektivelik even en ûneven stikjes fan it wurd. It apparaat befettet fjouwer input tracks mei fjouwer initial bubbels, en fjouwer output tracks. De útfierspoaren brûke twa detektors, se binne sa organisearre dat twa bubbels fan twa spoaren noait ien detektor tagelyk reitsje. Sa wurde de fjouwer bubbelstreamen multiplexed en omboud ta twa bitstreamen en opslein yn 'e registers fan' e hjoeddeistige sensorchip. Dêr wurdt de ynhâld fan de registers wer multiplexed en fia de seriële ynterface nei de controller stjoerd.
Yn it twadde diel fan it artikel sille wy in tichterby besjen op it circuit fan 'e bubble-ûnthâldkontrôler.
4. Referinsjes
De skriuwer fûn yn 'e tsjusterste hoeken fan it netwurk en bewarre foar jo in protte nuttige technyske ynformaasje oer ûnthâld op' e CMD, syn skiednis en oare relatearre aspekten:
1. - Twa oantinkens oan yngenieur Bobek
2. - Twa oantinkens oan yngenieur Bobek (diel 2)
3. - Bubble ûnthâld
4. Oanpassing fan Magnetic Bubble Unthâld yn in Standert Microcomputer Miljeu
5. - Texas Instruments TIB 0203 Bubble Memory
6. - Hânboek foar ûnthâldkomponinten. Intel 1983.
7. 7110 1-Megabit Bubble Unthâld
Boarne: www.habr.com