Hoto daga tarin marubucin
1. Tarihi
Ƙwaƙwalwar kumfa, ko ƙwaƙwalwar yanki na cylindrical, ƙwaƙwalwar ajiya ce mara ƙarfi da aka haɓaka a Bell Labs a cikin 1967 na Andrew Bobeck. Nazarin ya nuna cewa an samar da ƙananan wuraren maganadisu na silinda a cikin fina-finan bakin ciki-crystal na ferrites da garnets lokacin da isasshe filin maganadisu mai ƙarfi ya yi daidai da saman fim ɗin. Ta hanyar canza filin maganadisu, ana iya motsa waɗannan kumfa. Irin waɗannan kaddarorin suna sanya kumfa na maganadisu ya dace don gina ma'ajin bit na serial, kamar rajistar canji, wanda kasancewar ko rashin kumfa a wani matsayi yana nuna darajar sifili ko ɗaya. Kumfa ita ce kashi goma na micron a diamita, kuma guntu ɗaya na iya adana dubbai na bayanai. Don haka, alal misali, a cikin bazara na 1977, Texas Instruments ya fara gabatar da guntu mai karfin 92304 rago zuwa kasuwa. Wannan ƙwaƙwalwar ajiyar ba ta da ƙarfi, yana mai da shi kama da Magnetic tef ko diski, amma saboda yana da ƙarfi kuma ba shi da sassa masu motsi, ya fi aminci fiye da tef ko faifai, ba ya buƙatar kulawa, kuma ya fi ƙanƙanta da haske. ana iya amfani da su a cikin na'urori masu ɗaukar nauyi.
Da farko, wanda ya kirkiri ƙwaƙwalwar ajiyar kumfa, Andrew Bobek, ya ba da shawarar sigar ƙwaƙwalwar “ɗaya mai girman gaske”, a cikin nau'in zaren da aka raunata wani ɗan bakin ciki na kayan ferromagnetic. Irin wannan ƙwaƙwalwar ana kiranta "twistor" ƙwaƙwalwar ajiya, har ma an yi ta da yawa, amma ba da daɗewa ba aka maye gurbinsa da nau'in "girma biyu".
Kuna iya karanta tarihin ƙirƙirar ƙwaƙwalwar kumfa a cikin [1-3].
2. Ƙa'idar aiki
Anan na roke ka da ka gafarta mani, ni ba masanin kimiyya ba ne, don haka gabatarwar za ta kasance kusan.
Wasu kayan (kamar gadolinium gallium garnet) suna da mallakar magnetized ta hanya ɗaya kawai, kuma idan aka yi amfani da filin maganadisu akai-akai tare da wannan axis, yankunan magnetized zasu samar da wani abu kamar kumfa, kamar yadda aka nuna a cikin hoton da ke ƙasa. Kowane kumfa 'yan microns ne kawai a diamita.
A ce muna da bakin ciki, a kan tsari na 0,001 inch, fim din crystalline na irin wannan abu da aka ajiye a kan wani maras kyau, kamar gilashi, substrate.
Duk game da kumfa sihiri ne. Hoton a gefen hagu - babu filin maganadisu, hoton da ke hannun dama - filin maganadisu yana karkata zuwa saman fim ɗin.
Idan a kan fuskar fim ɗin irin wannan abu an samo samfurin daga kayan abu mai mahimmanci, alal misali, permalloy, ƙarfe-nickel alloy, sa'an nan kumfa za su zama magnetized zuwa abubuwan wannan tsarin. Yawanci, ana amfani da alamu a cikin nau'i na T-dimbin yawa ko abubuwa masu siffar V.
Ana iya samar da kumfa guda ɗaya ta hanyar filin maganadisu na 100-200 oersteds, wanda aka yi amfani da shi daidai da fim ɗin maganadisu kuma an ƙirƙira shi ta hanyar maganadisu na dindindin, da filin maganadisu mai jujjuya wanda aka kafa ta coils biyu a cikin kwatance XY, yana ba ku damar motsawa. kumfa-domains daga wannan magnetic "tsibirin" zuwa wani, kamar wannan da aka nuna a cikin adadi. Bayan sau huɗu sau huɗu a cikin alkiblar filin maganadisu, yankin zai ƙaura daga wannan tsibiri zuwa na gaba.
Duk wannan yana ba mu damar yin la'akari da na'urar CMD azaman rajistar canji. Idan muka samar da kumfa a gefe ɗaya na rajista kuma muka gano su a ɗayan, to, za mu iya busa wani nau'in kumfa a kusa da shi kuma mu yi amfani da tsarin azaman na'urar ƙwaƙwalwar ajiya, karantawa da rubutu a wasu lokuta.
Daga nan bi fa'idodi da rashin amfani na ƙwaƙwalwar CMD: fa'idar ita ce 'yancin kai na makamashi (muddin ana amfani da filin perpendicular da aka kirkira ta hanyar maganadisu na dindindin, kumfa ba za su ɓace ko'ina ba kuma ba za su motsa daga matsayinsu ba), kuma rashin amfani shine dogon lokacin shiga, saboda don samun dama ga bit na sabani, kuna buƙatar gungura duk rajistar canji zuwa matsayin da ake so, kuma idan ya daɗe, ƙarin hawan keke wannan zai buƙaci.
Tsarin abubuwan maganadisu akan fim ɗin maganadisu na CMD.
Ƙirƙirar wani yanki na maganadisu ana kiransa da Ingilishi "nucleation", kuma ya ƙunshi gaskiyar cewa ana amfani da wutar lantarki na milliamps ɗari da yawa a kan iska na tsawon lokacin kusan 100 ns, kuma an ƙirƙiri filin maganadisu wanda yake daidai da yanayin. fim kuma akasin filin maganadisu na dindindin. Wannan yana haifar da "kumfa" na maganadisu - yanki na cylindrical a cikin fim din. Tsarin, abin takaici, yana dogara sosai akan zafin jiki, yana yiwuwa aikin rubutu ya gaza ba tare da an samar da kumfa ba, ko kuma kumfa masu yawa su fito.
Ana amfani da dabaru da yawa don karanta bayanai daga fim.
Hanya ɗaya, karatun mara lalacewa, shine gano raunin maganadisu mai rauni na yankin silinda ta amfani da firikwensin magnetoresistive.
Hanya ta biyu ita ce karantarwa mai lalata. Ana ɗaukar kumfa zuwa waƙar tsara / ganowa ta musamman, inda aka lalata kumfa ta hanyar magnetization na kayan gaba. Idan kayan ya juyo da magnetized, watau kumfa yana nan, wannan zai haifar da ƙarin halin yanzu a cikin na'urar kuma za a gano wannan ta hanyar lantarki. Bayan haka, dole ne a sake haifar da kumfa akan waƙar rikodi na musamman.
Koyaya, idan an tsara ƙwaƙwalwar ajiya azaman tsararru guda ɗaya, to zai sami babban lahani guda biyu. Na farko, lokacin shiga zai yi tsayi sosai. Na biyu, lahani guda ɗaya a cikin sarkar zai haifar da cikakkiyar rashin aiki na duka na'urar. Saboda haka, suna yin ƙwaƙwalwar ajiya da aka tsara a cikin nau'i na babban waƙa guda ɗaya, da kuma waƙoƙin da ke ƙarƙashin ƙasa da yawa, kamar yadda aka nuna a cikin adadi.
Ƙwaƙwalwar kumfa tare da waƙa mai ci gaba ɗaya
Ƙwaƙwalwar kumfa tare da waƙoƙin master/bayi
Irin wannan ƙayyadaddun ƙwaƙwalwar ajiya yana ba da damar ba kawai don rage yawan lokacin samun dama ba, amma kuma yana ba da damar samar da na'urorin ƙwaƙwalwar ajiya waɗanda ke ɗauke da adadin waƙoƙi mara kyau. Dole ne mai kula da ƙwaƙwalwar ajiya yayi la'akari da su kuma ya ketare su yayin ayyukan karantawa / rubuta.
Hoton da ke ƙasa yana nuna ɓangaren ɓangaren ƙwaƙwalwar ajiyar kumfa "guntu".
Hakanan zaka iya karanta game da ƙa'idar ƙwaƙwalwar kumfa a cikin [4, 5].
3. Intel 7110
Intel 7110 - kumfa memory module, MBM (magnetic-kumfa memory) da damar 1 MB (1048576 ragowa). Shi ne wanda aka nuna akan KDPV. 1 megabit shine ikon adana bayanan mai amfani, la'akari da waƙoƙin da ba su da yawa, jimillar ƙarfin shine 1310720 bits. Na'urar tana dauke da madaukai masu kama da madaukai 320 (madaukai) masu karfin 4096 ragowa kowanne, amma 256 daga cikinsu ana amfani da su ne kawai don bayanan masu amfani, sauran kuma ajiyar ne don maye gurbin waƙoƙin "karya" da kuma adana lambar gyara kuskuren kuskure. Na'urar tana da manyan gine-ginen waƙa-kananan madauki. Bayani game da waƙoƙi masu aiki yana ƙunshe a cikin keɓantaccen waƙar taya (bootstrap loop). A kan KDPV, zaku iya ganin lambar hexadecimal da aka buga kai tsaye akan tsarin. Wannan ita ce taswirar waƙoƙin “karya”, lambobi 80 hexadecimal suna wakiltar waƙoƙin bayanai 320, waɗanda ke aiki ana wakilta su da bita guda ɗaya, waɗanda ba su aiki da sifili.
Kuna iya karanta ainihin takaddun tsarin a cikin [7].
Na'urar tana da akwati mai jeri biyu na fil kuma an saka shi ba tare da siyarwa ba (a cikin soket).
Ana nuna tsarin tsarin a cikin adadi:
Ma’adanin ƙwaƙwalwar ajiya ya kasu kashi biyu “rabi sashe” (rabi sassa), kowannensu ya kasu kashi biyu “quarters” (quads), kowane kwata yana da waƙoƙi 80 na bayi. Tsarin yana ƙunshe da faranti tare da kayan maganadisu wanda ke cikin iska biyu na orthogonal waɗanda ke haifar da filin maganadisu mai juyawa. Don yin wannan, ana amfani da sigina na yanzu na siffar triangular, wanda aka raba ta hanyar digiri 90 dangane da juna, a kan iska. Ana sanya taro na farantin karfe da windings a tsakanin maɗaukaki na dindindin kuma an sanya shi a cikin garkuwar maganadisu wanda ke rufe jigilar maganadisu ta hanyar maganadisu na dindindin da kuma kare na'urar daga filayen maganadisu na waje. An sanya farantin a cikin gangaren digiri na 2,5, wanda ke haifar da ƙananan ƙaura tare da gangaren. Wannan filin ba shi da ƙima idan aka kwatanta da filin na coils, kuma baya tsoma baki tare da motsi na kumfa yayin aiki na na'urar, amma yana canza kumfa zuwa wuraren da aka gyara dangane da abubuwan permalloy lokacin da aka kashe na'urar. Ƙarfin juzu'i mai ƙarfi na ƙaƙƙarfan maganadisu na dindindin yana goyan bayan wanzuwar wuraren maganadisu kumfa.
Module ɗin ya ƙunshi nodes masu zuwa:
- Waƙoƙin ƙwaƙwalwar ajiya. Kai tsaye waɗancan waƙoƙin abubuwan permalloy waɗanda ke riƙe da jagorar kumfa.
- kwafi janareta. Yana aiki don kwafin kumfa, wanda yake kasancewa koyaushe a wurin tsarawa.
- Shigar da waƙa da musanya nodes. Kumfa da aka samar suna tafiya tare da hanyar shigar da bayanai. Ana matsar da kumfa zuwa ɗaya daga cikin waƙoƙin bayi 80.
- Fitar waƙa da kumburin kwafi. Ana cire kumfa daga waƙoƙin bayanai ba tare da lalata su ba. Kumfa ta rabu gida biyu, ɗayan kuma yana zuwa hanyar fitarwa.
- Mai ganowa. Kumfa daga waƙar fitarwa suna shigar da ganowa na magnetoresistive.
- Loda waƙa. Waƙar taya ta ƙunshi bayani game da waƙoƙin bayanai masu aiki da marasa aiki.
A ƙasa za mu kalli waɗannan nodes daki-daki. Hakanan zaka iya karanta bayanin waɗannan nodes a cikin [6].
kumfa tsara
Don samar da kumfa, a farkon waƙar shigarwa akwai madugu da aka lanƙwasa a cikin sigar ƙaramin madauki. Ana amfani da bugun jini na yanzu akansa, wanda ke haifar da filin maganadisu a cikin ƙaramin yanki mai ƙarfi fiye da filin maganadisu na dindindin. Ƙunƙarar ta haifar da kumfa a wannan lokacin, wanda ya kasance yana kiyaye shi ta wurin madannin filin maganadisu na dindindin kuma yana yawo tare da kashi na permalloy a ƙarƙashin rinjayar filin maganadisu mai juyawa. Idan muna buƙatar rubuta naúrar zuwa ƙwaƙwalwar ajiya, za mu yi amfani da ɗan gajeren bugun jini zuwa madauki, kuma a sakamakon haka, an haifi kumfa guda biyu (wanda aka nuna kamar yadda Bubble ya raba iri a cikin adadi). Ɗaya daga cikin kumfa yana gudu ta filin jujjuya tare da waƙar permalloy, na biyu ya kasance a wurin kuma ya sami ainihin girmansa. Sa'an nan kuma ta matsa zuwa ɗaya daga cikin waƙoƙin bawa, kuma ta canza wurare tare da kumfa da ke yawo a cikinsa. Shi, bi da bi, ya kai ƙarshen waƙar shigarwa kuma ya ɓace.
kumfa musayar
Canjin kumfa yana faruwa ne lokacin da aka yi amfani da bugun bugun jini na yanzu zuwa ga madugu. A wannan yanayin, kumfa ba ya raba kashi biyu.
Bayanan karatu
Ana aika bayanan zuwa hanyar fitarwa ta hanyar maimaitawa, kuma yana ci gaba da yawo a cikin waƙar bayan an karanta shi. Don haka, wannan na'urar tana aiwatar da hanyar karatu mara lalacewa. Don maimaitawa, ana jagorantar kumfa a ƙarƙashin wani nau'in permalloy elongated, wanda aka shimfiɗa shi. A sama kuma akwai madugu a cikin sigar madauki, idan aka shafa bugun jini a madauki, za a raba kumfa zuwa kashi biyu. Ƙunƙarar bugun jini na yanzu ya ƙunshi ɗan gajeren sashe mai tsayi mai tsayi don raba kumfa zuwa sassa biyu, da kuma wani yanki mai tsayi tare da ƙarancin halin yanzu don jagorantar kumfa zuwa hanyar fita.
A ƙarshen waƙar fitarwa shine Mai gano Bubble, gada magnetoresistive da aka yi da abubuwan permalloy waɗanda ke samar da da'ira mai tsayi. Lokacin da kumfa mai maganadisu ya faɗi ƙarƙashin nau'in permalloy, juriyarsa yana canzawa, kuma yuwuwar bambancin millivolts da yawa yana bayyana a fitowar gadar. An zaɓi siffar abubuwan permalloy don kumfa ta motsa tare da su, a ƙarshe ya buga taya na "tsaro" na musamman kuma ya ɓace.
Maimaituwa
Na'urar ta ƙunshi waƙoƙi 320, kowanne yana da 4096 ragowa. Daga cikin wadannan, 272 suna aiki, 48 kuma ba su da aiki.
Boot Track (Boot Loop)
Na'urar tana dauke da wayoyi 320 na bayanai, wadanda 256 aka yi niyya don adana bayanan masu amfani, sauran na iya yin kuskure ko kuma za ta iya zama a matsayin ajiyar da za a maye gurbin da ba su da kyau. Wata ƙarin waƙa ta ƙunshi bayani game da amfani da waƙoƙin bayanai, 12 rago kowace waƙa. Lokacin da tsarin ya yi ƙarfi, dole ne a fara shi. Yayin aiwatar da farawa, dole ne mai sarrafawa ya karanta waƙar taya kuma ya rubuta bayanai daga gare ta zuwa rajista na musamman na guntu tsarawa / firikwensin yanzu. Sa'an nan mai sarrafawa zai yi amfani da waƙoƙi masu aiki kawai, kuma waɗanda ba su aiki ba za a yi watsi da su kuma ba za a rubuta su ba.
Warehouse Data - Tsarin
Daga mahangar mai amfani, ana adana bayanan a cikin shafuka 2048 na 512 ragowa kowanne. 256 bytes na bayanai, 14 rago na lambar gyara kuskure da 2 da ba a yi amfani da su ana adana su a kowace rabin na'urar.
Kuskure Gyara
Ana iya gano kuskure da gyarawa ta guntu na firikwensin yanzu, wanda ke ƙunshe da 14-bit code decoder wanda ke gyara kuskure guda har zuwa 5 bit tsayi (kuskuren fashe) a cikin kowane toshe na 270 bits (ciki har da lambar kanta). Ana haɗe lambar zuwa ƙarshen kowane toshe 256-bit. Ana iya amfani da lambar gyara ko a'a, bisa ga buƙatar mai amfani, ana iya kunna ko kashe tabbacin lambar a cikin mai sarrafawa. Idan ba a yi amfani da lambar ba, ana iya amfani da duk ragi 270 don bayanan mai amfani.
Lokacin shiga
Filin maganadisu yana juyawa a mitar 50 kHz. Matsakaicin lokacin shiga zuwa bit na farko na shafin farko shine 41 ms, wanda shine rabin lokacin da ake ɗauka don kammala cikakken zagayowar ta hanyar waƙar tare da lokacin da ake ɗauka don wucewa ta hanyar fitarwa.
Waƙoƙi 320 masu aiki da kayan aikin an raba su zuwa sassa huɗu na waƙoƙi 80 kowanne. Wannan ƙungiyar tana rage lokacin shiga. Ana magana da rubu'i bi-biyu: kowane nau'i-nau'i guda biyu yana ƙunshe da maɗaukakiyar kalmar, bi da bi. Na'urar ta ƙunshi waƙoƙin shigarwa huɗu tare da kumfa na farko huɗu, da waƙoƙin fitarwa huɗu. Waƙoƙin da ake fitarwa suna amfani da na'urori biyu, an tsara su ta yadda kumfa biyu daga waƙoƙin biyu ba su taɓa bugun inji ɗaya lokaci guda ba. Don haka, rafukan kumfa guda huɗu suna da yawa kuma suna jujjuya su zuwa rafukan bit guda biyu kuma ana adana su a cikin rajistar guntu na firikwensin yanzu. A can, abubuwan da ke cikin rijistar an sake ninka su kuma ana aika su zuwa mai sarrafawa ta hanyar keɓancewar siriyal.
A kashi na biyu na labarin, za mu yi nazari sosai a kan kewayar ƙwaƙwalwar ajiyar kumfa.
4. Magana
Marubucin ya samo a cikin mafi duhun kusurwoyi na hanyar sadarwa kuma ya adana muku bayanai masu amfani da yawa akan ƙwaƙwalwar ajiya akan CMD, tarihinta da sauran abubuwan da suka danganci:
1. - Tunawa biyu na injiniya Bobek
2. - Tunawa biyu na injiniya Bobek (kashi na 2)
3. - ƙwaƙwalwar kumfa
4. Daidaita Ƙwaƙwalwar Bubble Magnetic a Madaidaicin Mahalli na Ƙwallon Kaya
5. - Texas Instruments TIB 0203 Bubble Memory
6. - Littafin Jagoran Abubuwan Ƙwaƙwalwa. Intel 1983.
7. 7110 1-Megabit Bubble Memory
source: www.habr.com