Foto saka koleksi penulis
1. Crita
Memori gelembung, utawa memori domain magnetik silinder, minangka memori non-molah malih sing dikembangake ing Bell Labs ing 1967 dening Andrew Bobeck. Pasinaon wis nuduhake yen domain magnetik silinder cilik dibentuk ing film tipis kristal tunggal saka ferrites lan garnets nalika medan magnet sing cukup kuat diarahake jejeg menyang permukaan film. Kanthi ngganti medan magnet, gelembung kasebut bisa dipindhah. Sifat-sifat kasebut ndadekake gelembung magnetik becik kanggo mbangun toko bit sing berurutan, kayata register shift, ing ngendi ana utawa ora ana gelembung ing posisi tartamtu nuduhake nilai nol utawa siji bit. Gelembung punika sepuluh micron ing diameteripun, lan chip siji bisa nyimpen ewu bit data. Dadi, contone, ing musim semi 1977, Texas Instruments pisanan ngenalake chip kanthi kapasitas 92304 bit ing pasar. memori iki non-molah malih, kang ndadekake padha tape Magnetik utawa disk, nanging amarga iku ngalangi-negara lan ora ngemot bagean obah, iku luwih dipercaya saka tape utawa disk, ora mbutuhake pangopènan, lan luwih cilik lan luwih entheng. , lan bisa digunakake ing piranti portabel.
Kaping pisanan, penemu memori gelembung, Andrew Bobek, ngusulake versi memori "siji dimensi", ing wangun benang ing sakubenge strip tipis saka bahan ferromagnetik. Memori kasebut diarani memori "twistor", lan malah diprodhuksi sacara massal, nanging banjur diganti karo versi "loro dimensi".
Sampeyan bisa maca babagan sajarah nggawe memori gelembung ing [1-3].
2. Prinsip operasi
Ing kene aku njaluk ngapura, aku dudu ahli fisika, mula presentasi kasebut bakal dadi perkiraan banget.
Sawetara bahan (kayata gadolinium gallium garnet) nduweni sifat magnetisasi mung siji arah, lan yen medan magnet konstan ditrapake ing sumbu iki, wilayah magnetisasi bakal mbentuk kaya gelembung, kaya sing dituduhake ing gambar ing ngisor iki. Saben gelembung mung sawetara mikron ing diameteripun.
Upaminipun kita duwe lancip, ing urutan 0,001 inch, film kristal saka materi kuwi setor ing non-Magnetik, kayata kaca, landasan.
Iku kabeh babagan gelembung ajaib. Gambar ing sisih kiwa - ora ana medan magnet, gambar ing sisih tengen - medan magnet diarahake jejeg menyang permukaan film.
Yen ing lumahing film saka materi kuwi pola kawangun saka materi Magnetik, contone, permalloy, wesi-nikel wesi, umpluk bakal magnetized kanggo unsur saka pola iki. Biasane, pola ing wangun unsur T-shaped utawa V-shaped digunakake.
A gelembung siji bisa kawangun dening Magnetik kolom 100-200 oersteds, kang Applied jejeg film Magnetik lan digawe dening sembrani permanen, lan Magnetik kolom puteran kawangun dening loro gulungan ing arah XY, ngijini sampeyan kanggo mindhah. gelembung-domain saka siji Magnetik "pulo" liyane, kaya iki ditampilake ing gambar. Sawise owah-owahan kaping papat ing arah medan magnet, domain kasebut bakal pindhah saka siji pulo menyang pulo sabanjure.
Kabeh iki ngidini kita nimbang piranti CMD minangka register shift. Yen kita mbentuk umpluk ing salah siji mburi register lan ndeteksi ing liyane, banjur kita bisa jotosan pola tartamtu saka umpluk watara lan nggunakake sistem minangka piranti memori, maca lan nulis bit ing wektu tartamtu.
Saka kene tindakake kaluwihan lan cacat saka memori CMD: kauntungan punika kamardikan energi (anggere kolom jejeg digawe dening wesi sembrani permanen diterapake, umpluk ora bakal ilang ing ngendi wae lan ora bakal pindhah saka posisi sing), lan kerugian punika a wektu akses dawa, amarga kanggo ngakses dicokot kasepakatan, sampeyan kudu nggulung kabeh shift ndhaftar menyang posisi sing dipengini, lan maneh iku, liyane siklus iki bakal mbutuhake.
Pola unsur magnetik ing film magnetik CMD.
Penciptaan domain magnetik diarani ing basa Inggris "nukleasi", lan kasusun ing kasunyatan sing saiki sawetara atus milliamps ditrapake kanggo nduwurke tumpukan kanggo wektu udakara 100 ns, lan medan magnet digawe sing jejeg menyang film lan ngelawan menyang lapangan magnet permanen. Iki nggawe "gelembung" magnetik - domain magnetik silinder ing film kasebut. Proses, sayangé, banget gumantung ing suhu, iku bisa kanggo operasi nulis gagal tanpa gelembung kang kawangun, utawa kanggo sawetara umpluk kanggo mbentuk.
Sawetara teknik digunakake kanggo maca data saka film.
Salah sawijining cara, maca non-destruktif, yaiku ndeteksi medan magnet sing ringkih saka domain silinder nggunakake sensor magnetoresistive.
Cara kapindho yaiku maca sing ngrusak. Gelembung diarahake menyang generasi khusus / trek deteksi, ngendi gelembung wis numpes dening magnetization maju saka materi. Yen materi wis mbalikke magnetized, IE ana gelembung, iki bakal nimbulaké saiki liyane ing coil lan iki bakal dideteksi dening sirkuit elektronik. Sawise iku, gelembung kudu digawe maneh ing trek rekaman khusus.
Nanging, yen memori diatur minangka salah siji array contiguous, banjur bakal duwe loro drawbacks amba. Kaping pisanan, wektu akses bakal dawa banget. Kapindho, cacat siji ing ranté bakal nyebabake ora bisa digunakake kabeh piranti. Mulane, padha nggawe memori diatur ing wangun siji trek utama, lan akeh trek bawahan, minangka ditampilake ing tokoh.
Memori gelembung kanthi siji trek terus-terusan
memori gelembung karo master / trek abdi
Konfigurasi memori kasebut ngidini ora mung nyuda wektu akses, nanging uga bisa ngasilake piranti memori sing ngemot sawetara trek sing rusak. Pengontrol memori kudu nggatekake lan ngliwati nalika operasi maca / nulis.
Tokoh ing ngisor iki nuduhake salib-bagean saka "chip" memori gelembung.
Sampeyan uga bisa maca babagan prinsip memori gelembung ing [4, 5].
3. Intel 7110
Intel 7110 - modul memori gelembung, MBM (memori gelembung magnetik) kanthi kapasitas 1 MB (1048576 bit). Dheweke sing digambarake ing KDPV. 1 megabit punika kapasitas kanggo nyimpen data pangguna, njupuk menyang akun trek keluwih, kapasitas total 1310720 bit. Piranti kasebut ngemot 320 track loop (loop) kanthi kapasitas 4096 bit saben, nanging mung 256 sing digunakake kanggo data pangguna, liyane minangka cadangan kanggo ngganti trek "rusak" lan kanggo nyimpen kode koreksi kesalahan sing berlebihan. Piranti kasebut nduweni arsitektur loop trek-suntingan utama. Informasi babagan trek aktif ana ing trek boot sing kapisah (loop bootstrap). Ing KDPV, sampeyan bisa ndeleng kode heksadesimal sing dicithak ing modul kasebut. Iki minangka peta trek "rusak", 80 digit heksadesimal makili 320 trek data, sing aktif diwakili dening bit siji, sing ora aktif nol.
Sampeyan bisa maca dokumentasi asli kanggo modul ing [7].
Piranti kasebut nduweni kasus kanthi susunan pin pindho lan dipasang tanpa solder (ing soket).
Struktur modul ditampilake ing gambar:
Array memori dipérang dadi loro "setengah bagean" (setengah bagean), saben kang dipérang dadi loro "saparapat" (quads), saben waktu wis 80 trek abdi. Modul kasebut ngemot piring kanthi bahan magnetik sing ana ing njero rong gulungan orthogonal sing nggawe medan magnet puteran. Kanggo nindakake iki, sinyal saiki saka wangun segi telu, terlantar dening 90 derajat relatif kanggo saben liyane, Applied kanggo windings. Déwan saka piring lan windings diselehake ing antarane wesi sembrani permanen lan diselehake ing tameng Magnetik sing nutup flux Magnetik kui dening wesi sembrani permanen lan tameng piranti saka kothak Magnetik external. Piring diselehake ing slope 2,5 derajat, sing nggawe lapangan pamindahan cilik ing sadawane slope. Lapangan iki diabaikan dibandhingake karo lapangan gulungan, lan ora ngganggu gerakan umpluk nalika operasi piranti, nanging ngalih umpluk kanggo posisi tetep relatif kanggo unsur permalloy nalika piranti dipateni. Komponen jejeg sing kuat saka magnet permanen ndhukung eksistensi domain magnet gelembung.
Modul kasebut ngemot simpul ing ngisor iki:
- Trek memori. Langsung trek kasebut unsur permalloy sing nahan lan nuntun gelembung.
- generator replikasi. Serves kanggo replikasi gelembung, sing terus-terusan ana ing papan generasi.
- Input trek lan simpul pertukaran. Gelembung sing diasilake pindhah ing sadawane trek input. Gelembung dipindhah menyang salah siji saka 80 trek abdi.
- Track output lan simpul replikasi. Gelembung dikurangi saka trek data tanpa ngrusak. Gelembung pamisah dadi rong bagéan, lan siji saka wong-wong mau menyang trek output.
- Detektor. Gelembung saka trek output ngetik detector magnetoresistive.
- Loading trek. Trek boot ngemot informasi babagan trek data sing aktif lan ora aktif.
Ing ngisor iki kita bakal nliti simpul kasebut kanthi luwih rinci. Sampeyan uga bisa maca katrangan saka simpul kasebut ing [6].
generasi gelembung
Kanggo ngasilake gelembung, ing wiwitan trek input ana konduktor sing mbengkongake ing wangun loop cilik. Pulsa saiki ditrapake, sing nggawe medan magnet ing area cilik sing luwih kuwat tinimbang medan magnet permanen. Impuls kasebut nggawe gelembung ing titik iki, sing tetep dijaga kanthi permanen kanthi medan magnet sing konstan lan sirkulasi ing sadawane unsur permalloy miturut tumindak medan magnet sing puteran. Yen kita kudu nulis unit kanggo memori, kita aplikasi pulsa cendhak kanggo daur ulang nindakake, lan minangka asil, loro umpluk lair (dituduhake minangka wiji pamisah Gelembung ing tokoh). Salah umpluk kesusu dening lapangan puteran ing sadawane trek permalloy, sing liya tetep ing panggonan lan cepet entuk ukuran asli. Banjur pindhah menyang salah siji trek abdi, lan ngganti panggonan karo gelembung sing sirkulasi ing. Iku, ing siji, tekan mburi trek input lan ilang.
pertukaran gelembung
Pertukaran gelembung dumadi nalika pulsa arus persegi panjang ditrapake ing konduktor sing cocog. Ing kasus iki, gelembung ora dipérang dadi rong bagéan.
Maca data
Data dikirim menyang trek output dening réplikasi, lan terus kanggo sirkulasi ing trek sawise diwaca. Mangkono, piranti iki ngetrapake cara maca sing ora ngrusak. Kanggo niru, gelembung diarahake ing sangisore unsur permalloy sing elongated, ing ngisor iki digawe dowo. Ndhuwur uga ana konduktor arupa loop, yen pulsa saiki ditrapake ing loop, gelembung bakal dipérang dadi rong bagéan. Pulsa saiki kasusun saka bagean cendhak karo saiki dhuwur kanggo pamisah gelembung dadi rong bagéan, lan bagean maneh karo kurang saiki kanggo ngarahake gelembung menyang trek metu.
Ing mburi trek output punika Bubble Detector, jembatan magnetoresistive digawe saka unsur permalloy mbentuk sirkuit dawa. Nalika gelembung Magnetik tiba ing unsur permalloy, owah-owahan resistance, lan beda potensial sawetara millivolts katon ing output saka jembatan. Wangun saka unsur permalloy dipilih supaya gelembung gerakane ing sadawane wong-wong mau, ing pungkasan tekan ban khusus "penjaga" lan ilang.
Redundansi
Piranti kasebut ngemot 320 trek, saben duwe 4096 bit. Saka jumlah kasebut, 272 aktif, 48 cadangan, ora aktif.
Boot track (Boot Loop)
Piranti kasebut ngemot 320 trek data, sing 256 dimaksudake kanggo nyimpen data pangguna, liyane bisa uga salah utawa bisa digunakake minangka cadangan kanggo ngganti sing rusak. Siji trek tambahan ngemot informasi babagan panggunaan trek data, 12 bit saben trek. Nalika sistem diuripake, kudu diwiwiti. Sajrone proses initialization, controller kudu maca trek boot lan nulis informasi saka iku menyang register khusus chip format / sensor saiki. Banjur controller bakal nggunakake mung trek aktif, lan ora aktif bakal digatèkaké lan ora bakal ditulis kanggo.
Data Warehouse - Struktur
Saka sudut pandang pangguna, data kasebut disimpen ing 2048 kaca saben 512 bit. 256 bita data, 14 bit kode koreksi kesalahan lan 2 bit sing ora digunakake disimpen ing saben setengah piranti.
Koreksi kesalahan
Deteksi kesalahan lan koreksi bisa ditindakake dening chip sensor saiki, sing ngemot kode dekoder 14-bit sing mbenerake kesalahan siji nganti 5 bit (kesalahan burst) ing saben blok 270 bit (kalebu kode kasebut). Kode kasebut ditambahake ing pungkasan saben blok 256-bit. Kode koreksi bisa digunakake utawa ora digunakake, ing panyuwunan pangguna, verifikasi kode bisa diuripake utawa dipateni ing pengontrol. Yen ora ana kode sing digunakake, kabeh 270 bit bisa digunakake kanggo data pangguna.
wektu akses
Medan magnet muter kanthi frekuensi 50 kHz. Wektu akses rata-rata kanggo bit pisanan saka kaca pisanan 41 ms, kang setengah wektu iku njupuk kanggo ngrampungake siklus lengkap liwat trek plus wektu iku njupuk liwat trek output.
320 trek aktif lan nyisakke dipérang dadi patang bagéan saka 80 trek saben. Organisasi iki nyuda wektu akses. Quarters ditangani ing pasangan: saben pasangan kwartal ngemot bit genap lan ganjil saka tembung, mungguh. Piranti ngandhut papat trek input karo papat umpluk dhisikan, lan papat trek output. Output trek nggunakake loro detektor, lagi diatur ing kuwi cara sing loro umpluk saka loro trek tau kenek siji detector ing wektu sing padha. Mangkono, papat gelembung stream sing multiplexed lan diowahi dadi loro bit stream lan disimpen ing ndhaftar saka chip sensor saiki. Ing kana, isi ndhaptar maneh multiplexed lan dikirim menyang controller liwat antarmuka serial.
Ing bagean liya saka artikel, kita bakal njupuk dipikir nyedhaki ing circuitry controller memori gelembung.
4. Referensi
Penulis nemokake ing pojok paling peteng ing jaringan lan nyimpen akeh informasi teknis sing migunani babagan memori ing CMD, sejarah lan aspek liyane sing gegandhengan:
1. - Loro kenangan insinyur Bobek
2. - Loro kenangan insinyur Bobek (bagean 2)
3. - Memori gelembung
4. Adaptasi Memori Gelembung Magnetik ing Lingkungan Mikrokomputer Standar
5. - Texas Instruments TIB 0203 Gelembung Memori
6. - Buku Pegangan Komponen Memori. Intel 1983.
7. 7110 1-Megabit Gelembung Memori
Source: www.habr.com