Foto aus der Kollektioun vum Auteur
1. Geschicht
Bubble Memory, oder zylindresch magnetesch Domain Gedächtnis, ass eng net-flüchteg Erënnerung, déi am Bell Labs am Joer 1967 vum Andrew Bobeck entwéckelt gouf. Studien hu gewisen datt kleng zylindresch Magnéitfelder an eenzelkristalldënnen Filmer vu Ferriten a Granaten geformt ginn, wann e genuch staarkt Magnéitfeld senkrecht op d'Uewerfläch vum Film geriicht ass. Duerch d'Verännerung vum Magnéitfeld kënnen dës Bubbles beweegt ginn. Esou Eegeschafte maachen magnetesch Bubbles ideal fir e sequentiellen Bit Store ze bauen, wéi e Verréckelungsregister, an deem d'Präsenz oder d'Feele vun enger Bubble op enger bestëmmter Positioun e Null oder e Bit Wäert weist. D'Bubble ass Zéngtel vun engem Mikron am Duerchmiesser, an en eenzegen Chip kann Dausende vu Bits vun Daten späicheren. Also, zum Beispill, am Fréijoer 1977, huet Texas Instruments fir d'éischt en Chip mat enger Kapazitéit vun 92304 Bits op de Maart agefouert. Dëst Gedächtnis ass net flüchteg, wat et ähnlech wéi Magnéitband oder Scheif mécht, awer well et e festen Zoustand ass a keng bewegt Deeler enthält, ass et méi zouverlässeg wéi Band oder Scheif, erfuerdert keen Ënnerhalt an ass vill méi kleng a méi hell. , a kann an portable Geräter benotzt ginn.
Am Ufank huet den Erfinder vum Bubble Memory, Andrew Bobek, eng "eendimensional" Versioun vum Gedächtnis proposéiert, a Form vun engem Fuedem ronderëm deen en dënnen Sträif vu ferromagnetesche Material gewéckelt ass. Sou eng Erënnerung gouf "Twistor" Memory genannt, a gouf souguer masseproduzéiert, gouf awer séier vun der "zweedimensional" Versioun ersat.
Dir kënnt iwwer d'Geschicht vun der Schafung vu Bubble Memory an [1-3] liesen.
2. Betribsprinzip
Hei froen ech Iech fir mech ze verzeien, ech sinn kee Physiker, sou datt d'Presentatioun ganz ongeféier ass.
E puer Materialien (wéi Gadolinium Gallium Granat) hunn d'Eegeschaft an nëmmen eng Richtung magnetiséiert ze ginn, a wann e konstante Magnéitfeld laanscht dës Achs applizéiert gëtt, bilden déi magnetiséiert Regiounen eppes wéi Blasen, wéi an der Figur hei ënnendrënner. All Bubble ass nëmmen e puer Mikron am Duerchmiesser.
Ugeholl mir hunn en dënnen, op der Uerdnung vun 0,001 Zoll, kristallinesche Film vun esou engem Material, deen op engem net-magnetesche, wéi Glas, Substrat deposéiert ass.
Et ass alles ëm d'Magie Bubbles. D'Bild op der lénker Säit - et gëtt kee Magnéitfeld, d'Bild riets - d'Magnéitfeld ass senkrecht op d'Filmuewerfläch geriicht.
Wann op der Uewerfläch vun engem Film vun esou engem Material e Muster aus engem magnetesche Material geformt gëtt, zum Beispill Permalloy, eng Eisen-Néckellegierung, da ginn d'Blasen op d'Elementer vun dësem Muster magnetiséiert. Typesch gi Musteren an der Form vun T-förmlechen oder V-förmlechen Elementer benotzt.
Eng eenzeg Bubble kann duerch e Magnéitfeld vun 100-200 Oersted geformt ginn, dat senkrecht zum Magnéitfilm applizéiert gëtt an duerch e permanente Magnéit erstallt gëtt, an e rotéiert Magnéitfeld geformt vun zwee Spule an den XY Richtungen erlaabt Iech ze beweegen d'Bubble-Domänen vun enger magnetescher "Insel" op déi aner, wéi dat an der Figur gewisen. No enger véierfach Ännerung an der Richtung vum Magnéitfeld wäert d'Domain vun enger Insel op déi aner bewegen.
All dëst erlaabt eis den CMD Apparat als Schichtregister ze betruechten. Wa mir Bubbles op engem Enn vum Register bilden an se um aneren entdecken, da kënne mir e bestëmmte Muster vu Bubbles ronderëm blosen an de System als Erënnerungsapparat benotzen, Bits a bestëmmten Zäiten liesen a schreiwen.
Vun hei aus befollegen d'Virdeeler an Nodeeler vum CMD Gedächtnis: de Virdeel ass d'Energieonofhängegkeet (soulaang e senkrecht Feld erstallt vu permanente Magnete applizéiert gëtt, wäerten d'Bubbles néierens verschwannen a wäerten net vun hire Positiounen réckelen), an den Nodeel ass eng laang Zougang Zäit, well fir Zougang zu engem arbiträre Bit ze kréien, musst Dir de ganze Schichtregister op déi gewënschte Positioun scrollen, a wat et méi laang ass, wat méi Zyklen dëst erfuerdert.
D'Muster vu magneteschen Elementer op der CMD Magnéitfilm.
D'Schafe vun engem Magnéitfeld gëtt op Englesch "Nukleation" genannt, a besteet doran, datt e Stroum vun e puer honnert Milliampère fir eng Zäit vu ronn 100 ns op d'Wicklung applizéiert gëtt, an e Magnéitfeld entsteet dat senkrecht zum Film an Géigewier dem Terrain vun engem permanent Magnéit. Dëst entsteet eng magnetesch "Bubble" - eng zylindresch magnetesch Domain am Film. De Prozess ass leider héich ofhängeg vun der Temperatur, et ass méiglech fir eng Schreifoperatioun ze versoen ouni datt eng Bubble geformt gëtt oder datt verschidde Bubbles bilden.
Verschidde Technike gi benotzt fir Daten aus engem Film ze liesen.
Eng Manéier, net-zerstéierend Liesung, ass de schwaache Magnéitfeld vum zylindresche Beräich mat engem magnetoresistiven Sensor z'entdecken.
Déi zweet Manéier ass destruktiv Liesen. D'Bubble gëtt op eng speziell Generatioun / Detektiounsbunn geholl, wou d'Bubble duerch Forward Magnetiséierung vum Material zerstéiert gëtt. Wann d'Material ëmgedréint magnetiséiert gouf, dh eng Bubble präsent wier, géif dëst méi Stroum an der Spule verursaachen an dëst géif vun der elektronescher Circuit festgestallt ginn. Duerno muss d'Bubble op enger spezieller Opnamstreck nei generéiert ginn.
Wéi och ëmmer, wann d'Erënnerung als eng kontinuéierlech Array organiséiert ass, da wäert et zwee grouss Nodeeler hunn. Als éischt wäert d'Zougangszäit ganz laang sinn. Zweetens, en eenzegen Defekt an der Kette féiert zu der kompletter Inoperabilitéit vum ganzen Apparat. Dofir maachen se eng Erënnerung organiséiert an der Form vun enger Haaptrei, a vill Ënneruerdnung Bunnen, wéi an der Figur gewisen.
Bubble Memory mat enger kontinuéierlecher Streck
Bubble Memory mat Master / Sklave Bunnen
Sou eng Erënnerungskonfiguratioun erlaabt net nëmmen d'Zougangszäit staark ze reduzéieren, awer erlaabt och d'Produktioun vun Erënnerungsgeräter mat enger gewësser Zuel vu defekt Bunnen. De Memory Controller muss se berücksichtegen an se während Lies- / Schreifoperatiounen ëmgoen.
D'Figur hei ënnendrënner weist e Querschnitt vun engem Bubble Memory "Chip".
Dir kënnt och iwwer de Prinzip vu Bubble Memory liesen an [4, 5].
3. Intel 7110
Intel 7110 - Bubble Memory Modul, MBM (magnetesch Bubble Memory) mat enger Kapazitéit vun 1 MB (1048576 Bits). Et ass hien deen op der KDPV duergestallt ass. 1 Megabit ass d'Kapazitéit fir Benotzerdaten ze späicheren, wann Dir redundante Bunnen berücksichtegt, ass d'total Kapazitéit 1310720 Bits. Den Apparat enthält 320 Schleifen (Schleifen) mat enger Kapazitéit vu 4096 Bits, awer nëmmen 256 vun hinnen gi fir Benotzerdaten benotzt, de Rescht ass eng Reserve fir "gebrach" Bunnen ze ersetzen a fir redundante Feelerkorrekturcode ze späicheren. Den Apparat huet eng grouss Track-Minor Loop Architektur. Informatioun iwwer aktiv Bunnen ass an enger separater Bootstreck (Bootstrap Loop) enthale. Op der KDPV kënnt Dir den hexadezimale Code direkt um Modul gedréckt gesinn. Dëst ass d'Kaart vun "gebrach" Bunnen, 80 hexadezimal Ziffere representéieren 320 Datenspuren, aktiv sinn duerch en eenzege Bit representéiert, inaktiv duerch Null.
Dir kënnt d'Original Dokumentatioun fir de Modul liesen an [7].
Den Apparat huet e Fall mat enger duebel Zeil Arrangement vun Pins an ass ouni soldering montéiert (an engem Socket).
D'Struktur vum Modul ass an der Figur gewisen:
D'Erënnerungsarray ass an zwee "hallef Sektiounen" (hallef Sektiounen) opgedeelt, déi all an zwee "Véierel" (Quads) opgedeelt sinn, all Véierel huet 80 Sklave Bunnen. De Modul enthält eng Plack mat magnetesche Material an zwee orthogonal Wicklungen, déi e rotéiert Magnéitfeld kreéieren. Fir dëst ze maachen, ginn aktuell Signaler vun enger dräieckeger Form, déi 90 Grad relativ zuenee verlagert sinn, op d'Wicklungen applizéiert. D'Assemblée vun der Plack a Wicklungen gëtt tëscht de permanente Magnete plazéiert an an engem magnetesche Schëld plazéiert, deen de magnetesche Flux entsteet, dee vun de permanente Magnete generéiert gëtt a schützt den Apparat vun externen Magnéitfelder. D'Plack gëtt op engem 2,5 Grad Hang gesat, wat e klengt Verréckelungsfeld laanscht den Hang entsteet. Dëst Feld ass vernoléissegt am Verglach zum Feld vun de Spule, a stéiert net mat der Bewegung vun de Blasen während der Operatioun vum Apparat, awer verännert d'Blasen op fixe Positiounen relativ zu den Permalloy Elementer wann den Apparat ausgeschalt ass. Déi staark senkrecht Bestanddeel vu permanente Magnete ënnerstëtzt d'Existenz vu Bubble Magnéitfelder.
De Modul enthält déi folgend Noden:
- Erënnerung Bunnen. Direkt déi Bunnen vun Permalloy Elementer déi d'Bubbles halen a guidéieren.
- Replikatioun Generator. Déngt fir d'Replikatioun vun der Bubble, déi stänneg op der Plaz vun der Generatioun präsent ass.
- Input Streck an Austauschnoden. Déi generéiert Bubbles plënneren laanscht d'Input Streck. Bubbles ginn op eng vun 80 Sklave Bunnen geplënnert.
- Ausgangsspor a Replikatiounsknäppchen. Bubbles ginn aus Datenspuren subtrahéiert ouni se ze zerstéieren. D'Bubble trennt sech an zwee Deeler, an ee vun hinnen geet op d'Ausgangsstreck.
- Detektor. Bubbles vun der Ausgangsstreck ginn an de magnetoresistive Detektor.
- Luede Streck. D'Stiwwel Streck enthält Informatiounen iwwer aktiv an inaktiv Daten Bunnen.
Drënner wäerte mir dës Node méi detailléiert kucken. Dir kënnt och d'Beschreiwung vun dësen Wirbelen liesen an [6].
Bubble Generatioun
Fir eng Bubble ze generéieren, ass ganz am Ufank vun der Input Streck en Dirigent gebéit a Form vun enger klenger Loop. E Stroumimpuls gëtt drop ugewannt, wat e Magnéitfeld an engem ganz klenge Gebitt méi staark ass wéi d'Feld vun de permanente Magnete. Den Impuls schaaft op dësem Punkt eng Bubble, déi permanent vun engem konstante Magnéitfeld ënnerhale bleift a laanscht de Permalloy-Element ënner der Handlung vun engem rotéierende Magnéitfeld zirkuléiert. Wa mir eng Eenheet an d'Erënnerung schreiwen mussen, benotze mir e kuerze Puls op d'Leedungsschleife, an als Resultat ginn zwou Blasen gebuer (an der Figur uginn als Bubble Split Somen). Ee vun de Bubbles gëtt duerch d'Rotatiounsfeld laanscht d'Permalloy Streck gestierzt, déi zweet bleift op der Plaz a kritt séier seng ursprénglech Gréisst. Et beweegt sech dann op eng vun de Sklavebunnen, an tauscht Plazen mat der Bubble déi dran zirkuléiert. Et, am Tour, erreecht d'Enn vun der Input Streck a verschwënnt.
Bubble Austausch
Bubblesaustausch geschitt wann e rechteckege Stroumimpuls op den entspriechende Dirigent applizéiert gëtt. An dësem Fall gëtt d'Bubble net an zwee Deeler opgedeelt.
Daten liesen
D'Donnéeë ginn duerch Replikatioun op d'Ausgangsstreck geschéckt, a weider a senger Streck zirkuléieren nodeems se gelies goufen. Also implementéiert dësen Apparat eng net-zerstéierend Method fir ze liesen. Fir ze replizéieren, gëtt d'Bubble ënner engem verlängerten Permalloy-Element geriicht, ënner deem et gestreckt gëtt. Uewen ass och en Dirigent a Form vun enger Loop, wann e Stroumimpuls op d'Loop applizéiert gëtt, gëtt d'Bubble an zwee Deeler opgedeelt. De Stroumpuls besteet aus engem kuerze Sektioun mat héije Stroum fir d'Bubble an zwee Deeler opzedeelen, an e méi laange Sektioun mat manner Stroum fir d'Bubble op d'Ausgangsstreck ze riichten.
Um Enn vun der Ausgangsstreck ass de Bubble Detector, eng magnetoresistiv Bréck aus Permalloy Elementer, déi e laange Circuit bilden. Wann eng magnetesch Bubble ënner engem Permalloy-Element fällt, ännert seng Resistenz, an e potenziellen Ënnerscheed vun e puer Millivolt erschéngt um Ausgang vun der Bréck. D'Form vun den Permalloy Elementer gëtt gewielt sou datt d'Bubble laanscht si bewegt, um Enn trefft se op e spezielle "Guard" Reifen a verschwënnt.
Redundanz
Den Apparat enthält 320 Tracks, all mat 4096 Bits. Vun dësen sinn 272 aktiv, 48 sinn Ersatz, inaktiv.
Boot Track (Boot Loop)
Den Apparat enthält 320 Datenspuren, vun deenen 256 geduecht sinn fir Benotzerdaten ze späicheren, de Rescht ka falsch sinn oder als Ersatzstécker déngen fir falsch ze ersetzen. Eng zousätzlech Streck enthält Informatiounen iwwert d'Benotzung vun Daten Bunnen, 12 Stécker pro Streck. Wann de System ugedriwwe gëtt, muss et initialiséiert ginn. Wärend dem Initialiséierungsprozess muss de Controller d'Bootstreck liesen an d'Informatioun dovun an e spezielle Register vum Formatéierungschip / aktuellen Sensor schreiwen. Da wäert de Controller nëmmen aktiv Bunnen benotzen, an inaktiv ginn ignoréiert a gëtt net geschriwwe ginn.
Data Warehouse - Struktur
Aus der Siicht vum Benotzer ginn d'Donnéeën op 2048 Säiten vun 512 Bits gespäichert. 256 Bytes vun Daten, 14 Bits Fehlerkorrekturcode an 2 onbenotzt Bits ginn an all Halschent vum Apparat gespäichert.
Feeler Korrektur
Feelererkennung a Korrektur kann duerch en aktuellen Sensorchip ausgefouert ginn, deen e 14-Bit Code Decoder enthält, deen en eenzege Feeler bis zu 5 Bits laang korrigéiert (Burstfehler) an all Block vun 270 Bits (inklusiv de Code selwer). De Code gëtt um Enn vun all 256-Bit Block bäigefüügt. De Korrekturcode kann benotzt ginn oder net benotzt ginn, op Ufro vum Benotzer kann d'Codeverifizéierung am Controller ageschalt oder ausgeschalt ginn. Wa kee Code benotzt gëtt, kënnen all 270 Bits fir Benotzerdaten benotzt ginn.
Zougang Zäit
D'Magnéitfeld rotéiert mat enger Frequenz vu 50 kHz. Déi duerchschnëttlech Zougangszäit zum éischte Bit vun der éischter Säit ass 41 ms, dat ass d'Halschent vun der Zäit déi et dauert fir e ganzen Zyklus duerch d'Streck ze kompletéieren plus d'Zäit déi et hëlt fir duerch d'Ausgangsstreck ze goen.
Déi 320 aktiv an Ersatzstécker sinn a véier Deeler vun all 80 Bunnen opgedeelt. Dës Organisatioun reduzéiert den Zougangszäit. Quartiere ginn a Pairen adresséiert: all Paar Véierel enthält och a komesch Stécker vum Wuert, respektiv. Den Apparat enthält véier Input Tracks mat véier initial Bubbles, a véier Output Tracks. D'Ausgangsspuren benotzen zwee Detektoren, si sinn esou organiséiert datt zwee Bubbles vun zwee Bunnen ni een Detektor zur selwechter Zäit schloen. Sou ginn déi véier Bubble Streame multiplexéiert an an zwee Bit Streams ëmgewandelt an an de Registere vum aktuellen Sensorchip gespäichert. Do gëtt den Inhalt vun de Registere nees multiplexéiert an iwwer d'Serien-Interface un de Controller geschéckt.
Am zweeten Deel vum Artikel wäerte mir d'Schaltung vum Bubble Memory Controller méi no kucken.
4. Referenze
Den Auteur huet an den däischtersten Ecker vum Netz fonnt a fir Iech vill nëtzlech technesch Informatioun iwwer d'Erënnerung op der CMD, seng Geschicht an aner verbonnen Aspekter gespäichert:
1. — Zwee Erënnerungen un den Ingenieur Bobek
2. - Zwee Erënnerunge vum Ingenieur Bobek (Deel 2)
3. - Bubble Erënnerung
4. Adaptatioun vun magnetesche Bubble Memory an engem Standard Mikrocomputer Ëmfeld
5. - Texas Instrumenter TIB 0203 Bubble Memory
6. - Memory Komponente Handbuch. Intel 1983.
7. 7110 1-Megabit Bubble Memory
Source: will.com