Зохиогчийн цуглуулгаас авсан зураг
1. Түүх
Бөмбөлөг санах ой буюу цилиндр хэлбэртэй соронзон домайн санах ой нь 1967 онд Bell Labs-д Эндрю Бобекийн боловсруулсан тогтворгүй санах ой юм. Судалгаанаас харахад хангалттай хүчтэй соронзон орон нь хальсны гадаргууд перпендикуляр чиглэгдэх үед феррит ба анар чулуунуудын нэг талст нимгэн хальсан дээр жижиг цилиндр хэлбэртэй соронзон домэйнууд үүсдэг. Соронзон талбарыг өөрчилснөөр эдгээр бөмбөлөгүүдийг хөдөлгөж болно. Эдгээр шинж чанарууд нь соронзон бөмбөлөгүүдийг ээлжийн бүртгэл гэх мэт дараалсан битийн агуулахыг бий болгоход тохиромжтой болгодог бөгөөд тодорхой байрлалд бөмбөлөг байгаа эсвэл байхгүй байгаа нь битийн утга тэг эсвэл нэг байна гэсэн үг юм. Бөмбөлөгний диаметр нь микроны аравны нэг бөгөөд нэг чип нь олон мянган бит өгөгдлийг хадгалах боломжтой. Жишээлбэл, 1977 оны хавар Texas Instruments компани анх 92304 битийн багтаамжтай чипийг зах зээлд нэвтрүүлсэн. Энэ санах ой нь тогтворгүй, соронзон хальс эсвэл дисктэй төстэй боловч хатуу төлөвт, хөдөлгөөнт хэсэггүй тул соронзон хальс эсвэл дискнээс илүү найдвартай, засвар үйлчилгээ шаарддаггүй, хамаагүй жижиг, хөнгөн. , мөн зөөврийн төхөөрөмжид ашиглах боломжтой.
Бөмбөлөг санах ойн анхны зохион бүтээгч Эндрю Бобек санах ойн "нэг хэмжээст" хувилбарыг ферросоронзон материалын нимгэн тууз ороосон утас хэлбэрээр санал болгосон. Энэ төрлийн санах ойг "twistor" гэж нэрлэж, бүр олноор үйлдвэрлэсэн боловч удалгүй "хоёр хэмжээст" хувилбараар солигдов.
Бөмбөлөг санах ой үүссэн түүхтэй та [1-3]-аас танилцаж болно.
2. Үйл ажиллагааны зарчим
Энд би танаас намайг уучлаач гэж гуйж байна, би физикч биш, тиймээс танилцуулга нь маш ойролцоо байх болно.
Зарим материал (гадолиний галлий анар гэх мэт) нь зөвхөн нэг чиглэлд соронзлогддог бөгөөд хэрэв энэ тэнхлэгийн дагуу тогтмол соронзон орон үйлчилбэл соронзлогдсон хэсгүүд нь доорх зурагт үзүүлсэн шиг бөмбөлөгүүд шиг зүйл үүсгэдэг. Бөмбөлөг бүр хэдхэн микрон диаметртэй байдаг.
Бид соронзон бус, жишээлбэл, шилэн субстрат дээр хадгалсан ийм материалын нимгэн, ойролцоогоор 0,001 инчийн талст хальстай байна гэж бодъё.
Энэ бүхэн шидэт бөмбөлгүүдийн тухай юм. Зүүн талд байгаа зураг - соронзон орон байхгүй, баруун талд байгаа зураг - соронзон орон нь хальсны гадаргуутай перпендикуляр чиглэгддэг.
Хэрэв ийм материалын хальсны гадаргуу дээр соронзон материал, жишээлбэл, пермаллой, төмөр-никелийн хайлш гэх мэт хэв маяг үүссэн бол бөмбөлгүүд нь энэ хэв маягийн элементүүдэд соронзлогдоно. Ихэвчлэн T хэлбэрийн эсвэл V хэлбэрийн хэв маягийг ашигладаг.
Соронзон хальсанд перпендикуляр үйлчилж, байнгын соронзоор үүсгэгдсэн 100-200 эрстийн соронзон орны нөлөөгөөр нэг бөмбөлөг үүсч болох ба XY чиглэлд хоёр ороомогоор үүсгэгдсэн эргэдэг соронзон орон нь бөмбөлгийн бүсүүдийг хөдөлгөх боломжийг олгодог. нэг соронзон "арлаас" нөгөө рүү, зурагт үзүүлсэн шиг. Соронзон орны чиглэлийг дөрвөн удаа өөрчилсний дараа домэйн нэг арлаас хөрш рүү шилжих болно.
Энэ бүхэн нь DMD төхөөрөмжийг ээлжийн бүртгэл гэж үзэх боломжийг бидэнд олгодог. Хэрэв бид регистрийн нэг төгсгөлд бөмбөлөг үүсгэж, нөгөө талд нь илрүүлбэл бид бөмбөлгүүдийн тодорхой хэв маягийг эргүүлж, системийг хадгалах төхөөрөмж болгон ашиглаж, тодорхой цагт бит уншиж, бичиж чадна.
Энэ нь дижитал MD дээрх санах ойн давуу болон сул талуудад хүргэдэг: давуу тал нь тогтворгүй (байнгын соронзоор үүсгэгдсэн перпендикуляр талбарыг ашиглах үед бөмбөлөгүүд алга болохгүй, байрлалаасаа хөдлөхгүй), сул тал нь урт юм. хандах хугацаа, учир нь Дурын битэд хандахын тулд та ээлжийн регистрийг бүхэлд нь хүссэн байрлал руу нь гүйлгэх хэрэгтэй бөгөөд энэ нь удаан байх тусам илүү олон цикл шаардагдана.
CD соронзон хальс дээрх соронзон элементүүдийн загвар.
Соронзон домэйн үүсгэхийг англиар "цөм" гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь ороомог руу 100 нс орчим хугацаанд хэдэн зуун миллиамперийн гүйдэл өгч, соронзон оронтой перпендикуляр соронзон орон үүсдэг. хальс ба байнгын соронзны талбайн эсрэг. Энэ нь соронзон "хөөс" - кинонд цилиндр хэлбэртэй соронзон домэйн үүсгэдэг. Харамсалтай нь энэ процесс нь температураас ихээхэн хамаардаг тул бичих ажиллагаа нь бөмбөлөг үүсэхгүйгээр бүтэлгүйтэх эсвэл хэд хэдэн бөмбөлөг үүсэх магадлалтай.
Киноноос өгөгдлийг уншихын тулд хэд хэдэн аргыг ашигладаг.
Нэг арга, үл эвдэх унших нь соронзон эсэргүүцэл мэдрэгч ашиглан цилиндр домэйны сул соронзон орныг илрүүлэх явдал юм.
Хоёрдахь арга бол хор хөнөөлтэй унших явдал юм. Бөмбөлөг нь тусгай үүсгэх/илрүүлэх зам руу шилждэг бөгөөд уг бөмбөлгийг урагш чиглэсэн материалыг соронзлох замаар устгадаг. Хэрэв материал нь эсрэг чиглэлд соронзлогдсон, өөрөөр хэлбэл хөөс үүссэн бол энэ нь ороомогт илүү их гүйдэл үүсгэх бөгөөд үүнийг электрон хэлхээгээр илрүүлдэг. Үүний дараа бөмбөлгийг тусгай бичлэгийн зам дээр дахин үүсгэх ёстой.
Гэсэн хэдий ч санах ойг нэг тасралтгүй массив болгон зохион байгуулбал энэ нь хоёр том сул талтай болно. Нэгдүгээрт, нэвтрэх хугацаа маш урт байх болно. Хоёрдугаарт, гинжин хэлхээний нэг согог нь бүхэл бүтэн төхөөрөмжийг бүрэн ажиллагаагүй болгоход хүргэдэг. Тиймээс тэд санах ойг зурагт үзүүлсэн шиг нэг үндсэн зам, олон боол зам хэлбэрээр зохион байгуулдаг.
Нэг тасралтгүй зам бүхий хөөс санах ой
Мастер/боол зам бүхий хөөс санах ой
Энэхүү санах ойн тохиргоо нь нэвтрэх хугацааг ихээхэн багасгах төдийгүй тодорхой тооны гэмтэлтэй зам агуулсан санах ойн төхөөрөмжийг үйлдвэрлэх боломжийг олгодог. Санах ойн хянагч нь тэдгээрийг анхааралдаа авч, унших/бичих үйлдлүүдийн үед тойрч гарах ёстой.
Доорх зураг нь бөмбөлөг санах ойн "чип"-ийн хөндлөн огтлолыг харуулж байна.
Мөн та бөмбөлөг санах ойн ажиллах зарчмын талаар [4, 5] -аас уншиж болно.
3 дугаартай. Intel 7110
Intel 7110 - хөөс санах ойн модуль, 1 МБ (1048576 бит) багтаамжтай MBM (соронзон хөөс санах ой). Тэр бол KDPV дээр дүрслэгдсэн хүн юм. 1 мегабит нь хэрэглэгчийн өгөгдлийг хадгалах хүчин чадал бөгөөд илүүдэл замыг харгалзан нийт хүчин чадал нь 1310720 бит юм. Төхөөрөмж нь тус бүр нь 320 битийн багтаамжтай 4096 гогцоо хэлбэртэй зам (гогцоо) агуулдаг боловч тэдгээрийн зөвхөн 256 нь хэрэглэгчийн мэдээлэлд ашиглагддаг, үлдсэн хэсэг нь "эвдэрсэн" замыг солих, нэмэлт алдаа засах кодыг хадгалах нөөц юм. Төхөөрөмж нь "гол зам-жижиг гогцоо" архитектуртай. Идэвхтэй замуудын талаарх мэдээлэл нь тусдаа ачаалах гогцоонд агуулагддаг. KDPV дээр та модуль дээр шууд хэвлэгдсэн арван арван кодыг харж болно. Энэ бол "эвдэрсэн" замуудын газрын зураг, 80 арван арван арван оронтой тоо нь 320 өгөгдлийн замыг, идэвхтэй нь нэг битээр, идэвхгүй нь тэг битээр илэрхийлэгддэг.
Та модулийн эх баримт бичгийг [7]-оос уншиж болно.
Төхөөрөмж нь хоёр эгнээний зүү бүхий орон сууцтай бөгөөд гагнуургүйгээр (залгуурт) суурилуулсан.
Модулийн бүтцийг зурагт үзүүлэв.
Санах ойн массив нь хоёр "хагас хэсэг" (хагас хэсэг) -д хуваагддаг бөгөөд тус бүр нь хоёр "дөрөв" (дөрвөлсөн) хуваагддаг бөгөөд улирал бүр 80 боол замтай. Модуль нь эргэдэг соронзон орон үүсгэдэг хоёр ортогональ ороомгийн дотор байрлах соронзон материал бүхий хавтанг агуулдаг. Үүнийг хийхийн тулд гурвалжин хэлбэртэй гүйдлийн дохиог ороомог руу нийлүүлж, бие биенээсээ 90 градусаар шилжүүлдэг. Хавтан ба ороомгийн угсралтыг байнгын соронзны хооронд байрлуулж, соронзон бамбайд байрлуулсан бөгөөд энэ нь байнгын соронзоор үүсгэгдсэн соронзон урсгалыг хааж, төхөөрөмжийг гадны соронзон орны нөлөөллөөс хамгаалдаг. Хавтан нь 2,5 градусын хазайлттай бөгөөд энэ нь хазайлтын дагуу жижиг нүүлгэн шилжүүлэх талбарыг үүсгэдэг. Энэ талбар нь ороомгийн талбайтай харьцуулахад өчүүхэн бага бөгөөд төхөөрөмж ажиллаж байх үед бөмбөлөгүүдийн хөдөлгөөнд саад учруулахгүй, харин төхөөрөмжийг унтраасан үед бөмбөлөгүүдийг permalloy элементүүдтэй харьцуулахад тогтмол байрлалд шилжүүлдэг. Байнгын соронзны хүчтэй перпендикуляр бүрэлдэхүүн хэсэг нь бөмбөлөг соронзон домэйн оршин тогтнохыг дэмждэг.
Модуль нь дараах зангилаануудыг агуулна.
- Дурсамжтай дуунууд. Бөмбөлгийг барьж, чиглүүлдэг permalloy элементүүдийн замууд.
- Хуулбар үүсгэгч. Үржлийн талбайд байнга байдаг цэврүүтрийг хуулбарлахад үйлчилдэг.
- Оролтын зам ба солилцооны зангилаа. Үүсгэсэн бөмбөлөгүүд нь оролтын замын дагуу хөдөлдөг. Бөмбөлөгүүдийг 80 боол замын аль нэгэнд шилжүүлдэг.
- Гаралтын зам ба хуулбарлах зангилаа. Бөмбөлөгүүдийг устгахгүйгээр өгөгдлийн замаас хасдаг. Бөмбөлөг нь хоёр хэсэгт хуваагддаг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь гаралтын зам руу илгээгддэг.
- Илрүүлэгч. Гаралтын замаас бөмбөлөгүүд нь соронзон эсэргүүцэл мэдрэгч рүү ордог.
- Ачаалах зам. Ачаалах зам нь идэвхтэй болон идэвхгүй өгөгдлийн замуудын талаарх мэдээллийг агуулдаг.
Доор бид эдгээр зангилааг илүү нарийвчлан авч үзэх болно. Та эдгээр зангилааны тайлбарыг [6] -аас уншиж болно.
Бөмбөлөг үүсгэх
Бөмбөлөг үүсгэхийн тулд оролтын замын хамгийн эхэнд жижиг гогцоонд нугалсан дамжуулагч байдаг. Түүнд гүйдлийн импульс өгдөг бөгөөд энэ нь байнгын соронзны талбайгаас илүү хүчтэй маш жижиг талбайд соронзон орон үүсгэдэг. Энэ үед импульс нь бөмбөлөг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь байнгын соронзон оронгоор дэмжигдэн, байнгын хэвээр үлдэж, эргэлтийн соронзон орны нөлөөн дор permalloy элементийн дагуу эргэлддэг. Хэрэв бид санах ойд нэгж бичих шаардлагатай бол дамжуулагч гогцоонд богино импульс хийж, үр дүнд нь хоёр бөмбөлөг үүсдэг (зураг дээр Bubble хуваагдсан үр гэж заасан). Бөмбөлөгүүдийн нэг нь эргэлдэх талбайн дагуу эргэлдэж, хоёр дахь нь байрандаа үлдэж, анхны хэмжээгээ хурдан олж авдаг. Дараа нь боолын замуудын аль нэг рүү шилжиж, дотор нь эргэлдэж буй бөмбөлөгтэй газруудыг сольдог. Энэ нь эргээд оролтын замын төгсгөлд хүрч, алга болдог.
Бөмбөлөг солилцоо
Хөөсний солилцоо нь тэгш өнцөгт гүйдлийн импульсийг харгалзах дамжуулагч руу өгөх үед үүсдэг. Энэ тохиолдолд хөөс нь хоёр хэсэгт хуваагддаггүй.
Мэдээлэл унших
Өгөгдлийг хуулбарлах замаар гаралтын зам руу илгээдэг бөгөөд уншсаны дараа үргэлжлүүлэн эргэлддэг. Тиймээс энэ төхөөрөмж нь үл эвдэх унших аргыг хэрэгжүүлдэг. Хуулбарлахын тулд хөөс нь сунасан permalloy элементийн доор чиглэгддэг бөгөөд түүний доор сунадаг. Дээрээс нь гогцоо хэлбэртэй дамжуулагч байдаг бөгөөд хэрэв гогцоонд гүйдлийн импульс хийвэл хөөс нь хоёр хэсэгт хуваагдана. Одоогийн импульс нь бөмбөлгийг хоёр хэсэгт хуваах өндөр гүйдлийн богино хэсэг, хөөсийг гаралтын зам руу чиглүүлэх бага гүйдлийн урт хэсгээс бүрдэнэ.
Гаралтын замын төгсгөлд хөөс мэдрэгч, урт хэлхээг бүрдүүлдэг permalloy элементүүдээр хийсэн соронзон эсэргүүцэлтэй гүүр байдаг. Соронзон бөмбөлөг permalloy элементийн доор унах үед түүний эсэргүүцэл өөрчлөгдөж, гүүрний гаралт дээр хэд хэдэн милливольт потенциалын зөрүү гарч ирдэг. Пермаллой элементүүдийн хэлбэрийг сонгосон бөгөөд ингэснээр хөөс нь тэдгээрийн дагуу хөдөлж, эцэст нь тусгай "аюулгүй байдлын" дугуйг цохиж, алга болно.
Илүүдэл
Төхөөрөмж нь 320 зам, тус бүр нь 4096 биттэй. Үүний 272 нь идэвхтэй, 48 нь нөөц, идэвхгүй байна.
Ачаалах гогцоо
Энэ төхөөрөмж нь 320 мэдээллийн замтай бөгөөд үүнээс 256 нь хэрэглэгчийн мэдээллийг хадгалахад зориулагдсан, үлдсэн хэсэг нь гэмтэлтэй эсвэл гэмтэлтэйг солих сэлбэг хэрэгсэл болж болно. Нэг нэмэлт зам нь өгөгдлийн замуудын ашиглалтын талаарх мэдээллийг агуулдаг бөгөөд нэг замд 12 бит байдаг. Системд тэжээл өгөх үед үүнийг эхлүүлэх шаардлагатай. Эхлэх явцад хянагч нь ачаалах замыг уншиж, мэдээллийг форматлах чип / одоогийн мэдрэгчийн тусгай бүртгэлд бичих ёстой. Дараа нь хянагч зөвхөн идэвхтэй замуудыг ашиглах бөгөөд идэвхгүй замыг үл тоомсорлож, бичихгүй.
Өгөгдлийн агуулах - Бүтэц
Хэрэглэгчийн үүднээс авч үзвэл өгөгдөл тус бүр нь 2048 битийн 512 хуудсанд хадгалагддаг. Төхөөрөмжийн хагаст 256 байт өгөгдөл, 14 бит алдаа засах код, ашиглагдаагүй 2 бит хадгалагддаг.
Алдаа засах
Алдаа илрүүлэх, залруулах ажлыг 14 битийн блок бүрт (код өөрөө оруулаад) 5 хүртэлх битийн урттай нэг алдааг (тэсрэлтийн алдаа) засдаг 270 битийн кодын декодер агуулсан одоогийн мэдрэгчийн чипээр гүйцэтгэж болно. Кодыг 256 битийн блок бүрийн төгсгөлд хавсаргасан болно. Залруулгын кодыг ашиглах эсвэл ашиглахгүй байх боломжтой, хэрэглэгчийн үзэмжээр код шалгахыг хянагч дээр асааж эсвэл унтрааж болно. Хэрэв код ашиглаагүй бол бүх 270 битийг хэрэглэгчийн өгөгдөлд ашиглаж болно.
Хандалтын хугацаа
Соронзон орон нь 50 кГц давтамжтайгаар эргэлддэг. Эхний хуудасны эхний битэд хандах дундаж хугацаа нь 41 мс бөгөөд энэ нь гаралтын замыг туулахад зарцуулсан цагийг замаар бүтэн циклийг дуусгахад зарцуулсан хугацааны хагас юм.
320 идэвхтэй болон сэлбэг замыг тус бүр 80 замаас дөрвөн хэсэгт хуваадаг. Энэ байгууллага нь нэвтрэх хугацааг багасгадаг. Улирлыг хосоор нь бичдэг: дөрөвний нэг бүр нь үгийн тэгш, сондгой битүүдийг агуулна. Төхөөрөмж нь дөрвөн анхны бөмбөлөг бүхий дөрвөн оролтын зам, дөрвөн гаралтын замтай. Гаралтын замууд нь хоёр детектор ашигладаг бөгөөд нэг детектор хэзээ ч хоёр замаас хоёр бөмбөлгийг нэгэн зэрэг хүлээн авахгүй байхаар зохион байгуулагдсан. Ийнхүү дөрвөн хөөсний урсгалыг олон талт болгож хоёр битийн урсгал болгон хувиргаж, одоогийн мэдрэгчийн чипийн регистрүүдэд хадгална. Тэнд регистрүүдийн агуулгыг дахин олон талт болгож, цуваа интерфэйсээр дамжуулан хянагч руу илгээдэг.
Өгүүллийн хоёр дахь хэсэгт бид бөмбөлөг санах ойн хянагчийн хэлхээг нарийвчлан авч үзэх болно.
4. Ашигласан материал
Зохиогч нь сүлжээний хамгийн харанхуй булангаас олж, CMD-ийн санах ой, түүний түүх болон бусад холбогдох талуудын талаар маш их хэрэгтэй техникийн мэдээллийг хадгалсан:
1. — Инженер Бобекийн тухай хоёр дурсамж
2. - Инженер Бобекийн хоёр дурсамж (2-р хэсэг)
3. - Бөмбөлөг санах ой
4. Стандарт микрокомпьютерийн орчинд соронзон бөмбөлөг санах ойн дасан зохицох
5. - Texas Instruments TIB 0203 хөөс санах ой
6. - Санах ойн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн гарын авлага. Intel 1983.
7. 7110 1 мегабит хөөс санах ой
Эх сурвалж: www.habr.com