Ritratt mill-kollezzjoni tal-awtur
1. Storja
Il-memorja tal-bużżieqa, jew memorja ta 'dominju manjetiku ċilindriku, hija memorja mhux volatili żviluppata f'Bell Labs fl-1967 minn Andrew Bobeck. Ir-riċerka wriet li oqsma manjetiċi ċilindriċi żgħar jiffurmaw f'films irqaq ta 'kristall wieħed ta' ferriti u granati meta kamp manjetiku b'saħħtu biżżejjed ikun dirett perpendikolari mal-wiċċ tal-film. Billi tbiddel il-kamp manjetiku, dawn il-bżieżaq jistgħu jiġu mċaqalqa. Dawn il-proprjetajiet jagħmlu l-bżieżaq manjetiċi ideali għall-kostruzzjoni ta 'maħżen tal-bit sekwenzjali, bħal reġistru tal-bidla, li fih il-preżenza jew in-nuqqas ta' bużżieqa f'ċerta pożizzjoni tfisser li l-valur tal-bit huwa żero jew wieħed. Id-dijametru tal-bużżieqa huwa minn għaxra ta 'mikron; ċippa waħda tista' taħżen eluf ta 'bits ta' dejta. Pereżempju, fir-rebbiegħa tal-1977, Texas Instruments introduċa l-ewwel fis-suq ċippa b'kapaċità ta '92304 bits. Din il-memorja mhix volatili, u tagħmilha simili għal tejp manjetiku jew diska, iżda minħabba li hija fi stat solidu u m'għandhiex partijiet li jiċċaqilqu, hija aktar affidabbli minn tejp jew diska, ma teħtieġ l-ebda manutenzjoni, u hija ħafna iżgħar u eħfef. , u jistgħu jintużaw f'apparat portabbli.
L-inventur oriġinali tal-memorja tal-bużżieqa, Andrew Bobek, ippropona verżjoni "dimensjonali waħda" tal-memorja, fil-forma ta 'ħajt li fuqu hija mdawra strixxa rqiqa ta' materjal ferromanjetiku. Din it-tip ta 'memorja kienet imsejħa "twistor", u kienet saħansitra prodotta bil-massa, iżda dalwaqt ġiet sostitwita mill-verżjoni "bidimensjonali".
Tista' tiffamiljarizza ruħek mal-istorja tal-ħolqien tal-memorja tal-bużżieqa f'[1-3].
2. Prinċipju operattiv
Hawnhekk nitlobkom taħfirli, jien mhux fiżiku, għalhekk il-preżentazzjoni tkun approssimattiva ħafna.
Xi materjali (bħal granata tal-gallju tal-gadolinju) għandhom tendenza li jiġu magnetizzati f'direzzjoni waħda biss, u jekk jiġi applikat kamp manjetiku kostanti tul dak l-assi, iż-żoni magnetizzati jiffurmaw xi ħaġa bħal bżieżaq, kif muri fil-figura hawn taħt. Kull bużżieqa hija biss ftit mikroni fid-dijametru.
Ejja ngħidu li għandna film kristallin irqiq, madwar 0,001 pulzier, ta 'materjal bħal dan, depożitat fuq sottostrat mhux manjetiku, pereżempju, ħġieġ.
Dan kollu dwar il-bżieżaq maġiċi. L-istampa fuq ix-xellug - m'hemm l-ebda kamp manjetiku, l-istampa fuq il-lemin - il-kamp manjetiku huwa dirett perpendikolari mal-wiċċ tal-film.
Jekk mudell huwa ffurmat fuq il-wiċċ ta 'film ta' materjal bħal dan minn materjal manjetiku, per eżempju, permalloy, liga tal-ħadid-nikil, allura l-bżieżaq se jiġu magnetizzati għall-elementi ta 'dan il-mudell. Tipikament, jintużaw mudelli f'forma ta 'T jew forma ta' V.
Bużżieqa waħda tista 'tiġi ffurmata minn kamp manjetiku ta' 100-200 oersted, li huwa applikat perpendikolari mal-film manjetiku u maħluqa minn kalamita permanenti, u kamp manjetiku li jdur iffurmat minn żewġ kolji fid-direzzjonijiet XY jippermetti li l-dominji tal-bużżieqa jimxu minn "gżira" manjetika għal oħra, bħal dan muri fil-figura. Wara li tbiddel id-direzzjoni tal-kamp manjetiku erba 'darbiet, id-dominju se jimxi minn gżira waħda għal dik ġirien.
Dan kollu jippermettilna nqisu l-apparat DMD bħala reġistru tal-bidla. Jekk niġġeneraw bżieżaq f'tarf wieħed tar-reġistru u niskopruhom fuq l-oħra, nistgħu ndawru ċertu mudell ta 'bżieżaq madwar u nużaw is-sistema bħala mezz ta' ħażna, naqraw u niktbu bits f'ħinijiet speċifiċi.
Dan iwassal għall-vantaġġi u l-iżvantaġġi tal-memorja fuq MD diġitali: il-vantaġġ huwa mhux volatili (sakemm jiġi applikat kamp perpendikulari maħluq minn kalamiti permanenti, il-bżieżaq mhux se jisparixxu jew jiċċaqilqu mill-pożizzjonijiet tagħhom), u l-iżvantaġġ huwa twil ħin ta’ aċċess, għax Biex ikollok aċċess għal bit arbitrarju, għandek bżonn tiskrollja r-reġistru kollu tal-bidla għall-pożizzjoni mixtieqa, u aktar ma jkun itwal, aktar ċikli dan ikun jeħtieġ.
Mudell ta 'elementi manjetiċi fuq film manjetiku CD.
Il-ħolqien ta 'dominju manjetiku jissejjaħ "nukleazzjoni" bl-Ingliż, u jikkonsisti fl-applikazzjoni ta' kurrent ta 'diversi mijiet ta' milliamps għall-istralċ għal ħin ta 'madwar 100 ns, u l-ħolqien ta' kamp manjetiku perpendikolari għall-film u oppost għall-kamp ta ' il-kalamita permanenti. Dan joħloq "bużżieqa" manjetika - dominju manjetiku ċilindriku fil-film. Il-proċess, sfortunatament, jiddependi ħafna fuq it-temperatura; l-operazzjoni tal-kitba tista’ tfalli mingħajr ma tifforma bżieżaq, jew jistgħu jiffurmaw diversi bżieżaq.
Jintużaw diversi tekniki biex taqra d-dejta minn film.
Metodu wieħed, qari mhux distruttiv, huwa li tiskopri l-kamp manjetiku dgħajjef ta 'dominju ċilindriku bl-użu ta' sensur magnetoresistive.
It-tieni metodu huwa qari distruttiv. Il-bużżieqa tiġi trasferita għal binarju speċjali ta 'ġenerazzjoni/detezzjoni, li fiha l-bużżieqa tinqered billi manjetizza l-materjal fid-direzzjoni 'l quddiem. Jekk il-materjal kien magnetized fid-direzzjoni opposta, jiġifieri, bużżieqa kienet preżenti, dan jikkawża aktar kurrent fil-coil u dan jiġi skopert miċ-ċirkwit elettroniku. Wara dan, il-bużżieqa trid terġa 'tiġi ġġenerata fuq track ta' reġistrazzjoni speċjali.
Madankollu, jekk il-memorja hija organizzata bħala firxa waħda kontinwa, allura jkollha żewġ żvantaġġi kbar. L-ewwelnett, il-ħin ta 'aċċess se jkun twil ħafna. It-tieni nett, difett wieħed fil-katina se jwassal għal inoperabbiltà sħiħa tal-apparat kollu. Għalhekk, jagħmlu memorja organizzata fil-forma ta 'binarju ewlieni wieħed u ħafna binarji skjavi, kif muri fil-figura.
Memorja tal-bużżieqa b'binarju wieħed kontinwu
Memorja tal-bużżieqa b'binarji master/slave
Din il-konfigurazzjoni tal-memorja tippermetti mhux biss li tnaqqas ħafna l-ħin ta 'aċċess, iżda tagħmilha wkoll possibbli li jiġu prodotti apparati tal-memorja li fihom ċertu numru ta' binarji difettużi. Il-kontrollur tal-memorja għandu jqishom u jevitahom waqt operazzjonijiet ta 'qari/kitba.
L-istampa hawn taħt turi cross-section ta '"ċippa" tal-memorja tal-bużżieqa.
Tista 'wkoll taqra dwar il-prinċipju operattiv tal-memorja tal-bużżieqa f'[4, 5].
3 Intel 7110
Intel 7110 - modulu tal-memorja tal-bużżieqa, MBM (memorja tal-bużżieqa manjetika) b'kapaċità ta '1 MB (1048576 bits). Huwa hu li jidher fuq il-KDPV. 1 megabit hija l-kapaċità għall-ħażna tad-dejta tal-utent; meta jitqiesu l-binarji żejda, il-kapaċità totali hija 1310720 bit. L-apparat fih 320 binarji f'forma ta 'linja (loops) b'kapaċità ta' 4096 bit kull wieħed, iżda 256 minnhom biss jintużaw għad-dejta tal-utent, il-bqija hija riżerva għas-sostituzzjoni ta 'binarji "imkissrin" u għall-ħażna ta' kodiċi ta 'korrezzjoni ta' żbalji żejda. L-apparat għandu arkitettura "major track-minor loop". Informazzjoni dwar binarji attivi tinsab f'linja bootstrap separata. Fuq il-KDPV tista 'tara l-kodiċi eżadeċimali stampat direttament fuq il-modulu. Din hija mappa ta 'binarji "imkissrin", 80 ċifra eżadeċimali jirrappreżentaw 320 binarju tad-dejta, dawk attivi huma rappreżentati b'bit wieħed, dawk inattivi huma rappreżentati b'bit żero.
Tista' taqra d-dokumentazzjoni oriġinali għall-modulu fi [7].
L-apparat għandu akkomodazzjoni b'arranġament ta 'brilli b'ringiela doppja u huwa mmuntat mingħajr issaldjar (f'sokit).
L-istruttura tal-modulu tidher fil-figura:
Il-firxa tal-memorja hija maqsuma f'żewġ "nofs taqsimiet", li kull waħda minnhom hija maqsuma f'żewġ "quads", kull kwart ikollu 80 binarju slave. Il-modulu fih pjanċa b'materjal manjetiku li jinsab ġewwa żewġ stralċ ortogonali li joħolqu kamp manjetiku li jdur. Biex tagħmel dan, sinjali tal-kurrent f'forma trijangolari huma fornuti lill-koljaturi, imċaqalqa b'90 grad relattiv għal xulxin. Assemblaġġ ta 'pjanċa u stralċ jitqiegħed bejn kalamiti permanenti u mqiegħda f'tarka manjetika, li tagħlaq il-fluss manjetiku maħluq mill-kalamiti permanenti u jipproteġi l-apparat minn kampi manjetiċi esterni. Il-pjanċa hija inklinata fi gradi 2,5, li toħloq qasam ta 'spostament żgħir tul l-inklinazzjoni. Dan il-qasam huwa negliġibbli meta mqabbel mal-qasam tal-coils, u ma jinterferixxix mal-moviment tal-bżieżaq meta l-apparat ikun qed jaħdem, iżda jċaqlaq il-bżieżaq għal pożizzjonijiet fissi relattivi għall-elementi permalloy meta l-apparat ikun mitfi. Il-komponent perpendikulari qawwi tal-kalamiti permanenti jappoġġja l-eżistenza ta 'dominji manjetiċi tal-bużżieqa.
Il-modulu fih in-nodi li ġejjin:
- Binarji memorabbli. Direttament dawk il-binarji ta 'elementi permalloy li jżommu u jidderieġu l-bżieżaq.
- Ġeneratur tar-replikazzjoni. Isservi għar-replikazzjoni tal-vesikula, li hija kontinwament preżenti fis-sit tal-ġenerazzjoni.
- Input track u nodi ta 'skambju. Il-bżieżaq iġġenerati jimxu tul il-binarju tal-input. Il-bżieżaq jiġu mċaqalqa għal waħda minn 80 binarju slave.
- Output track u node ta 'replikazzjoni. Il-bżieżaq jitnaqqsu mill-binarji tad-dejta mingħajr ma jeqirduhom. Il-bużżieqa hija maqsuma f'żewġ partijiet, u waħda minnhom tintbagħat lill-binarju tal-ħruġ.
- Ditekter. Il-bżieżaq mill-binarju tal-ħruġ jidħlu fid-ditekter magnetoresistive.
- Ibbutja track. Il-binarju tal-boot fih informazzjoni dwar binarji tad-dejta attivi u inattivi.
Hawn taħt se nħarsu lejn dawn in-nodi f'aktar dettall. Tista 'wkoll taqra d-deskrizzjoni ta' dawn in-nodi fi [6].
Ġenerazzjoni tal-bużżieqa
Biex tiġġenera l-bużżieqa, fil-bidu nett tal-binarju tad-dħul hemm konduttur mgħawweġ f'linja ċkejkna. Jiġi fornut polz kurrenti lilu, li joħloq kamp manjetiku f'żona żgħira ħafna aktar b'saħħitha mill-kamp ta 'kalamiti permanenti. Il-polz joħloq bużżieqa f'dan il-punt, li tibqa 'b'mod permanenti, sostnuta minn kamp manjetiku kostanti, u tiċċirkola tul l-element permalloy taħt l-influwenza ta' kamp manjetiku li jdur. Jekk għandna bżonn niktbu unità fil-memorja, aħna napplikaw polz qasir għal-linja konduttiva, u bħala riżultat, jitwieldu żewġ bżieżaq (fil-figura indikata bħala żerriegħa maqsuma Bubble). Waħda mill-bżieżaq tgħaġġel f'qasam li jdur tul il-binarju tal-permalloy, it-tieni jibqa 'f'postu u malajr jakkwista d-daqs oriġinali tiegħu. Imbagħad jimxi lejn waħda mill-binarji tal-iskjavi, u jaqleb il-postijiet bil-bużżieqa li tiċċirkola fiha. Huwa, min-naħa tiegħu, jilħaq it-tmiem tal-binarju tal-input u jisparixxi.
Skambju tal-bużżieqa
L-iskambju tal-bużżieqa iseħħ meta polz ta 'kurrent rettangolari jiġi applikat lill-konduttur korrispondenti. F'dan il-każ, il-bużżieqa ma tinqasamx f'żewġ partijiet.
Qari tad-data
Id-dejta tintbagħat lill-binarju tal-ħruġ billi tirreplikaha, u tkompli tiċċirkola fil-binarju tagħha wara li tinqara. Għalhekk, dan l-apparat jimplimenta metodu ta 'qari mhux distruttiv. Għar-replikazzjoni, il-bużżieqa hija ggwidata taħt element permalloy tawwali, li taħtu tiġġebbed. Hemm ukoll konduttur f'forma ta 'loop fuq nett; jekk jiġi applikat polz kurrenti fuq il-linja, il-bużżieqa tinqasam f'żewġ partijiet. Il-polz kurrenti jikkonsisti f'sezzjoni qasira ta 'kurrent għoli biex taqsam il-bużżieqa f'żewġ partijiet, u sezzjoni itwal ta' kurrent aktar baxx biex tidderieġi l-bużżieqa lejn il-binarju tal-ħruġ.
Fl-aħħar tal-binarju tal-ħruġ hemm detector tal-bużżieqa, pont magnetoresistive magħmul minn elementi permalloy li jiffurmaw ċirkwit twil. Meta bużżieqa manjetika taqa 'taħt l-element permalloy, ir-reżistenza tagħha tinbidel, u differenza potenzjali ta' diversi millivolts tidher fl-output tal-pont. Il-forma tal-elementi permalloy tintgħażel sabiex il-bużżieqa timxi tulhom, fl-aħħar tolqot tajer speċjali ta '"sigurtà" u tisparixxi.
Redundancy
L-apparat fih 320 binarju, kull 4096 bit. Minn dawn, 272 huma attivi, 48 huma riżerva, inattivi.
Boot Loop
L-apparat fih 320 binarju tad-dejta, li minnhom 256 huma maħsuba għall-ħażna tad-dejta tal-utent, il-bqija jistgħu jkunu difettużi jew jistgħu jservu bħala spares biex jissostitwixxu dawk difettużi. Binarju addizzjonali wieħed fih informazzjoni dwar l-użu tal-binarji tad-dejta, 12-il bit għal kull binarju. Meta l-enerġija tiġi applikata għas-sistema, għandha tiġi inizjalizzata. Matul il-proċess ta 'inizjalizzazzjoni, il-kontrollur għandu jaqra l-boot track u jikteb informazzjoni minnha għal reġistru speċjali tas-sensor taċ-ċippa tal-format/kurrent. Imbagħad il-kontrollur se juża biss binarji attivi, u dawk inattivi se jiġu injorati u l-ebda reġistrazzjoni ma ssirilhom.
Maħżen tad-Data - Struttura
Mill-aspett tal-utent, id-dejta tinħażen f'2048 paġna ta' 512-il bit kull waħda. 256 bytes ta 'data, 14-il bit ta' kodiċi ta 'korrezzjoni ta' żball u 2 bits mhux użati huma maħżuna f'kull nofs tal-apparat.
Korrezzjoni ta' Żbalji
L-iskoperta u l-korrezzjoni tal-iżbalji jistgħu jitwettqu minn ċippa tas-sensur kurrenti, li fiha decoder tal-kodiċi ta '14-il bit li jikkoreġi żball wieħed sa 5 bits fit-tul (żball tal-fqigħ) f'kull blokka ta' 270 bit (inkluż il-kodiċi innifsu). Il-kodiċi huwa mehmuż mat-tarf ta 'kull blokka ta' 256-bit. Il-kodiċi ta 'korrezzjoni jista' jintuża jew ma jintużax, fid-diskrezzjoni tal-utent, il-verifika tal-kodiċi tista 'tixgħel jew tintefa' fil-kontrollur. Jekk ma jintuża l-ebda kodiċi, il-270 bit kollha jistgħu jintużaw għad-dejta tal-utent.
Ħin ta' aċċess
Il-kamp manjetiku jdur fi frekwenza ta '50 kHz. Il-ħin medju ta 'aċċess għall-ewwel bit ta' l-ewwel paġna huwa 41 ms, li huwa nofs il-ħin meħtieġ biex jitlesta linja sħiħa permezz tal-binarju flimkien mal-ħin li tieħu biex titlesta l-binarju tal-output.
320 binarju attiv u spare huma maqsuma f'erba 'partijiet ta' 80 binarju kull wieħed. Din l-organizzazzjoni tnaqqas il-ħin tal-aċċess. Kwarti huma indirizzati f'pari: kull par ta 'kwarti fih il-bits pari u fard tal-kelma, rispettivament. L-apparat fih erba 'binarji input b'erba' bżieżaq inizjali, u erba 'binarji output. Il-binarji tal-ħruġ jużaw żewġ ditekters, huma organizzati b'tali mod li detector wieħed qatt ma jirċievi żewġ bżieżaq minn żewġ binarji fl-istess ħin. Għalhekk, l-erba 'flussi tal-bużżieqa huma multiplexed u kkonvertiti f'żewġ flussi ta' bit u maħżuna fir-reġistri taċ-ċippa tas-sensorju attwali. Hemmhekk, il-kontenut tar-reġistri jerġgħu jiġu multiplexati u mibgħuta lill-kontrollur permezz tal-interface tas-serje.
Fit-tieni parti tal-artikolu se nagħtu ħarsa aktar mill-qrib lejn iċ-ċirkwiti tal-kontrollur tal-memorja tal-bużżieqa.
4. Referenzi
L-awtur sab fl-irkejjen l-aktar mudlama tan-netwerk u ffranka għalik ħafna informazzjoni teknika utli dwar il-memorja fuq id-DMD, l-istorja tiegħu u aspetti oħra relatati:
1. — Żewġ memorji tal-inġinier Bobek
2. — Żewġ memorji tal-inġinier Bobek (parti 2)
3. — Memorja tal-bużżieqa
4. Adattament tal-Memorja tal-Bużżieqa Manjetika f'Ambjent Standard tal-Mikrokompjuter
5. - Texas Instruments TIB 0203 Bubble Memory
6. - Manwal tal-Komponenti tal-Memorja. Intel 1983.
7. 7110 Memorja Bubble 1-Megabit
Sors: www.habr.com