Foto nga koleksioni i autorit
1. Historia
Memoria mebuluese, ose memoria në domenet magnetike cilindrike, është një memorie që nuk varjohet nga energjia, e zhvilluar në Bell Labs në vitin 1967 nga Andrew Bobeck. Hulumtimet kanë treguar se formohen domenet magnetike cilindrike të vogla në filma të hollë monokristalorë të feriteve dhe granulave, kur një fushë magnetike mjaft e fortë është orientuar perpendicularisht me sipërfaqen e filmit. Duke ndryshuar fushën magnetike, këto mebula mund të zhvendosen. Këto veçori e bëjnë memorie magnetike ideale për të ndërtuar një ruajtje sekondare të bitëve, të ngjashme me regjistrin lëvizës, në të cilin prania ose mungesa e mebulës në një pozicion të caktuar tregon një vlerë bit e barabartë me zero ose një. Diametri i mebuli është disa dhjetëra mikron. Një çip mund të mbajë mijëra bitë të dhënash. Për shembull, në pranverën e vitit 1977, Texas Instruments paraqiti për herë të parë në treg një çip me kapacitet 92304 bit. Kjo memorie është e pavarur nga energjia, duke e bërë atë të ngjashme me kasetat ose diskun magnetik, por pasi ajo është e fortë dhe nuk ka pjesë lëvizëse, ajo ka një besueshmëri më të madhe se kaseta ose disku, dhe nuk kërkon mirëmbajtje, gjithashtu ka përmasa dhe peshë shumë më të vogla dhe mund të përdoret në pajisje portative.
Fillimisht, shpikësi i memories me bubble, Andrew Bobek, propozoi një variant "një-dimensional" të memories, si një fije, mbi të cilën ishte rrotulluar një shirit i hollë materiali ferromagnetik. Kjo memorie u quajt "twistor", dhe madje u prodhua në masë, megjithatë u zëvendësua shpejt nga varianti "dy-dimensional".
Mund të njihni historinë e krijimit të memories me bubble në [1-3].
2. Parimi i funksionimit
Këtu ju lutem më falni, nuk jam fizikant, prandaj paraqitja do të jetë shumë e përafërt.
Disa materiale (pĂ«r shembull, garniti- galijum), kanĂ« pronĂ«n pĂ«r tĂ« u magnetizuar nĂ« njĂ« drejtim tĂ« vetĂ«m, dhe nĂ«se pĂ«rgjatĂ« kĂ«saj osi aplikohet njĂ« fushĂ« magnetike e vazhdueshme, atĂ«herĂ« zonat e magnetizuara do tĂ« formojnĂ« diçka si bubble, siç tregohet nĂ« figurĂ«n mĂ« poshtĂ«. Ădo bubble ka vetĂ«m disa mikronĂ« nĂ« diametĂ«r.
Le të supozojmë se kemi një film të hollë, rreth 0.001 inç, kristalor të këtij materiali, i aplikuar mbi një nën-shtresë jo-magnetike, për shembull, xham.
E gjithĂ« çështja qĂ«ndron te flluskat magjike. Imazhi nĂ« tĂ« majtĂ« â fusha magnetike Ă«shtĂ« e munguar, imazhi nĂ« tĂ« djathtĂ« â fusha magnetike Ă«shtĂ« drejtuar perpendicularisht ndaj sipĂ«rfaqes sĂ« filmit.
Nëse në sipërfaqen e filmit të një materiali të tillë formohet një model me material magnetik, për shembull, permalloy, një aleatë hekuri-nikeli, flluskat do të ngjiten te elementet e këtij modeli. Zakonisht përdoren modele në formë të elementeve në T ose V.
Një flluskë e vetme mund të formohet nga fusha magnetike 100-200 ersted, e cila aplikohet perpendicularisht ndaj filmit magnetik dhe krijohet nga një magnet konstant, ndërsa fusha magnetike që rrotullohet, e formuar nga dy kofshë në drejtimet XY, lejon të lëvizni flluskat-domen nga një "ishull" magnetik në tjetrin, siç tregohet në imazh. Pas katër ndryshimeve të drejtimit të fushës magnetike, domeni do të zhvendoset nga një ishull në atë ngjitur.
E gjithë kjo lejon që pajisja CMD të trajtohet si një regjistër të lëvizshëm. Nëse formojmë boshllëqe në një skaj të regjistrit dhe i zbulojmë në skajin tjetër, mund të dërgojmë një model të caktuar boshllëqesh nëpër rrotullim dhe ta përdorim sistemin si një memorie, duke lexuar dhe shkruar bitët në momente të caktuara në kohë.
Nga këtu ndodhin përfitimet dhe disavantazhet e memories CMD: përfitimi është pavarësia nga energjia (deri sa është e pranishme një fushë e perpendikulshme, e krijuar nga magnetët e përhershëm, boshllëqet nuk do të zhduken dhe nuk do të lëvizin nga pozitat e tyre), ndersa disavantazhi është koha e madhe e qasjes, pasi për të arritur në një bit të rastësishëm, duhet të rrotullojmë tërë regjistrin e lëvizshëm në pozitat e nevojshme, dhe sa më i gjatë të jetë, aq më shumë cikle do të nevojiten për këtë.
Modeli i elementeve magnetike në filmin magnetik CMD.
Krijimi i domeneve magnetike quhet nĂ« anglisht «nucleation», dhe pĂ«rfshin aplikimin e njĂ« rryme prej disa qindra miliampere pĂ«r njĂ« kohĂ« prej rreth 100ns, duke krijuar njĂ« fushĂ« magnetike tĂ« pĂ«rcaktuar drejtĂ« pĂ«r pelham dhe tĂ« kundĂ«rt me fushĂ«n e njĂ« magneti tĂ« pĂ«rhershĂ«m. KĂ«tĂ« herĂ« krijohet njĂ« «burbull» magnetike â njĂ« domen magnetik cilindrik nĂ« pelham. Procesi, fatkeqĂ«sisht, varet shumĂ« nga temperatura, mund tĂ« ndodhĂ« njĂ« pĂ«rfundim i dĂ«shtuar i operacionit tĂ« shkrimit, ku burbulla nuk formohet, ose formimi i disa burbullave.
Për leximin e të dhënave nga pelhami përdoren disa teknika.
Një mënyrë, leximi jo-shkatërrues, përfshin zbulimin e fushës magnetike të dobët të domenit cilindrik përmes një sensori magnetorrezistiv.
Një mënyrë tjetër është leximi shkatërrues. Flluska zhvendoset në një trek të veçantë për gjenerim/detektim, ku flluska shkatërrohet duke e magnetizuar materialin në drejtimin e duhur. Nëse materiali ishte magnetizuar në drejtimin e kundërt, që do të thotë që flluska ishte e pranishme, kjo do të shkaktonte një rrymë më të madhe në bobinë, e cila do të detektohej nga skema elektronike. Pas kësaj, flluska duhet të gjenerohet përsëri në një trek të veçantë të regjistrimit.
Megjithatë, nëse memories organizohet si një masiv i vetëm të pandërprerë, do të ketë dy mangësi të mëdha. Së pari, koha e qasjes do të jetë shumë e gjatë. Së dyti, një defekt i vetëm në zinxhir do të çonte në pamundësinë totale të funksionimit të gjithë pajisjes. Prandaj, krijohet një memorie e organizuar si një trek kryesor dhe shumë treka nënshtruar, siç tregohet në figurë.
Memoria me flluska me një trek të pandërprerë
Memoria me flluska me treka kryesore/nënshtruese
Kjo konfiguratë e memories jo vetëm që redukton ndjeshëm kohën e aksesit, por gjithashtu lejon krijimin e pajisjeve të memories që përmbajnë disa pista me defekte. Kontrollori i memories duhet t'i marrë parasysh këto dhe t'i shmangë ato gjatë operacioneve të leximit/shkrimit.
Në ilustrimin më poshtë është një prerje e "çipit" të memories me flluskë.
Gjithashtu mund të lexoni mbi parimin e funksionimit të memories me flluskë në [4, 5].
3. Intel 7110
Intel 7110 â moduli i memories me flluska, MBM (magnetic-bubble memory) me kapacitet 1 Mb (1048576 bita). Kyç Ă«shtĂ« ilustruar nĂ« KDPV. 1 megabit Ă«shtĂ« kapaciteti pĂ«r ruajtjen e tĂ« dhĂ«nave tĂ« pĂ«rdoruesit, duke marrĂ« parasysh gjurmĂ«t e tepĂ«rta, kapaciteti total arrin 1310720 bita. Pajisja pĂ«rmban 320 gjurmĂ« me formĂ« petale (loops) me kapacitet 4096 bita secila, por pĂ«r tĂ« dhĂ«nat e pĂ«rdoruesve pĂ«rdoren vetĂ«m 256 prej tyre, ndĂ«rsa pjesa tjetĂ«r Ă«shtĂ« rezervĂ« pĂ«r zĂ«vendĂ«simin e gjurmĂ«ve 'tĂ« prishura' dhe pĂ«r ruajtjen e kodit tĂ« tepĂ«rt pĂ«r korrigjimin e gabimeve. Pajisja ka arkitekturĂ«n 'gjurmĂ« kryesore-gjurmĂ« nĂ«nor' (major track-minor loop). Informacioni pĂ«r gjurmĂ«t aktive pĂ«rmban nĂ« njĂ« gjurmĂ« ngarkimi tĂ« veçantĂ« (bootstrap loop). NĂ« KDPV mund tĂ« shihni kodin nĂ« sistemin heksadekular, i printuar direkt mbi modul. Ky Ă«shtĂ« harta e 'gjurmĂ«ve' tĂ« prishura, 80 shifra heksadekale pĂ«rfaqĂ«sojnĂ« 320 gjurmĂ« tĂ« dhĂ«nash, ato aktive janĂ« pĂ«rfaqĂ«suar me njĂ« bit tĂ« vetĂ«m, ndĂ«rsa ato joaktive me zero.
Mund të shqyrtoni dokumentacionin origjinal për modul në [7].
Pajisja ka një trup me një vendosje dy-rreshtesh të kontakteve dhe montimi bëhet pa saldimin (në soket).
Struktura e modulit është ilustruar në figurë:
Memoria ndahet në dy «pjesë të gjysmë» (half sections), secila e cila ndahet në dy «katërka» (quads), çdo katërkë ka 80 pista subordinate. Moduli përmban një pllakë me material magnetik, e vendosur brenda dy kalimeve ortogonale, që krijojnë një fushë magnetike rrotulluese. Për këtë, në kalimet dërgohen sinjale aktuale të formës trekëndëshe, të zhvendosura 90 gradë në lidhje me njëra-tjetrën. Asambleja e pllakës dhe kalimeve vendoset midis magneteve të vazhdueshëm dhe vendoset në një ekran magnetik, i cili mbyll fluksin magnetik, të krijuar nga magnetët e vazhdueshëm dhe e mbulon pajisjen nga fushat magnetike të jashtme. Pllaka është vendosur nën një kënd prej 2.5 gradësh, e cila krijon një fushë të vogël zhvendosjeje, e orientuar përgjatë këndit. Kjo fushë është minimale krahasuar me fushën e kalimeve dhe nuk pengon lëvizjen e flluskave gjatë funksionimit të pajisjes, por zhvendos flluskat në pozita fikse në lidhje me elementët permallo, kur pajisja është e fikur. Komponenti i fortë pergjithës nga magnetet e vazhdueshëm mbështet ekzistencën e domainëve magnetik me flluska.
Moduli përmban nyje të mëposhtme:
- Pista të kujtesës. Përshtatë ato pista nga elementët permallovarë, të cilat mbajnë dhe drejtojnë flluskat.
- Generatori i replikimit. Shërben për replikimin e flluskës, e cila është vazhdimisht e pranishme në vendin e gjenerimit.
- Pista hyrëse dhe nyjet e shkëmbimit. Flluskat e gjeneruara lëvizin përgjatë pistës hyrëse. Flluskat lëvizin në një nga 80 pista nënshtruese.
- Pista dalëse dhe nyja e replikimit. Flluskat lexohen nga pistat e të dhënave pa u shkatërruar. Flluska ndahet në dy pjesë dhe njëra prej tyre drejtohet në pistën dalëse.
- Detektori. Flluskat nga pista dalëse përfundojnë në detektorin magnetoresistiv.
- Pista e ngarkesës. Pista e ngarkesës përmban informacion mbi pistat e të dhënave aktive dhe joaktive.
Më poshtë do të shqyrtojmë këto nyje më në detaje. Gjithashtu, mund të njiheni me përshkrimin e këtyre nyjeve në [6].
Generimi i flluskës
Për të gjeneruar një flluskë, në fillim të pistës hyrëse ka një udhëheqës, i përkulur në formën e një petle të vogël. Atij i dërgohet një impuls elektriki, i cili krijon në një zonë shumë të vogël një fushë magnetike më të fortë se ajo e magneteve të qëndrueshëm. Impulsi krijon në atë vend një flluskë, e cila mbetet e qëndrueshme, e mbështetur nga një fushë magnetike të qëndrueshme, dhe qarkullon përgjatë elementit permallore nën veprimin e një fushe magnetike në rotacion. Nëse na nevojitet të regjistrojmë një njësi në memorie, ne dërgojmë një impuls të shkurtër në petlën përcjellëse, dhe si rezultat lindin dy flluska (siç shikohet në ilustrim si Bubble split seed). Njëra nga flluskat lëviz përgjatë pistës permallore nën fushën në rotacion, ndërsa tjetra mbetet në vend dhe shpejt rikthen madhësinë e saj fillestare. Më pas, ajo lëviz drejt një prej pistave nënshkruese dhe ndërron vend me flluskën që qarkullon aty. Ajo, nga ana e saj, arrin fundin e pistës hyrëse dhe zhduket.
Shkëmbim flluskash
Ndryshimi i flluskave ndodh kur në përçuesin përkatës dërgohet një impuls i rrymës me formë drejtkëndëshe. Gjatë kësaj, flluska nuk ndahet në dy pjesë.
Leximi i të dhënave
Të dhënat dërgohen në rrugën e daljes përmes riprodhimit të tyre dhe vazhdojnë të qarkullojnë në rrugën e tyre pas leximit. Në këtë mënyrë, një metodë jo-dëmtuese e leximit është realizuar në këtë pajisje. Për riprodhim, flluska dërgohet nën një element të zgjatur nga permalloja, nën të cilin shtrihet. Përmbi gjithashtu ndodhet një përçues në formë loopi; nëse në loop dërgohet një impuls rryme, flluska ndahet në dy pjesë. Impulsi i rrymës përbëhet nga një pjesë të shkurtër me forca të mëdha rryme për të ndarë flluskën në dy pjesë, dhe një pjesë më të gjatë me forcë më të vogël rryme, për të drejtuar flluskën në rrugën e daljes.
NĂ« fund tĂ« shtegun tĂ« fundit ndodhet detektori i flluskave, njĂ« urĂ« magneto-rezistive e bĂ«rĂ« nga elemente permalloy qĂ« formojnĂ« njĂ« zinxhir me gjatĂ«si tĂ« madhe. Kur flluska magnetike kalon nĂ«n elementin permalloy, rezistenca e tij ndryshon dhe nĂ« daljen e urĂ«s shfaqet njĂ« ndryshim potenciali nĂ« disa milivolte. Forma e elementeve permalloy Ă«shtĂ« e hartuar nĂ« mĂ«nyrĂ« qĂ« flluska tĂ« lĂ«vizĂ« pĂ«rgjatĂ« tyre, dhe nĂ« fund ajo arrin nĂ« njĂ« autobus âmbrojtĂ«sâ tĂ« veçantĂ« dhe zhduket.
Mbivendosja
Dispositivi përmban 320 shtege, secila me 4096 bit. Nga kjo, 272 janë aktivë, 48 janë rezervë, të pasaktive.
Shtegu i ngarkesës (Boot Loop)
Dispositivi ka 320 pista të dhënash, nga të cilat 256 janë të destinuara për ruajtjen e të dhënave të përdoruesit, ndërsa të tjerat mund të jenë jashtë funksionit ose mund të shërbejnë si rezerva për zëvendësimin e atyre që janë jashtë funksionit. Një pistë shtesë përmban informacion mbi përdorimin e pistave të dhënash, me 12 bit për çdo pistë. Kur sistemi energizohet, duhet të inicializohet. Në procesin e inicializimit, kontrolluesi duhet të lexojë pistën e ngarkesës dhe të shkruajë informacionin nga ajo në një regjistër të veçantë të çipit të formatimit/sensori i currents. Atëherë kontrolluesi do të përdorë vetëm pistat aktive, ndërsa ato joaktive do të injorohen dhe në to nuk do të shkruhet.
Ruajtja e tĂ« dhĂ«nave â strukturĂ«
Nga këndvështrimi i përdoruesit, të dhënat ruhen në 2048 faqe me nga 512 bit secila. 256 byte të dhënash, 14 bit kod korrigjimi gabimesh dhe 2 bit të papërdorur ruhen në çdo gjysmë të pajisjes.
Korrigjimi i gabimeve
Zbulimi dhe korrigjimi i gabimeve mund të kryhet nga çipa i sensorit të rrjedhjes, i cili përmban një dekoder 14-bitësh që korrigjon një gabim të vetme deri në 5 bit (gabim burst) në çdo bllok prej 270 bitësh (duke përfshirë kodin vetë). Kodi shtohet në fund të çdo blloku prej 256 bitësh. Kodi i korrigjimit mund të përdoret ose jo, sipas dëshirës së përdoruesit; verifikimi i kodit mund të aktivizohet ose çaktivizohet në kontrollorin. Nëse kodi nuk përdoret, të gjitha 270 bitët mund të përdoren për të dhëna të përdoruesit.
Koha e qasjes
Fusha magnetike rrotullohet me frekuencë 50 kHz. Koha mesatare e qasjes në bitin e parë të faqes së parë është 41 ms, që është gjysma e kohës së nevojshme për të realizuar një cikël të plotë në trek dhe koha e kalimit për në trekun e daljes.
320 vijë aktive dhe rezervë janë të ndara në katër pjesë me nga 80 vijë në secilën. Kjo organizim redukton kohën e aksesit. Katërshet adresohen në çifte: çdo çift katërshet përmban bitet çift dhe tek të fjalës përkatëse. Pajisja ka katër vijë hyrëse me katër flluska fillestare, dhe katër vijë dalëse. Vijat dalëse përdorin dy detektorë, të organizuar në një mënyrë që në një detektor kurrë nuk hyn dy flluska nga dy vija në të njëjtën kohë. Kështu, katër rrjedhat e flluskave multiplexohen dhe kthehen në dy rrjedha bitesh dhe ruhen në regjistrat e çipit të sensorit të rrymës. Atje, përmbajtja e regjistrave rimeksonet dhe përmes një interfesi sekondar kalon në kontrolluesin.
Në pjesën e dytë të artikullit ne do të shqyrtojmë më në detaje skemën e kontrolluesit të memory flluskës.
4. Lista e literaturës
Autori ka gjetur në qoshet më të errëta të rrjetit dhe ka ruajtur për ju një masë informacioni të dobishëm teknik mbi memorien në CMD, historinë e saj dhe aspekte të tjera të lidhura:
1. â Dy memoriet e inxhinierit Bobek
2. â Dy memoriet e inxhinierit Bobek (pjesa 2)
3. â Memoria flluskĂ«s
4. Adaptimi i Memories me Bubble Magnetik në një Mjedis Standarde Mikrokompjuterësh
5. â Texas Instruments TIB 0203 Memoria Bubble
6. â Manuali i Komponenteve tĂ« Memories. Intel 1983.
7. 7110 Memoria Bubble 1-Megabit
Burimi: habr.com
