Foto nga koleksioni i autorit
1. Histori
Memoria flluskë, ose kujtesa cilindrike e domenit magnetik, është një memorie jo e paqëndrueshme e zhvilluar në Bell Labs në vitin 1967 nga Andrew Bobeck. Studimet kanë treguar se fusha të vogla cilindrike magnetike formohen në filma të hollë me një kristal të ferriteve dhe granatave kur një fushë magnetike mjaft e fortë drejtohet pingul me sipërfaqen e filmit. Duke ndryshuar fushën magnetike, këto flluska mund të zhvendosen. Vetitë e tilla i bëjnë flluskat magnetike ideale për ndërtimin e ruajtjes serike të biteve, si një regjistër zhvendosjeje, në të cilin prania ose mungesa e një flluske në një pozicion të caktuar tregon një vlerë zero ose një bit. Flluska është të dhjetat e mikronit në diametër dhe një çip i vetëm mund të ruajë mijëra pjesë të dhënash. Kështu, për shembull, në pranverën e vitit 1977, Texas Instruments prezantoi për herë të parë një çip me një kapacitet prej 92304 bit në treg. Kjo memorie është e paqëndrueshme, duke e bërë atë të ngjashme me shiritin magnetik ose diskun, por për shkak se është në gjendje të ngurtë dhe nuk ka pjesë lëvizëse, është më i besueshëm se shiriti ose disku, nuk kërkon mirëmbajtje dhe është shumë më i vogël dhe më i lehtë. mund të përdoret në pajisjet portative.
Fillimisht, shpikësi i kujtesës së flluskave, Andrew Bobek, propozoi një version "njëdimensional" të kujtesës, në formën e një filli rreth të cilit është mbështjellë një rrip i hollë materiali ferromagnetik. Një memorie e tillë quhej memorie "twistor", madje u prodhua në masë, por shpejt u zëvendësua nga versioni "dy-dimensionale".
Ju mund të lexoni për historinë e krijimit të memories së flluskave në [1-3].
2. Parimi i funksionimit
Këtu ju kërkoj të më falni, unë nuk jam fizikan, kështu që prezantimi do të jetë shumë i përafërt.
Disa materiale (të tilla si granata gadolinium galium) kanë vetinë të magnetizohen vetëm në një drejtim, dhe nëse një fushë magnetike konstante aplikohet përgjatë këtij boshti, rajonet e magnetizuara do të formojnë diçka si flluska, siç tregohet në figurën më poshtë. Çdo flluskë është vetëm disa mikronë në diametër.
Supozoni se kemi një film të hollë, të rendit 0,001 inç, kristalor të një materiali të tillë të depozituar në një nënshtresë jomagnetike, si qelqi.
Gjithçka ka të bëjë me flluskat magjike. Fotografia në të majtë - nuk ka fushë magnetike, fotografia në të djathtë - fusha magnetike drejtohet pingul me sipërfaqen e filmit.
Nëse në sipërfaqen e një filmi të një materiali të tillë formohet një model nga një material magnetik, për shembull, permalloy, një aliazh hekur-nikel, atëherë flluskat do të magnetizohen në elementët e këtij modeli. Në mënyrë tipike, përdoren modele në formën e elementeve në formë T ose V.
Një flluskë e vetme mund të formohet nga një fushë magnetike prej 100-200 oersteds, e cila aplikohet pingul me filmin magnetik dhe krijohet nga një magnet i përhershëm, dhe një fushë magnetike rrotulluese e formuar nga dy mbështjellje në drejtimet XY, ju lejon të lëvizni domenet e flluskave nga një "ishull" magnetik në tjetrin, si kjo e paraqitur në figurë. Pas një ndryshimi të katërfishtë në drejtimin e fushës magnetike, domeni do të lëvizë nga një ishull në tjetrin.
E gjithë kjo na lejon të konsiderojmë pajisjen CMD si një regjistër ndërrimi. Nëse formojmë flluska në njërin skaj të regjistrit dhe i zbulojmë ato në anën tjetër, atëherë mund të fryjmë një model të caktuar flluskash përreth dhe ta përdorim sistemin si një pajisje memorie, duke lexuar dhe shkruar pjesë në kohë të caktuara.
Nga këtu ndiqni avantazhet dhe disavantazhet e memories CMD: avantazhi është pavarësia e energjisë (përderisa aplikohet një fushë pingule e krijuar nga magnet të përhershëm, flluskat nuk do të zhduken askund dhe nuk do të lëvizin nga pozicionet e tyre), dhe disavantazhi është një kohë e gjatë aksesi, sepse për të hyrë në një bit arbitrar, duhet të lëvizni të gjithë regjistrin e zhvendosjes në pozicionin e dëshiruar dhe sa më gjatë të jetë, aq më shumë cikle do të kërkojë.
Modeli i elementeve magnetike në filmin magnetik CMD.
Krijimi i një domeni magnetik quhet në anglisht "nucleation" dhe konsiston në faktin se një rrymë prej disa qindra miliamps aplikohet në mbështjellje për një kohë prej rreth 100 ns, dhe krijohet një fushë magnetike që është pingul me film dhe përballë fushës së një magneti të përhershëm. Kjo krijon një "flluskë" magnetike - një fushë magnetike cilindrike në film. Procesi, për fat të keq, varet shumë nga temperatura, është e mundur që një operacion shkrimi të dështojë pa u formuar një flluskë ose të formohen flluska të shumta.
Për të lexuar të dhënat nga një film përdoren disa teknika.
Një mënyrë, leximi jo shkatërrues, është zbulimi i fushës magnetike të dobët të fushës cilindrike duke përdorur një sensor magnetorezistues.
Mënyra e dytë është leximi shkatërrues. Flluska çohet në një pistë të veçantë gjenerimi/zbulimi, ku flluska shkatërrohet nga magnetizimi përpara i materialit. Nëse materiali ishte i magnetizuar në të kundërt, d.m.th. një flluskë ishte e pranishme, kjo do të shkaktonte më shumë rrymë në spirale dhe kjo do të zbulohej nga qarku elektronik. Pas kësaj, flluska duhet të rigjenerohet në një pistë të veçantë regjistrimi.
Megjithatë, nëse memoria është e organizuar si një grup i njëpasnjëshëm, atëherë ajo do të ketë dy të meta të mëdha. Së pari, koha e hyrjes do të jetë shumë e gjatë. Së dyti, një defekt i vetëm në zinxhir do të çojë në mosfunksionimin e plotë të të gjithë pajisjes. Prandaj, ata bëjnë një memorie të organizuar në formën e një piste kryesore dhe shumë gjurmëve vartëse, siç tregohet në figurë.
Memorie flluskë me një gjurmë të vazhdueshme
Memorie flluskë me gjurmët master/slave
Një konfigurim i tillë memorie lejon jo vetëm të zvogëlojë shumë kohën e hyrjes, por gjithashtu lejon prodhimin e pajisjeve të memories që përmbajnë një numër të caktuar gjurmësh me defekt. Kontrolluesi i kujtesës duhet t'i marrë parasysh dhe t'i anashkalojë ato gjatë operacioneve të leximit/shkrimit.
Figura më poshtë tregon një seksion kryq të një "çipi" memorie flluskë.
Ju gjithashtu mund të lexoni për parimin e kujtesës së flluskave në [4, 5].
3. Intel 7110
Intel 7110 - modul i memories flluskë, MBM (memorie me flluskë magnetike) me një kapacitet prej 1 MB (1048576 bit). Është ai që përshkruhet në KDPV. 1 megabit është kapaciteti për ruajtjen e të dhënave të përdoruesit, duke marrë parasysh gjurmët e tepërta, kapaciteti i përgjithshëm është 1310720 bit. Pajisja përmban 320 pista (sythe) me një kapacitet prej 4096 bit secila, por vetëm 256 prej tyre përdoren për të dhënat e përdoruesit, pjesa tjetër është një rezervë për zëvendësimin e gjurmëve "të prishura" dhe për ruajtjen e kodit të tepërt të korrigjimit të gabimit. Pajisja ka një arkitekturë kryesore të ciklit të vogël. Informacioni rreth pjesëve aktive përmbahet në një pjesë të veçantë të nisjes (bootstrap loop). Në KDPV, mund të shihni kodin heksadecimal të printuar pikërisht në modul. Kjo është harta e gjurmëve "të prishura", 80 shifra heksadecimal përfaqësojnë 320 gjurmë të dhënash, ato aktive përfaqësohen me një bit të vetëm, ato joaktive me zero.
Dokumentacionin origjinal për modulin mund ta lexoni në [7].
Pajisja ka një kasë me një rregullim të dyfishtë të kunjave dhe është montuar pa saldim (në një prizë).
Struktura e modulit është paraqitur në figurë:
Vargu i memories është i ndarë në dy "gjysmë seksione" (gjysmë seksione), secila prej të cilave është e ndarë në dy "çerek" (quads), çdo tremujor ka 80 gjurmë skllavërie. Moduli përmban një pllakë me material magnetik të vendosur brenda dy mbështjelljeve ortogonale që krijojnë një fushë magnetike rrotulluese. Për ta bërë këtë, sinjalet aktuale të një forme trekëndore, të zhvendosur me 90 gradë në lidhje me njëra-tjetrën, aplikohen në mbështjellje. Montimi i pllakës dhe mbështjelljes vendoset midis magnetëve të përhershëm dhe vendoset në një mburojë magnetike që mbyll fluksin magnetik të krijuar nga magnetët e përhershëm dhe mbron pajisjen nga fushat magnetike të jashtme. Pllaka vendoset në një pjerrësi 2,5 gradë, e cila krijon një fushë të vogël zhvendosjeje përgjatë shpatit. Kjo fushë është e papërfillshme në krahasim me fushën e bobinave dhe nuk ndërhyn në lëvizjen e flluskave gjatë funksionimit të pajisjes, por i zhvendos flluskat në pozicione fikse në lidhje me elementët e përhershëm të lidhjes kur pajisja është e fikur. Komponenti i fortë pingul i magnetëve të përhershëm mbështet ekzistencën e fushave magnetike të flluskave.
Moduli përmban nyjet e mëposhtme:
- Gjurmët e kujtesës. Drejtpërsëdrejti ato gjurmë të elementeve të përhershme që mbajnë dhe drejtojnë flluskat.
- gjenerator 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 krijuara lëvizin përgjatë gjurmës së hyrjes. Flluskat zhvendosen në një nga 80 gjurmët e skllevërve.
- Pista e daljes dhe nyja e përsëritjes. Flluskat zbriten nga gjurmët e të dhënave pa i shkatërruar ato. Flluska ndahet në dy pjesë dhe njëra prej tyre shkon në shiritin e daljes.
- Detektor. Flluskat nga pista e daljes hyjnë në detektorin magnetorezistues.
- Po ngarkohet pista. Pista e nisjes përmban informacione për gjurmët aktive dhe joaktive të të dhënave.
Më poshtë do t'i shikojmë më në detaje këto nyje. Ju gjithashtu mund të lexoni përshkrimin e këtyre nyjeve në [6].
gjenerimi i flluskave
Për të gjeneruar një flluskë, në fillim të gjurmës hyrëse ka një përcjellës të përkulur në formën e një laku të vogël. Në të aplikohet një impuls aktual, i cili krijon një fushë magnetike në një zonë shumë të vogël më të fortë se fusha e magnetëve të përhershëm. Impulsi krijon një flluskë në këtë pikë, e cila mbetet e mbajtur përgjithmonë nga një fushë magnetike konstante dhe qarkullon përgjatë elementit të përhershëm nën veprimin e një fushe magnetike rrotulluese. Nëse na duhet të shkruajmë një njësi në memorie, ne aplikojmë një puls të shkurtër në lakun përcjellës dhe si rezultat, lindin dy flluska (tregohet si fara e ndarjes së Bubble në figurë). Njëra nga flluskat nxitohet nga fusha rrotulluese përgjatë gjurmës së permalloy, e dyta mbetet në vend dhe shpejt fiton madhësinë e saj origjinale. Më pas ai lëviz në një nga shiritat e skllevërve dhe ndërron vendet me flluskën që qarkullon në të. Ai, nga ana tjetër, arrin në fund të gjurmës së hyrjes dhe zhduket.
shkëmbimi i flluskave
Shkëmbimi i flluskave ndodh kur një impuls i rrymës drejtkëndëshe aplikohet në përcjellësin përkatës. Në këtë rast, flluska nuk ndahet në dy pjesë.
Leximi i të dhënave
Të dhënat dërgohen në pistën e daljes me replikim dhe vazhdojnë të qarkullojnë në gjurmën e saj pasi të lexohen. Kështu, kjo pajisje zbaton një metodë jo shkatërruese të leximit. Për t'u përsëritur, flluska drejtohet nën një element të zgjatur të përhershëm, nën të cilin shtrihet. Mbi të ka edhe një përcjellës në formën e një lak, nëse një impuls aktual aplikohet në lak, flluska do të ndahet në dy pjesë. Pulsi aktual përbëhet nga një seksion i shkurtër me rrymë të lartë për të ndarë flluskën në dy pjesë dhe një seksion më i gjatë me më pak rrymë për të drejtuar flluskën në rrugën e daljes.
Në fund të rrugës së daljes është Detektori i Bubble, një urë magnetorezistuese e bërë nga elementë të përhershëm të lidhjes që formojnë një qark të gjatë. Kur një flluskë magnetike bie nën një element të përhershëm, rezistenca e saj ndryshon dhe një ndryshim potencial prej disa milivolt shfaqet në daljen e urës. Forma e elementeve të permalloy zgjidhet në mënyrë që flluska të lëvizë përgjatë tyre, në fund godet një gomë speciale "roje" dhe zhduket.
Teprica
Pajisja përmban 320 këngë, secila me 4096 bit. Prej tyre, 272 janë aktive, 48 janë rezervë, joaktive.
Pjesa e nisjes (Boot Loop)
Pajisja përmban 320 gjurmë të dhënash, nga të cilat 256 janë të destinuara për ruajtjen e të dhënave të përdoruesit, pjesa tjetër mund të jetë me defekt ose mund të shërbejë si rezervë për të zëvendësuar ato me defekt. Një pjesë shtesë përmban informacione rreth përdorimit të gjurmëve të të dhënave, 12 bit për këngë. Kur sistemi ndizet, ai duhet të inicializohet. Gjatë procesit të inicializimit, kontrolluesi duhet të lexojë gjurmën e nisjes dhe të shkruajë informacion prej tij në një regjistër të veçantë të çipit të formatimit / sensorit aktual. Pastaj kontrolluesi do të përdorë vetëm gjurmët aktive, dhe ato joaktive do të shpërfillen dhe nuk do t'u shkruhet.
Magazina e të Dhënave - Struktura
Nga këndvështrimi i përdoruesit, të dhënat ruhen në 2048 faqe nga 512 bit secila. 256 bit të dhëna, 14 bit kod korrigjimi të gabimit dhe 2 bit të papërdorur ruhen në secilën gjysmë të pajisjes.
Korrigjimi i gabimit
Zbulimi dhe korrigjimi i gabimit mund të kryhet nga një çip sensor aktual, i cili përmban një dekoder kodi 14-bitësh që korrigjon një gabim të vetëm deri në 5 bit të gjatë (gabim shpërthimi) në çdo bllok prej 270 bitësh (përfshirë vetë kodin). Kodi shtohet në fund të çdo blloku 256-bitësh. Kodi i korrigjimit mund të përdoret ose të mos përdoret, me kërkesë të përdoruesit, verifikimi i kodit mund të aktivizohet ose çaktivizohet në kontrollues. Nëse nuk përdoret asnjë kod, të gjitha 270 bit mund të përdoren për të dhënat e përdoruesit.
Koha e hyrjes
Fusha magnetike rrotullohet me një frekuencë prej 50 kHz. Koha mesatare e hyrjes në bitin e parë të faqes së parë është 41 ms, që është gjysma e kohës që duhet për të përfunduar një cikël të plotë përmes pistave plus kohën që duhet për të kaluar nëpër gjurmën e daljes.
320 pista aktive dhe rezervë janë të ndara në katër pjesë nga 80 pista secila. Ky organizim redukton kohën e aksesit. Të katërtat trajtohen në dyshe: çdo çift katërshe përmban përkatësisht pjesë çift dhe tek të fjalës. Pajisja përmban katër gjurmë hyrëse me katër flluska fillestare dhe katër pista dalëse. Gjurmët e daljes përdorin dy detektorë, ato janë të organizuara në atë mënyrë që dy flluska nga dy pista nuk godasin kurrë një detektor në të njëjtën kohë. Kështu, katër rrjedhat e flluskave shumëfishohen dhe shndërrohen në rrjedha me dy bit dhe ruhen në regjistrat e çipit aktual të sensorit. Atje, përmbajtja e regjistrave përsëri multipleksohet dhe dërgohet te kontrolluesi përmes ndërfaqes serike.
Në pjesën e dytë të artikullit, ne do të hedhim një vështrim më të afërt në qarkun e kontrolluesit të kujtesës së flluskave.
4. Referencat
Autori gjeti në qoshet më të errëta të rrjetit dhe ruajti për ju shumë informacione të dobishme teknike mbi kujtesën në CMD, historinë e tij dhe aspekte të tjera të ngjashme:
1. - Dy kujtime të inxhinierit Bobek
2. - Dy kujtime të inxhinierit Bobek (pjesa 2)
3. - Kujtim flluskë
4. Përshtatja e kujtesës së flluskave magnetike në një mjedis standard mikrokompjuteri
5. - Texas Instruments TIB 0203 Bubble Memory
6. — Manuali i komponentëve të memories. Intel 1983.
7. 7110 Memorie flluskë 1 megabit
Burimi: www.habr.com