Picha kutoka kwa mkusanyiko wa mwandishi
1. Hadithi
Kumbukumbu ya Bubble, au kumbukumbu ya kikoa cha sumaku ya silinda, ni kumbukumbu isiyo na tete iliyotengenezwa katika Bell Labs mnamo 1967 na Andrew Bobeck. Utafiti umeonyesha kuwa vikoa vidogo vya sumaku ya silinda huunda katika filamu nyembamba za kioo-moja za feri na garnet wakati uga wa sumaku wenye nguvu za kutosha unapoelekezwa kwa uso wa filamu. Kwa kubadilisha uwanja wa sumaku, Bubbles hizi zinaweza kuhamishwa. Sifa hizi hufanya viputo vya sumaku kuwa vyema kwa ajili ya kujenga biti mfuatano, kama vile rejista ya zamu, ambapo kuwepo au kutokuwepo kwa kiputo katika nafasi fulani inamaanisha thamani ya biti ni sifuri au moja. Kipenyo cha kiputo ni sehemu ya kumi ya maikroni; chipu moja inaweza kuhifadhi maelfu ya biti za data. Kwa mfano, katika chemchemi ya 1977, Texas Instruments kwanza ilianzisha chip yenye uwezo wa bits 92304 kwenye soko. Kumbukumbu hii haina tete, na kuifanya iwe sawa na mkanda wa sumaku au diski, lakini kwa sababu ni ya hali dhabiti na haina sehemu zinazosonga, inaaminika zaidi kuliko mkanda au diski, hauitaji matengenezo, na ni ndogo zaidi na nyepesi. na inaweza kutumika katika vifaa vya kubebeka.
Mvumbuzi wa awali wa kumbukumbu ya Bubble, Andrew Bobek, alipendekeza toleo la "dimensional" la kumbukumbu, kwa namna ya thread ambayo ukanda mwembamba wa nyenzo za ferromagnetic hujeruhiwa. Aina hii ya kumbukumbu iliitwa "twistor", na hata ilitolewa kwa wingi, lakini hivi karibuni ilibadilishwa na toleo la "mbili-dimensional".
Unaweza kujijulisha na historia ya uundaji wa kumbukumbu ya Bubble katika [1-3].
2. Kanuni ya uendeshaji
Hapa naomba unisamehe, mimi si mwanafizikia, hivyo uwasilishaji utakuwa takriban sana.
Baadhi ya nyenzo (kama vile gadolinium gallium garnet) huwa na sumaku katika mwelekeo mmoja tu, na ikiwa uga wa sumaku usiobadilika utawekwa kwenye mhimili huo, maeneo yenye sumaku yataunda kitu kama viputo, kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini. Kila Bubble ina kipenyo cha mikroni chache tu.
Tuseme tuna filamu nyembamba, ya inchi 0,001, ya fuwele ya nyenzo kama hiyo, iliyowekwa kwenye isiyo ya sumaku, kwa mfano, glasi, substrate.
Yote ni kuhusu Bubbles za uchawi. Picha ya kushoto - hakuna shamba la sumaku, picha ya kulia - uwanja wa sumaku unaelekezwa kwa uso wa filamu.
Ikiwa muundo unatengenezwa juu ya uso wa filamu ya nyenzo hizo kutoka kwa nyenzo za magnetic, kwa mfano, permalloy, aloi ya chuma-nickel, basi Bubbles itakuwa magnetized kwa vipengele vya muundo huu. Kwa kawaida, mifumo ya T-umbo au V hutumiwa.
Bubble moja inaweza kuundwa na uwanja wa sumaku wa 100-200 oersted, ambayo hutumiwa perpendicular kwa filamu ya sumaku na kuundwa kwa sumaku ya kudumu, na uwanja wa magnetic unaozunguka unaoundwa na coil mbili katika maelekezo ya XY huruhusu vikoa vya Bubble kusonga. kutoka "kisiwa" cha sumaku hadi nyingine, kama hii inavyoonyeshwa kwenye takwimu. Baada ya kubadilisha mwelekeo wa shamba la sumaku mara nne, kikoa kitatoka kisiwa kimoja hadi jirani.
Yote hii huturuhusu kuzingatia kifaa cha DMD kama rejista ya zamu. Tukitengeneza viputo kwenye ncha moja ya rejista na kuzigundua upande mwingine, tunaweza kuzungusha muundo fulani wa viputo na kutumia mfumo kama kifaa cha kuhifadhi, kusoma na kuandika kwa nyakati mahususi.
Hii inasababisha faida na hasara za kumbukumbu kwenye MD ya digital: faida ni isiyo na tete (kwa muda mrefu kama shamba la perpendicular linaloundwa na sumaku za kudumu linatumika, Bubbles hazitapotea au kuondoka kutoka kwa nafasi zao), na hasara ni ndefu. wakati wa kufikia, kwa sababu Ili kufikia biti ya kiholela, unahitaji kusogeza rejista nzima ya mabadiliko hadi kwenye nafasi inayotakiwa, na kadiri inavyozidi kuwa ndefu, ndivyo mizunguko mingi inavyohitaji.
Muundo wa vipengele vya sumaku kwenye filamu ya sumaku ya CD.
Uundaji wa kikoa cha sumaku huitwa "nucleation" kwa Kiingereza, na inajumuisha kutumia mkondo wa milimita mia kadhaa kwenye vilima kwa muda wa ns 100, na kuunda uwanja wa sumaku unaoendana na filamu na kinyume na uwanja wa sumaku. sumaku ya kudumu. Hii inaunda "Bubble" ya sumaku - kikoa cha sumaku cha silinda kwenye filamu. Mchakato, kwa bahati mbaya, unategemea sana hali ya joto; operesheni ya kuandika inaweza kushindwa bila kuunda Bubble, au Bubbles kadhaa zinaweza kuunda.
Mbinu kadhaa hutumiwa kusoma data kutoka kwa filamu.
Njia moja, usomaji usio na uharibifu, ni kugundua uwanja dhaifu wa sumaku wa kikoa cha silinda kwa kutumia sensor ya magnetoresistive.
Njia ya pili ni kusoma kwa uharibifu. Bubble huhamishiwa kwenye wimbo maalum wa kizazi/ugunduzi, ambapo Bubble huharibiwa na magnetizing nyenzo katika mwelekeo wa mbele. Ikiwa nyenzo zilikuwa na magnetized kwa mwelekeo kinyume, yaani, Bubble ilikuwapo, hii itasababisha sasa zaidi katika coil na hii inagunduliwa na mzunguko wa umeme. Baada ya hayo, Bubble lazima itolewe tena kwenye wimbo maalum wa kurekodi.
Walakini, ikiwa kumbukumbu imepangwa kama safu moja inayoendelea, basi itakuwa na shida mbili kubwa. Kwanza, muda wa kufikia utakuwa mrefu sana. Pili, kasoro moja kwenye mnyororo itasababisha kutofanya kazi kabisa kwa kifaa kizima. Kwa hivyo, hufanya kumbukumbu iliyoandaliwa kwa njia ya wimbo mmoja kuu na nyimbo nyingi za watumwa, kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu.
Kumbukumbu ya viputo yenye wimbo mmoja unaoendelea
Kumbukumbu ya viputo yenye nyimbo bora/mtumwa
Usanidi huu wa kumbukumbu huruhusu tu kupunguza sana muda wa kufikia, lakini pia hufanya iwezekanavyo kuzalisha vifaa vya kumbukumbu vyenye idadi fulani ya nyimbo zenye kasoro. Mdhibiti wa kumbukumbu lazima azingatie na kuzipita wakati wa shughuli za kusoma / kuandika.
Picha hapa chini inaonyesha sehemu ya "chip" ya kumbukumbu ya Bubble.
Unaweza pia kusoma kuhusu kanuni ya uendeshaji wa kumbukumbu ya Bubble katika [4, 5].
3. Intel 7110
Intel 7110 - moduli ya kumbukumbu ya Bubble, MBM (kumbukumbu ya magnetic-bubble) yenye uwezo wa 1 MB (1048576 bits). Ni yeye anayeonyeshwa kwenye KDPV. Megabiti 1 ni uwezo wa kuhifadhi data ya mtumiaji; kwa kuzingatia nyimbo zisizohitajika, jumla ya uwezo ni biti 1310720. Kifaa kina nyimbo 320 zenye umbo la kitanzi (loops) zenye uwezo wa bits 4096 kila moja, lakini 256 tu kati yao hutumiwa kwa data ya mtumiaji, iliyobaki ni hifadhi ya kuchukua nafasi ya nyimbo "zilizovunjika" na kuhifadhi msimbo wa kusahihisha makosa. Kifaa kina usanifu wa "kitanzi kikuu cha wimbo-ndogo". Taarifa kuhusu nyimbo zinazoendelea zimo katika kitanzi tofauti cha bootstrap. Kwenye KDPV unaweza kuona msimbo wa hexadecimal uliochapishwa moja kwa moja kwenye moduli. Hii ni ramani ya nyimbo "zilizovunjika", tarakimu 80 za heksadesimali zinawakilisha nyimbo 320 za data, zinazotumika zinawakilishwa na biti moja, zisizofanya kazi zinawakilishwa na sifuri kidogo.
Unaweza kusoma hati asili za moduli katika [7].
Kifaa kina nyumba iliyo na mpangilio wa pini ya safu mbili na imewekwa bila soldering (ndani ya tundu).
Muundo wa moduli unaonyeshwa kwenye takwimu:
Safu ya kumbukumbu imegawanywa katika "sehemu za nusu", ambayo kila moja imegawanywa katika "quads" mbili, kila robo ina nyimbo 80 za watumwa. Moduli ina sahani iliyo na nyenzo ya sumaku iliyo ndani ya vilima viwili vya orthogonal ambavyo huunda uwanja wa sumaku unaozunguka. Kwa kufanya hivyo, ishara za sasa za umbo la triangular hutolewa kwa windings, kubadilishwa na digrii 90 kuhusiana na kila mmoja. Mkutano wa sahani na vilima huwekwa kati ya sumaku za kudumu na kuwekwa kwenye ngao ya sumaku, ambayo hufunga flux ya sumaku iliyoundwa na sumaku za kudumu na hulinda kifaa kutoka kwa uwanja wa sumaku wa nje. Sahani imeinama kwa digrii 2,5, ambayo huunda uwanja mdogo wa kuhamishwa kando ya tilt. Uga huu hauchukuliwi ikilinganishwa na uga wa koili, na hauingilii na usogeaji wa viputo wakati kifaa kinafanya kazi, lakini husogeza viputo kwenye nafasi zisizobadilika kulingana na vipengele vya permalloy wakati kifaa kimezimwa. Sehemu ya nguvu ya perpendicular ya sumaku za kudumu inasaidia kuwepo kwa vikoa vya sumaku vya Bubble.
Moduli ina nodi zifuatazo:
- Nyimbo za kukumbukwa. Moja kwa moja nyimbo hizo za vipengele vya permalloy vinavyoshikilia na kuelekeza viputo.
- Jenereta ya kuiga. Hutumika kwa ajili ya kurudiwa kwa vesicle, ambayo iko mara kwa mara kwenye tovuti ya kizazi.
- Wimbo wa pembejeo na nodi za kubadilishana. Viputo vilivyotengenezwa husogea kando ya wimbo wa kuingiza sauti. Mapovu huhamishwa hadi kwenye mojawapo ya nyimbo 80 za watumwa.
- Wimbo wa pato na nodi ya urudufishaji. Viputo hutolewa kutoka kwa nyimbo za data bila kuziharibu. Bubble imegawanywa katika sehemu mbili, na moja yao hutumwa kwa wimbo wa pato.
- Kichunguzi. Viputo kutoka kwa wimbo wa pato huingia kwenye kigunduzi cha magnetoresistive.
- Wimbo wa Boot. Wimbo wa kuwasha una taarifa kuhusu nyimbo zinazotumika na zisizotumika.
Hapo chini tutaangalia nodi hizi kwa undani zaidi. Unaweza pia kusoma maelezo ya nodi hizi katika [6].
Kizazi cha Bubble
Ili kutengeneza Bubble, mwanzoni kabisa mwa wimbo wa pembejeo kuna kondakta aliyeinama kwenye kitanzi kidogo. Pulse ya sasa hutolewa kwake, ambayo huunda shamba la sumaku katika eneo ndogo sana lenye nguvu kuliko uwanja wa sumaku za kudumu. Pulse huunda Bubble katika hatua hii, ambayo inabakia kudumu, inayoungwa mkono na shamba la sumaku la mara kwa mara, na huzunguka kando ya kipengele cha permalloy chini ya ushawishi wa shamba la magnetic inayozunguka. Ikiwa tunahitaji kuandika kitengo kwenye kumbukumbu, tunatumia pigo fupi kwenye kitanzi kinachoendesha, na kwa sababu hiyo, Bubbles mbili huzaliwa (katika takwimu iliyoonyeshwa kama mbegu iliyogawanyika ya Bubble). Moja ya Bubbles hukimbia kwenye uwanja unaozunguka kando ya wimbo wa permalloy, pili inabaki mahali na haraka hupata ukubwa wake wa awali. Kisha huhamia kwenye mojawapo ya nyimbo za watumwa, na kubadilisha mahali na kiputo kinachozunguka ndani yake. Kwa upande wake, hufikia mwisho wa wimbo wa pembejeo na kutoweka.
Kubadilishana kwa Bubble
Kubadilishana kwa Bubble hutokea wakati pigo la sasa la mstatili linatumiwa kwa kondakta sambamba. Katika kesi hii, Bubble haigawanyika katika sehemu mbili.
Kusoma data
Data hutumwa kwa wimbo wa matokeo kwa kuiiga, na inaendelea kuzunguka katika wimbo wake baada ya kusomwa. Kwa hivyo, kifaa hiki kinatumia njia isiyo ya uharibifu ya kusoma. Kwa kurudia, Bubble inaongozwa chini ya kipengee kilichoinuliwa cha permalloy, ambacho hunyoosha. Pia kuna kondakta wa umbo la kitanzi juu; ikiwa mpigo wa sasa unatumika kwenye kitanzi, Bubble itagawanyika katika sehemu mbili. Mapigo ya sasa yanajumuisha sehemu fupi ya mkondo wa juu ili kugawanya kiputo katika sehemu mbili, na sehemu ndefu ya mkondo wa chini ili kuelekeza kiputo kwenye wimbo wa kutoa.
Mwishoni mwa wimbo wa pato ni detector ya Bubble, daraja la magnetoresistive linaloundwa na vipengele vya permalloy vinavyotengeneza mzunguko mrefu. Wakati Bubble ya magnetic iko chini ya kipengele cha permalloy, upinzani wake hubadilika, na tofauti ya uwezo wa millivolts kadhaa inaonekana kwenye pato la daraja. Sura ya vipengele vya permalloy huchaguliwa ili Bubble itembee pamoja nao, mwishoni hupiga tairi maalum ya "usalama" na kutoweka.
Upungufu
Kifaa kina nyimbo 320, kila bits 4096. Kati ya hizi, 272 ziko hai, 48 ni za akiba, hazifanyi kazi.
Kitanzi cha Boot
Kifaa kina nyimbo 320 za data, ambazo 256 zimekusudiwa kuhifadhi data ya mtumiaji, zilizosalia zinaweza kuwa na hitilafu au zinaweza kutumika kama vipuri vya kubadilisha zile zenye kasoro. Wimbo mmoja wa ziada una taarifa kuhusu matumizi ya nyimbo za data, biti 12 kwa kila wimbo. Wakati nguvu inatumiwa kwenye mfumo, lazima ianzishwe. Wakati wa mchakato wa uanzishaji, mtawala lazima asome wimbo wa boot na kuandika habari kutoka kwake kwa rejista maalum ya chip / sensor ya sasa ya umbizo. Kisha kidhibiti kitatumia nyimbo zinazotumika pekee, na zisizotumika zitapuuzwa na hakuna rekodi itakayofanywa kwao.
Ghala la Data - Muundo
Kwa mtazamo wa mtumiaji, data huhifadhiwa katika kurasa 2048 za biti 512 kila moja. Biti 256 za data, biti 14 za msimbo wa kusahihisha makosa na biti 2 ambazo hazijatumiwa huhifadhiwa katika kila nusu ya kifaa.
Marekebisho ya Hitilafu
Ugunduzi na urekebishaji wa hitilafu unaweza kufanywa na chipu ya sasa ya kihisi, ambayo ina avkodare ya msimbo ya 14-bit ambayo hurekebisha hitilafu moja ya hadi biti 5 kwa urefu (hitilafu ya kupasuka) katika kila kizuizi cha biti 270 (ikiwa ni pamoja na msimbo yenyewe). Nambari hiyo imeongezwa hadi mwisho wa kila kizuizi cha 256-bit. Nambari ya kusahihisha inaweza kutumika au isitumike, kwa hiari ya mtumiaji, ukaguzi wa msimbo unaweza kuwashwa au kuzimwa kwenye kidhibiti. Ikiwa hakuna msimbo unaotumiwa, biti zote 270 zinaweza kutumika kwa data ya mtumiaji.
Muda wa kufikia
Sehemu ya magnetic inazunguka kwa mzunguko wa 50 kHz. Muda wa wastani wa kufikia sehemu ya kwanza ya ukurasa wa kwanza ni 41 ms, ambayo ni nusu ya muda unaohitajika ili kukamilisha mzunguko kamili kupitia wimbo pamoja na muda unaochukua ili kukamilisha wimbo wa kutoa.
Nyimbo 320 zinazotumika na za ziada zimegawanywa katika sehemu nne za nyimbo 80 kila moja. Shirika hili linapunguza muda wa ufikiaji. Robo ni kushughulikiwa kwa jozi: kila jozi ya robo ina bits hata na isiyo ya kawaida ya neno, kwa mtiririko huo. Kifaa kina nyimbo nne za ingizo zilizo na viputo vinne vya awali, na nyimbo nne za towe. Nyimbo za pato hutumia detectors mbili, zimepangwa kwa namna ambayo detector moja haipati kamwe Bubbles mbili kutoka kwa nyimbo mbili kwa wakati mmoja. Kwa hivyo, vijito vinne vya Bubble vinazidishwa na kubadilishwa kuwa vijito viwili na kuhifadhiwa kwenye rejista za chip ya sasa ya sensorer. Huko, yaliyomo kwenye rejista yanazidishwa tena na kutumwa kwa mtawala kupitia kiolesura cha serial.
Katika sehemu ya pili ya makala tutaangalia kwa karibu mzunguko wa mtawala wa kumbukumbu ya Bubble.
4. Marejeleo
Mwandishi alipata katika pembe nyeusi zaidi za mtandao na akakuhifadhia habari nyingi muhimu za kiufundi kwenye kumbukumbu kwenye DMD, historia yake na mambo mengine yanayohusiana:
1. Kumbukumbu mbili za mhandisi Bobek
2. Kumbukumbu mbili za mhandisi Bobek (sehemu ya 2)
3. - kumbukumbu ya Bubble
4. Urekebishaji wa Kumbukumbu ya Kiputo cha Sumaku katika Mazingira ya Kawaida ya Kompyuta ndogo
5. - Texas Hati TIB 0203 Bubble Kumbukumbu
6. - Kitabu cha Vipengele vya Kumbukumbu. Intel 1983.
7. 7110 Kumbukumbu ya Kiputo cha Megabit 1
Chanzo: mapenzi.com