Акс аз мачмуаи муаллиф
1. Таърих
Хотираи ҳубобӣ ё хотираи домени магнитии силиндрӣ як хотираи идоранашаванда аст, ки дар Bell Labs дар соли 1967 аз ҷониби Эндрю Бобек таҳия шудааст. Тадкикхо нишон доданд, ки дар плёнкахои тунуки монокристалии ферритхо ва гранатхо доменхои магнитии хурди цилиндршакл хангоми ба сатхи плёнка перпендикуляр равона кардани майдони магнитии ба кадри кифоя ба вучуд меоянд. Бо тағир додани майдони магнитӣ, ин футурҳоро метавон ҳаракат кард. Чунин хосиятҳо футурҳои магнитиро барои сохтани анбори силсилавии битҳо, ба монанди реестри гузариш, ки дар он мавҷудият ё набудани ҳубоб дар мавқеи муайян арзиши сифр ё як битро нишон медиҳад, беҳтарин месозад. Диаметри ҳубоб даҳяки микрон аст ва як чип метавонад ҳазорҳо бит маълумотро нигоҳ дорад. Ҳамин тавр, масалан, дар баҳори соли 1977, Texas Instruments бори аввал чипи дорои иқтидори 92304 битро ба бозор пешниҳод кард. Ин хотира идоранашаванда аст ва онро ба лентаи магнитӣ ё диск монанд мекунад, аммо азбаски он дар ҳолати сахт аст ва қисмҳои ҳаракаткунанда надорад, он нисбат ба лента ё диск боэътимодтар аст, нигоҳдорӣ талаб намекунад ва хеле хурдтар ва сабуктар аст. , ва дар дастгоххои сайёр истифода бурдан мумкин аст.
Дар аввал ихтироъкори хотираи ҳубобӣ Эндрю Бобек варианти "якченака"-и хотираро пешниҳод кард, ки дар шакли риштае дар атрофи он рахи тунуки маводи ферромагнитӣ печонида шудааст. Чунин хотираро хотираи "твистор" меномиданд ва ҳатто ба таври оммавӣ истеҳсол мешуданд, аммо ба зудӣ бо нусхаи "дученака" иваз карда шуданд.
Шумо метавонед дар бораи таърихи пайдоиши хотираи ҳубобӣ дар [1-3] хонед.
2. Принсипи фаъолият
Дар ин ҷо ман аз шумо хоҳиш мекунам, ки маро бубахшед, ман физик нестам, бинобар ин муаррифӣ хеле тахминӣ хоҳад буд.
Баъзе маводҳо (масалан, гранати галлий гадолиниум) дорои хосияти танҳо дар як самт магнитизатсия мешаванд ва агар дар ин меҳвар майдони магнитии доимӣ ҷорӣ карда шавад, минтақаҳои магнитӣ чизе монанди футурро ташкил медиҳанд, ки дар расми зер нишон дода шудааст. Ҳар як ҳубобча ҳамагӣ чанд микрон аст.
Фарз мекунем, ки мо як қабати тунуки 0,001 дюймаи кристаллӣ дорем, ки ин гуна мавод дар рӯи магнитӣ, ба монанди шиша, субстрат ҷойгир карда шудааст.
Ин ҳама дар бораи футурҳои ҷодугарӣ аст. Тасвири чап — майдони магнитй вучуд надорад, расми дар тарафи рост — майдони магнитй ба сатхи плёнка перпендикуляр нигаронида шудааст.
Агар дар сатхи плёнкаи ин гуна материал аз материали магнитй, масалан, пермаллой, хӯлаи оҳану никелӣ нақш ба вуҷуд омада бошад, он гоҳ футурҳо ба элементҳои ин нақш магнитӣ мешаванд. Одатан, намунаҳо дар шакли унсурҳои T-шакл ё V-шакл истифода мешаванд.
Як ҳубобчаи ягона метавонад тавассути майдони магнитии 100-200 эрст, ки ба плёнкаи магнитӣ перпендикуляр татбиқ карда мешавад ва тавассути магнити доимӣ ба вуҷуд меояд ва майдони магнитии даврзананда, ки аз ду печ дар самтҳои XY ба вуҷуд омадааст, ба шумо имкон медиҳад, ки ҳаракат кунед. доменҳои ҳубобӣ аз як "ҷазираи" магнитӣ ба дигараш, монанди ин дар расм нишон дода шудааст. Пас аз чор маротиба тағир додани самти майдони магнитӣ, домен аз як ҷазира ба ҷазираи дигар мегузарад.
Ҳамаи ин ба мо имкон медиҳад, ки дастгоҳи CMD-ро ҳамчун регистри смена баррасӣ кунем. Агар мо дар як канори регистр ҳубобчаҳоро ташкил кунем ва дар тарафи дигар онҳоро ошкор кунем, он гоҳ мо метавонем як шакли муайяни ҳубобҳоро дар гирду атрофи худ вазад ва системаро ҳамчун дастгоҳи хотира, хондан ва навиштани битҳо дар вақтҳои муайян истифода барем.
Аз ин ҷо афзалиятҳо ва нуқсонҳои хотираи CMD-ро пайгирӣ кунед: бартарият мустақилияти энергетикӣ аст (то даме ки майдони перпендикулярии магнитҳои доимӣ ба кор бурда мешавад, футурҳо дар ҳеҷ ҷо нопадид намешаванд ва аз мавқеи худ ҳаракат намекунанд) ва нуқсони он аст вақти дастрасии дароз, зеро барои дастрасӣ ба бит худсарона, ба шумо лозим аст, ки тамоми реестри гузаришро ба мавқеъи дилхоҳ ҳаракат кунед ва ҳар қадар дарозтар бошад, ҳамон қадар давраҳои бештар талаб карда мешаванд.
Намунаи элементҳои магнитӣ дар филми магнитии CMD.
Эҷоди домени магнитиро ба забони англисӣ "nucleation" меноманд ва аз он иборат аст, ки ҷараёни чандсад миллиампер ба печ дар тӯли тақрибан 100 нс ҷорӣ мешавад ва майдони магнитӣ ба вуҷуд меояд, ки ба он перпендикуляр аст. филм ва муқобили майдони магнити доимӣ. Ин «ҳубоб»-и магнитиро ба вуҷуд меорад - домени магнитии силиндрӣ дар филм. Ин раванд, мутаассифона, аз ҳарорат хеле вобаста аст, имкон дорад, ки амалиёти навиштан бидуни ташаккули ҳубобӣ ё ба вуҷуд омадани ҳубобҳои сершумор ноком шавад.
Якчанд усулҳо барои хондани маълумот аз филм истифода мешаванд.
Яке аз роҳҳо, хониши вайроннашаванда ин муайян кардани майдони магнитии заифи домени силиндрӣ бо истифода аз сенсори магнитӣ мебошад.
Роҳи дуюм хониши харобиовар аст. Ҳубоб ба як роҳи махсуси тавлид / ошкор равона карда мешавад, ки дар он ҳубобӣ тавассути магнитизатсияи пешакии мавод нобуд карда мешавад. Агар мавод баръакс магнитизатсия карда мешуд, яъне ҳубобча мавҷуд буд, ин боиси ҷараёнҳои бештар дар ғалтак мегардад ва ин тавассути схемаи электронӣ муайян карда мешавад. Баъд аз ин, ҳубобӣ бояд дар хати махсуси сабт дубора тавлид карда шавад.
Аммо, агар хотира ҳамчун як массиви ҳамбаста ташкил карда шавад, он гоҳ он ду камбудии калон дорад. Аввалан, вақти дастрасӣ хеле тӯлонӣ хоҳад буд. Дуюм, як нуқсон дар занҷир ба пурра корношоямии тамоми дастгоҳ оварда мерасонад. Аз ин рӯ, онҳо хотираро дар шакли як суруди асосӣ ва бисёр роҳҳои тобеъ ташкил медиҳанд, тавре ки дар расм нишон дода шудааст.
Хотираи ҳубобӣ бо як суруди доимӣ
Хотираи ҳубобӣ бо роҳҳои усто/ғулом
Чунин конфигуратсияи хотира на танҳо имкон медиҳад, ки вақти дастрасӣ хеле кам карда шавад, балки инчунин имкон медиҳад, ки дастгоҳҳои хотираи дорои шумораи муайяни трекҳои ноқис бошанд. Контроллери хотира бояд онҳоро ба инобат гирад ва ҳангоми амалиёти хондан/навишт онҳоро давр занад.
Дар расми зер бахше аз хотираи ҳубобӣ "чип" нишон дода шудааст.
Шумо инчунин метавонед дар бораи принсипи хотираи ҳубобӣ дар [4, 5] хонед.
3. Intel 7110
Intel 7110 - модули хотираи ҳубобӣ, MBM (хотираи магнитӣ-ҳубобӣ) бо иқтидори 1 МБ (1048576 бит). Маҳз ӯ дар KDPV тасвир шудааст. 1 мегабит иқтидори нигоҳдории маълумоти корбар аст, бо назардошти трекҳои зиёдатӣ, иқтидори умумии 1310720 бит мебошад. Дастгоҳ дорои 320 треки ҳалқадор (халқа) бо иқтидори ҳар яки 4096 бит мебошад, аммо танҳо 256-тои онҳо барои маълумоти корбар истифода мешаванд, боқимонда захира барои иваз кардани трекҳои "шикаста" ва барои нигоҳ доштани рамзи ислоҳи хатогиҳои зиёдатӣ мебошад. Дастгоҳ дорои меъмории калони ҳалқаи хурд мебошад. Маълумот дар бораи трекҳои фаъол дар як треки алоҳидаи пурборкунанда мавҷуд аст (халқи bootstrap). Дар KDPV, шумо метавонед рамзи шонздаҳӣ дар рости модул чопшударо бинед. Ин харитаи трекҳои "шикаста" аст, 80 рақами шонздаҳӣ 320 треки маълумотро ифода мекунанд, фаъолҳо бо як бит, ғайрифаъол бо сифр.
Шумо метавонед ҳуҷҷатҳои аслии модулро дар [7] хонед.
Дастгоҳ дорои корпуси ҷойгиршавии дуқатор пинҳо буда, бе кафшер (дар розетка) васл карда мешавад.
Сохтори модул дар расм нишон дода шудааст:
Массиви хотира ба ду "ним бахш" (ним қисмҳо) тақсим шудааст, ки ҳар яки онҳо ба ду "чоряк" (чоргона) тақсим карда шудаанд, ки ҳар як семоҳа 80 треки ғулом дорад. Модул дорои як лавҳаи дорои маводи магнитӣ дар дохили ду печи ортогоналӣ ҷойгир аст, ки майдони магнитии гардишро ба вуҷуд меорад. Барои ин ба печҳо сигналҳои ҷории шакли секунҷа, ки нисбат ба ҳамдигар 90 дараҷа ҷойгир шудаанд, дода мешаванд. Ҷамъоварии табақ ва печҳо дар байни магнитҳои доимӣ ҷойгир карда шуда, дар як сипари магнитӣ ҷойгир карда мешавад, ки ҷараёни магнитиро, ки магнитҳои доимӣ тавлид мекунанд, маҳкам мекунад ва дастгоҳро аз майдонҳои магнитии беруна муҳофизат мекунад. Плита дар нишебии 2,5 дараҷа гузошта шудааст, ки дар баробари нишеб майдони хурди ҷобаҷокуниро ба вуҷуд меорад. Ин майдон нисбат ба майдони печхо ночиз аст ва дар вакти кори дастгох ба харакати пуфакхо халал намерасонад, балки хангоми хомуш кардани дастгох пуфакхоро нисбат ба элементхои пермаллой ба мавкеъхои мукарраршуда мегузаронад. Ҷузъи қавии перпендикулярии магнитҳои доимӣ мавҷудияти доменҳои магнитии ҳубобро дастгирӣ мекунад.
Модул гиреҳҳои зеринро дар бар мегирад:
- Роҳҳои хотира. Бевосита он роҳҳои унсурҳои permalloy, ки нигоҳ доред ва ҳидоят футури.
- генератори такрорӣ. Барои такрори ҳубобӣ, ки ҳамеша дар ҷои насл мавҷуд аст, хидмат мекунад.
- Гиреҳҳои вуруд ва мубодила. Ҳубобҳои тавлидшуда дар хати вуруд ҳаракат мекунанд. Ҳубобҳо ба яке аз 80 роҳи ғулом интиқол дода мешаванд.
- Пайгирии баромад ва гиреҳи такрорӣ. Ҳубобҳо аз трекҳои маълумот бидуни нобуд кардани онҳо хориҷ карда мешаванд. Ҳубоб ба ду қисм тақсим мешавад ва яке аз онҳо ба роҳи баромад меравад.
- Детектор. Ҳубобҳо аз роҳи баромад ба детектори магнитофонӣ дохил мешаванд.
- Боркунии трек. Роҳи пурборкунанда дорои маълумот дар бораи трекҳои маълумотҳои фаъол ва ғайрифаъол мебошад.
Дар зер мо ин гиреҳҳоро муфассалтар дида мебароем. Шумо инчунин метавонед тавсифи ин гиреҳҳоро дар [6] хонед.
насли ҳубобӣ
Барои тавлиди ҳубобӣ, дар ибтидои хати воридот барандаи дар шакли ҳалқаи ночиз хамшуда мавҷуд аст. Ба он импулси љараён дода мешавад, ки дар майдони хеле хурд аз майдони магнитњои доимї пурќувваттар майдони магнитиро ба вуљуд меорад. Импульс дар ин нуқта ҳубобчаеро ба вуҷуд меорад, ки дар зери таъсири майдони магнитии доимӣ нигоҳ дошта мешавад ва дар зери таъсири майдони магнитии даврзананда дар баробари элементи доимӣ давр мезанад. Агар ба мо лозим ояд, ки воҳидро ба хотира нависем, мо ба ҳалқаи гузаронанда як импулси кӯтоҳро меандозем ва дар натиҷа ду футур ба вуҷуд меояд (дар расм ҳамчун тухми тақсимшудаи Bubble нишон дода шудааст). Яке аз футурчаҳо бо майдони гардиш дар қад-қади хати пермаллой мешитобанд, дуюмаш дар ҷои худ мемонад ва зуд андозаи аслии худро мегирад. Он гоҳ ба яке аз роҳҳои ғуломӣ ҳаракат мекунад ва ҷойҳоро бо ҳубобчае, ки дар он давр мезанад, иваз мекунад. Он, дар навбати худ, ба охири суруди воридотӣ мерасад ва нопадид мешавад.
мубодилаи ҳубобӣ
Мубодилаи ҳубобӣ вақте ба амал меояд, ки ба барандаи мувофиқ импулси чоркунҷаи росткунҷа дода мешавад. Дар ин ҳолат, ҳубоб ба ду қисм тақсим намешавад.
Хониши маълумот
Маълумот бо роҳи такрорӣ ба роҳи баромад фиристода мешавад ва пас аз хондан дар роҳи худ гардишро идома медиҳад. Хамин тавр, ин дастгох усули вайроннашавандаи хонишро ба амал мебарорад. Барои такрор кардан, ҳубобӣ дар зери як унсури дарозшудаи пермаллой, ки дар зери он дароз карда мешавад, роҳнамоӣ карда мешавад. Дар боло ноқил дар шакли ҳалқа низ мавҷуд аст, ки агар ба ҳалқа набзи ҷорӣ ворид шавад, ҳубоб ба ду қисм тақсим мешавад. Набзи ҷорӣ аз як қисмати кӯтоҳ бо ҷараёни баланд барои ба ду қисм тақсим кардани ҳубоб ва қисмати дарозтар бо ҷараёни камтар барои равона кардани ҳубоб ба роҳи баромад иборат аст.
Дар охири роҳи баромад як детектори ҳубобӣ аст, як пули магнитӣ, ки аз унсурҳои пермаллой сохта шудааст, як занҷири дарозро ташкил медиҳад. Вақте ки ҳубобчаи магнитӣ ба зери элементи доимӣ меафтад, муқовимати он тағир меёбад ва дар баромади пул фарқияти потенсиалии якчанд милливольт пайдо мешавад. Шакли элементҳои пермаллой тавре интихоб карда мешавад, ки ҳубоб дар баробари онҳо ҳаракат кунад, дар охир ба шинаи махсуси «муҳофизатӣ» бархӯрда, нопадид шавад.
Зиёдшавӣ
Дастгоҳ аз 320 трек иборат аст, ки ҳар яки он 4096 бит дорад. Аз ин 272-тоаш фаъол, 48-тоаш эҳтиётӣ, ғайрифаъол.
Роҳи пурборкунӣ (Loop Boot)
Дастгоҳ 320 треки маълумотро дар бар мегирад, ки 256-тои онҳо барои нигоҳ доштани маълумоти корбар пешбинӣ шудаанд, боқимондаҳо метавонанд ноқис бошанд ё метавонанд ҳамчун қисмҳои эҳтиётӣ иваз карда шаванд. Як суруди иловагӣ дорои маълумот дар бораи истифодаи трекҳои маълумот, 12 бит дар як трек. Вақте ки система ба кор андохта мешавад, он бояд оғоз карда шавад. Дар ҷараёни оғозёбӣ, контроллер бояд треки боркуниро хонад ва аз он ба реестри махсуси чипи форматкунӣ / сенсори ҷорӣ маълумот нависад. Он гоҳ контроллер танҳо трекҳои фаъолро истифода мебарад ва роҳҳои ғайрифаъол сарфи назар карда мешаванд ва ба онҳо навишта намешаванд.
Анбори додаҳо - Сохтор
Аз нуқтаи назари корбар маълумот дар 2048 саҳифаи 512 бит нигоҳ дошта мешавад. Дар ҳар як нимаи дастгоҳ 256 байт маълумот, 14 бит коди ислоҳи хато ва 2 бит истифоданашуда нигоҳ дошта мешаванд.
Ислоҳи хато
Муайян ва ислоҳи хатогиҳоро тавассути чипи сенсори ҷорӣ иҷро кардан мумкин аст, ки дорои декодери коди 14-бит мебошад, ки як хатои ягонаро то 5 бит (хатои таркиш) дар ҳар як блоки 270 бит (аз ҷумла худи код) ислоҳ мекунад. Рамз ба охири ҳар як блоки 256-бит замима карда мешавад. Рамзи ислоҳ метавонад истифода шавад ё истифода нашавад, бо дархости корбар, санҷиши кодро дар контроллер фаъол ё хомӯш кардан мумкин аст. Агар ягон код истифода нашавад, ҳама 270 битро барои маълумоти корбар истифода бурдан мумкин аст.
Вақти дастрасӣ
Майдони магнитӣ бо басомади 50 кГц давр мезанад. Вақти миёнаи дастрасӣ ба битҳои аввали саҳифаи аввал 41 мс аст, ки ин нисфи вақт барои анҷом додани як давраи пурра тавассути трек ва илова бар он вақт барои гузаштан аз роҳи баромад лозим аст.
320 пайроҳаи фаъол ва эҳтиётӣ ба чаҳор қисм аз 80 роҳ тақсим шудаанд. Ин ташкилот вақти дастрасиро кам мекунад. Чорякҳо ба ҷуфтҳо муроҷиат мекунанд: ҳар як ҷуфт чорякҳо мутаносибан битҳои ҷуфт ва тоқи калимаро дар бар мегиранд. Дастгоҳ дорои чаҳор хати вурудӣ бо чор футури ибтидоӣ ва чор роҳи баромад мебошад. Роҳҳои баромад ду детекторро истифода мебаранд, онҳо тавре ташкил карда шудаанд, ки ду футур аз ду трек ҳеҷ гоҳ дар як вақт ба як детектор намезананд. Ҳамин тариқ, чор ҷараёнҳои ҳубобӣ мултиплекс карда шуда, ба ду ҷараёнҳои бит табдил меёбанд ва дар регистрҳои чипи сенсори ҷорӣ нигоҳ дошта мешаванд. Дар он ҷо мундариҷаи регистрҳо дубора мултиплекс карда мешаванд ва тавассути интерфейси силсилавӣ ба контроллер фиристода мешаванд.
Дар қисми дуюми мақола мо ба схемаи контролери хотираи ҳубобӣ бодиққат назар хоҳем кард.
4. Иқтибосҳо
Муаллиф дар ториктарин гӯшаҳои шабака пайдо кард ва барои шумо бисёр маълумоти муфиди техникиро дар бораи хотираи CMD, таърихи он ва дигар ҷанбаҳои марбута захира кард:
1. — Ду хотираи инженер Бобек
2. - Ду хотираи муҳандис Бобек (қисми 2)
3. - Хотираи ҳубобӣ
4. Мутобиқсозии хотираи ҳубоби магнитӣ дар муҳити стандартии микрокомпьютер
5. - Техас асбобҳои TIB 0203 хотираи ҳубобӣ
6. - Дастур оид ба ҷузъҳои хотира. Intel 1983.
7. 7110 1-Мегабит хотираи ҳубобӣ
Манбаъ: will.com