Muallif kolleksiyasidan olingan surat
1. Tarix
Bubble xotirasi yoki silindrsimon magnit domen xotirasi 1967 yilda Endryu Bobek tomonidan Bell Labsda ishlab chiqilgan doimiy xotiradir. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, etarlicha kuchli magnit maydon plyonka yuzasiga perpendikulyar yo'naltirilganda, ferritlar va granatlarning bir kristalli yupqa plyonkalarida kichik silindrsimon magnit domenlar hosil bo'ladi. Magnit maydonni o'zgartirib, bu pufakchalarni ko'chirish mumkin. Ushbu xususiyatlar magnit pufakchalarni ketma-ket bit do'konini yaratish uchun ideal qiladi, masalan, siljish registrida, ma'lum bir pozitsiyada pufakning mavjudligi yoki yo'qligi bitning qiymati nolga teng yoki bir ekanligini anglatadi. Pufakning diametri mikronning o'ndan bir qismidir; bitta chip minglab bit ma'lumotlarni saqlashi mumkin. Misol uchun, 1977 yil bahorida Texas Instruments kompaniyasi bozorga birinchi marta 92304 bit sig'imli chipni taqdim etdi. Ushbu xotira uchuvchan emas, bu uni magnit lenta yoki diskka o'xshash qiladi, lekin u qattiq holatda bo'lgani va harakatlanuvchi qismlari yo'qligi sababli, u lenta yoki diskdan ko'ra ishonchliroq, hech qanday texnik xizmat ko'rsatishni talab qilmaydi va juda kichikroq va engilroq. , va portativ qurilmalarda foydalanish mumkin.
Ko'pikli xotiraning asl ixtirochisi Endryu Bobek xotiraning "bir o'lchovli" versiyasini taklif qildi, bu ferromagnit materialning ingichka chizig'i o'ralgan ip shaklida. Ushbu turdagi xotira "twistor" deb nomlangan va hatto ommaviy ishlab chiqarilgan, ammo tez orada "ikki o'lchovli" versiya bilan almashtirilgan.
Siz [1-3] da qabariq xotirasining yaratilish tarixi bilan tanishishingiz mumkin.
2. Ishlash printsipi
Bu erda meni kechirishingizni so'rayman, men fizik emasman, shuning uchun taqdimot juda taxminiy bo'ladi.
Ba'zi materiallar (masalan, gadoliniy galliy granatasi) faqat bitta yo'nalishda magnitlanadi va agar bu o'q bo'ylab doimiy magnit maydon qo'llanilsa, magnitlangan joylar quyidagi rasmda ko'rsatilganidek, pufakchalarga o'xshash narsalarni hosil qiladi. Har bir pufakchaning diametri bir necha mikron.
Aytaylik, bizda magnit bo'lmagan, masalan, shisha, substratga yotqizilgan bunday materialning ingichka, taxminan 0,001 dyuymli kristalli plyonkasi bor.
Hammasi sehrli pufakchalar haqida. Chapdagi rasm - magnit maydon yo'q, o'ngdagi rasm - magnit maydon plyonka yuzasiga perpendikulyar yo'naltirilgan.
Agar magnit materialdan, masalan, permalloy, temir-nikel qotishmasidan bunday material plyonkasi yuzasida naqsh hosil bo'lsa, u holda pufakchalar ushbu naqsh elementlariga magnitlangan bo'ladi. Odatda, T shaklidagi yoki V shaklidagi naqshlar qo'llaniladi.
Yagona qabariq magnit plyonkaga perpendikulyar qo'llaniladigan va doimiy magnit tomonidan yaratilgan 100-200 oersted magnit maydonidan hosil bo'lishi mumkin va XY yo'nalishlarida ikkita bobin tomonidan hosil qilingan aylanadigan magnit maydon qabariq domenlarining harakatlanishiga imkon beradi. bir magnit "orol" dan ikkinchisiga, rasmda ko'rsatilgandek. Magnit maydon yo'nalishini to'rt marta o'zgartirgandan so'ng, domen bir oroldan qo'shni orolga o'tadi.
Bularning barchasi DMD qurilmasini smenali registr sifatida ko'rib chiqishga imkon beradi. Agar biz registrning bir uchida pufakchalar hosil qilsak va ularni boshqa tomonida aniqlasak, biz pufakchalarning ma'lum bir naqshini aylantira olamiz va tizimdan ma'lum vaqtlarda bitlarni o'qish va yozishni saqlash qurilmasi sifatida ishlatishimiz mumkin.
Bu raqamli MDda xotiraning afzalliklari va kamchiliklariga olib keladi: afzallik o'zgarmasdir (doimiy magnitlar tomonidan yaratilgan perpendikulyar maydon qo'llanilsa, pufakchalar yo'qolmaydi yoki o'z joylaridan siljimaydi) va kamchilik - uzoq kirish vaqti, chunki O'zboshimchalik bilan bitga kirish uchun siz butun siljish registrini kerakli joyga aylantirishingiz kerak va u qanchalik uzoq bo'lsa, bu ko'proq tsikllarni talab qiladi.
CD magnit plyonkadagi magnit elementlarning namunasi.
Magnit domenni yaratish ingliz tilida "nukleatsiya" deb ataladi va taxminan 100 ns vaqt davomida o'rashga bir necha yuz milliamperlik oqimni qo'llash va plyonkaga perpendikulyar va maydonga qarama-qarshi magnit maydonni yaratishdan iborat. doimiy magnit. Bu magnit "qabariq" - plyonkada silindrsimon magnit domenni hosil qiladi. Jarayon, afsuski, haroratga juda bog'liq; yozish jarayoni pufakcha hosil bo'lmasdan ishlamay qolishi yoki bir nechta pufakchalar paydo bo'lishi mumkin.
Filmdan ma'lumotlarni o'qish uchun bir nechta texnikalar qo'llaniladi.
Usullardan biri, buzilmaydigan o'qish, magnitorezistiv sensor yordamida silindrsimon domenning zaif magnit maydonini aniqlashdir.
Ikkinchi usul - halokatli o'qish. Pufak maxsus avlod / aniqlash yo'liga o'tkaziladi, unda qabariq materialni oldinga yo'nalishda magnitlash orqali yo'q qilinadi. Agar material teskari yo'nalishda magnitlangan bo'lsa, ya'ni qabariq mavjud bo'lsa, bu bobinda ko'proq oqimga olib keladi va bu elektron kontaktlarning zanglashiga olib keladi. Shundan so'ng, qabariq maxsus ro'yxatga olish yo'lida yana yaratilishi kerak.
Ammo, agar xotira bitta uzluksiz massiv sifatida tashkil etilgan bo'lsa, unda ikkita katta kamchilik bo'ladi. Birinchidan, kirish vaqti juda uzoq bo'ladi. Ikkinchidan, zanjirdagi bitta nuqson butun qurilmaning to'liq ishlamasligiga olib keladi. Shuning uchun ular rasmda ko'rsatilganidek, xotirani bitta asosiy trek va ko'plab qul yo'llari shaklida tashkil qiladi.
Bitta uzluksiz trek bilan pufakchali xotira
Master/slave treklari bilan pufakchali xotira
Ushbu xotira konfiguratsiyasi nafaqat kirish vaqtini sezilarli darajada qisqartirishga, balki ma'lum miqdordagi nuqsonli treklarni o'z ichiga olgan xotira qurilmalarini ishlab chiqarishga imkon beradi. Xotira boshqaruvchisi ularni hisobga olishi va o'qish/yozish operatsiyalari vaqtida ularni chetlab o'tishi kerak.
Quyidagi rasmda pufakchali xotira "chip"ining ko'ndalang kesimi ko'rsatilgan.
Ko'pikli xotiraning ishlash printsipi haqida [4, 5] da o'qishingiz mumkin.
3. Intel 7110
Intel 7110 - pufakchali xotira moduli, sig'imi 1 MB (1048576 bit) bo'lgan MBM (magnit pufakchali xotira). Aynan u KDPVda tasvirlangan. 1 megabit - foydalanuvchi ma'lumotlarini saqlash sig'imi; ortiqcha treklarni hisobga olgan holda umumiy sig'imi 1310720 bitni tashkil qiladi. Qurilmada har biri 320 bit sig'imga ega bo'lgan 4096 halqa shaklidagi treklar (looplar) mavjud, ammo ulardan faqat 256 tasi foydalanuvchi ma'lumotlari uchun ishlatiladi, qolganlari "buzilgan" treklarni almashtirish va ortiqcha xatolarni tuzatish kodini saqlash uchun zaxiradir. Qurilma "asosiy trek-kichik halqa" arxitekturasiga ega. Faol treklar haqida ma'lumot alohida yuklash siklida mavjud. KDPV-da siz to'g'ridan-to'g'ri modulda chop etilgan o'n oltilik kodni ko'rishingiz mumkin. Bu "buzilgan" treklarning xaritasi, 80 o'n oltilik raqamlar 320 ma'lumot treklarini, faollari bir bit bilan, faol bo'lmaganlari nol bit bilan ifodalanadi.
Modul uchun asl hujjatlarni [7] da o'qishingiz mumkin.
Qurilma ikki qatorli pinli tartibga ega bo'lgan korpusga ega va lehimsiz (rozetkaga) o'rnatiladi.
Modulning tuzilishi rasmda ko'rsatilgan:
Xotira massivi ikkita "yarim bo'lim" ga bo'lingan, ularning har biri ikkita "to'rtlik" ga bo'lingan, har chorakda 80 ta qul treklari mavjud. Modulda aylanadigan magnit maydon hosil qiluvchi ikkita ortogonal o'rash ichida joylashgan magnit materiali bo'lgan plastinka mavjud. Buning uchun uchburchak shaklidagi oqim signallari bir-biriga nisbatan 90 gradusga siljigan o'rashlarga beriladi. Doimiy magnitlar orasiga plastinka va o'rashlar yig'indisi joylashtiriladi va magnit qalqonga joylashtiriladi, bu doimiy magnitlar tomonidan yaratilgan magnit oqimni yopadi va qurilmani tashqi magnit maydonlardan himoya qiladi. Plastinka 2,5 gradusga egiladi, bu esa egilish bo'ylab kichik siljish maydonini hosil qiladi. Bu maydon rulonlarning maydoni bilan solishtirganda ahamiyatsiz va qurilma ishlayotgan paytda pufakchalar harakatiga to'sqinlik qilmaydi, lekin qurilma o'chirilganda pufakchalarni permalloy elementlariga nisbatan qattiq pozitsiyalarga o'tkazadi. Doimiy magnitlarning kuchli perpendikulyar komponenti pufakchali magnit domenlarning mavjudligini qo'llab-quvvatlaydi.
Modul quyidagi tugunlarni o'z ichiga oladi:
- Esda qolarli treklar. To'g'ridan-to'g'ri pufakchalarni ushlab turadigan va yo'naltiradigan permalloy elementlarning izlari.
- Replikatsiya generatori. Nasl qilish joyida doimo mavjud bo'lgan vesikulaning takrorlanishi uchun xizmat qiladi.
- Kirish treki va almashish tugunlari. Yaratilgan pufakchalar kirish yo'li bo'ylab harakatlanadi. Pufakchalar 80 ta qul yo'llaridan biriga ko'chiriladi.
- Chiqish treki va replikatsiya tugunlari. Pufakchalar ularni yo'q qilmasdan ma'lumotlar treklaridan chiqariladi. Pufak ikki qismga bo'linadi va ulardan biri chiqish yo'liga yuboriladi.
- Detektor. Chiqish yo'lidan pufakchalar magnitorezistiv detektorga kiradi.
- Yuklash trek. Yuklash treki faol va nofaol ma'lumotlar treklari haqida ma'lumotni o'z ichiga oladi.
Quyida biz ushbu tugunlarni batafsil ko'rib chiqamiz. Ushbu tugunlarning tavsifini [6] da o'qishingiz mumkin.
Bubble avlodi
Pufakni yaratish uchun kirish yo'lining eng boshida kichik halqaga egilgan o'tkazgich mavjud. Unga oqim impulsi beriladi, bu doimiy magnitlar maydonidan kuchliroq bo'lgan juda kichik maydonda magnit maydon hosil qiladi. Puls bu nuqtada pufak hosil qiladi, u doimiy ravishda qoladi, doimiy magnit maydon tomonidan qo'llab-quvvatlanadi va aylanadigan magnit maydon ta'sirida permalloy elementi bo'ylab aylanadi. Agar biz xotiraga birlikni yozishimiz kerak bo'lsa, biz o'tkazuvchi pastadirga qisqa pulsni qo'llaymiz va natijada ikkita pufakcha paydo bo'ladi (rasmda Bubble split urug'i sifatida ko'rsatilgan). Pufakchalardan biri aylanuvchi maydonda permalloy yo'l bo'ylab yuguradi, ikkinchisi joyida qoladi va tezda asl hajmiga ega bo'ladi. Keyin u qul yo'llaridan biriga o'tadi va unda aylanib yuradigan pufak bilan joylarni almashtiradi. U, o'z navbatida, kirish trekining oxiriga etib boradi va yo'qoladi.
Pufak almashinuvi
Pufakcha almashinuvi mos keladigan o'tkazgichga to'rtburchaklar oqim pulsi qo'llanilganda sodir bo'ladi. Bunday holda, qabariq ikki qismga bo'linmaydi.
Ma'lumotlarni o'qish
Ma'lumotlar takrorlash yo'li bilan chiqish trekka yuboriladi va o'qilgandan keyin o'z trekida aylanishda davom etadi. Shunday qilib, ushbu qurilma buzilmaydigan o'qish usulini amalga oshiradi. Replikatsiya qilish uchun qabariq cho'zilgan permalloy elementi ostida boshqariladi, uning ostida u cho'ziladi. Tepada halqa shaklidagi o'tkazgich ham mavjud, agar halqaga oqim impulsi qo'llanilsa, qabariq ikki qismga bo'linadi. Joriy impuls pufakni ikki qismga bo'lish uchun yuqori oqimning qisqa qismidan va pufakni chiqish yo'liga yo'naltirish uchun pastki oqimning uzunroq qismidan iborat.
Chiqish yo'lining oxirida pufakchali detektor, uzoq kontaktlarning zanglashiga olib keladigan permalloy elementlaridan yasalgan magnitorezistiv ko'prik mavjud. Magnit pufak permalloy elementi ostiga tushganda, uning qarshiligi o'zgaradi va ko'prik chiqishida bir necha millivoltlik potentsial farq paydo bo'ladi. Permalloy elementlarining shakli qabariq ular bo'ylab harakatlanishi uchun tanlanadi, oxirida u maxsus "xavfsizlik" shinasiga uriladi va yo'qoladi.
Ortiqchalik
Qurilmada har biri 320 bitdan iborat 4096 trek mavjud. Ulardan 272 tasi faol, 48 tasi zahira, nofaol.
Yuklash davri
Qurilmada 320 ta ma'lumot treklari mavjud bo'lib, ulardan 256 tasi foydalanuvchi ma'lumotlarini saqlash uchun mo'ljallangan, qolganlari noto'g'ri bo'lishi mumkin yoki nosozlarni almashtirish uchun ehtiyot qismlar sifatida xizmat qilishi mumkin. Bitta qo'shimcha trekda ma'lumotlar treklaridan foydalanish haqida ma'lumot mavjud, har bir trekka 12 bit. Tizimga quvvat berilganda uni ishga tushirish kerak. Ishga tushirish jarayonida kontroller yuklash trekini o'qishi va undan ma'lumotni format chipi / oqim sensorining maxsus registriga yozishi kerak. Keyin kontroller faqat faol treklardan foydalanadi va faol bo'lmaganlar e'tiborga olinmaydi va ularga hech qanday yozib olinmaydi.
Ma'lumotlar ombori - tuzilma
Foydalanuvchi nuqtai nazaridan ma'lumotlar har biri 2048 bitli 512 sahifada saqlanadi. Qurilmaning har bir yarmida 256 bayt ma'lumot, 14 bit xatolarni tuzatish kodi va foydalanilmagan 2 bit saqlanadi.
Xatoni tuzatish
Xatoni aniqlash va tuzatish joriy sensor chipi tomonidan amalga oshirilishi mumkin, u 14 bitli har bir blokda (shu jumladan kodning o'zi) uzunligi 5 bitgacha bo'lgan bitta xatoni (portlash xatosi) tuzatuvchi 270 bitli kod dekoderini o'z ichiga oladi. Kod har bir 256 bitli blokning oxiriga qo'shiladi. Tuzatish kodi ishlatilishi yoki ishlatilmasligi mumkin, foydalanuvchining xohishiga ko'ra kodni tekshirish tekshirgichda yoqilishi yoki o'chirilishi mumkin. Agar kod ishlatilmasa, barcha 270 bit foydalanuvchi ma'lumotlari uchun ishlatilishi mumkin.
Kirish vaqti
Magnit maydon 50 kHz chastotada aylanadi. Birinchi sahifaning birinchi bitiga o'rtacha kirish vaqti 41 ms ni tashkil qiladi, bu trek bo'ylab to'liq tsiklni bajarish uchun zarur bo'lgan vaqtning yarmi va chiqish trekini bajarish uchun ketadigan vaqt.
320 ta faol va zaxira treklar har biri 80 tadan to'rt qismga bo'lingan. Ushbu tashkilot kirish vaqtini qisqartiradi. Choraklar juftlik bilan murojaat qilinadi: har bir juft chorak mos ravishda so'zning juft va toq bitlarini o'z ichiga oladi. Qurilmada to'rtta boshlang'ich pufakchali to'rtta kirish treklari va to'rtta chiqish yo'llari mavjud. Chiqish yo'llari ikkita detektordan foydalanadi, ular shunday tashkil etilganki, bitta detektor hech qachon bir vaqtning o'zida ikkita yo'ldan ikkita pufakchani olmaydi. Shunday qilib, to'rtta qabariq oqimi multiplekslanadi va ikki bitli oqimga aylanadi va joriy sensor chipining registrlarida saqlanadi. U erda registrlarning mazmuni yana multiplekslanadi va ketma-ket interfeys orqali kontrollerga yuboriladi.
Maqolaning ikkinchi qismida biz pufakchali xotira tekshirgichining sxemasini batafsil ko'rib chiqamiz.
4. Adabiyotlar
Muallif tarmoqning eng qorong'u burchaklaridan topdi va siz uchun DMD xotirasi, uning tarixi va boshqa tegishli jihatlari haqida juda ko'p foydali texnik ma'lumotlarni saqlab qoldi:
1. — Muhandis Bobekning ikki xotirasi
2. — Muhandis Bobekning ikki xotirasi (2-qism)
3. - Bubble xotirasi
4. Magnit pufakchali xotirani standart mikrokompyuter muhitida moslashtirish
5. - Texas Instruments TIB 0203 qabariq xotirasi
6. - Xotira komponentlari bo'yicha qo'llanma. Intel 1983 yil.
7. 7110 1 megabit pufakchali xotira
Manba: www.habr.com