lection 9 (Презентации лекций), страница 2

- Peirce 55-B - магнитофон для записи намагнитную проволокуФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВММагнитная запись информации1 – сердечник из жесткого ферромагнетика2, 4 – зазоры3 – магнитная лента из мягкого ферромагнетика5 – обмотка (катушка)Магнитная головка - кольцевой магнитный сердечник с обмоткой на однойстороне и зазором на другой.Физические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВММагнитная запись информацииX и Y - возбуждениеS - чтение, Z - запретПамять на магнитных сердечниках (ферритоваяпамять) - запоминающее устройство, хранящееинформацию в виде направления намагниченности небольших ферритовых сердечников, обычноимеющих форму кольца. Ферритовые кольца заполняли прямоугольную матрицу и через каждоекольцо проходило, в зависимости от конструкциизапоминающего устройства, от двух до четырѐхпроводов для считывания и записи информации.Память на магнитных сердечниках являлась основным типом компьютерной памяти с середины1950-х и до середины 1970-х годовМатрица CDC 6600 (1964)10,8 × 10,8 см, емкость 4096 битФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМПринципы записи и считыванияинформации на магнитных носителях1967 г. - IBM – прототип дискеты с защитным кожухом и тканевой прокладкой1971 г. - IBM - первая дискета, диаметр 8″ (200 мм) сдисководом1976 г. - Shugart Associates - дисковод для гибкихдисков диаметром 5¼″, интерфейс SCSI1981 г. - Sony - дискета диаметром 3½″ (90 мм),объем 720 кбайт (9 секторов)Версия (HD) имеет объѐм 1,44 Мбайт (18 секторов)1987 г. - Toshiba - дисководы Extra High Density (ED)c носителем емкостью 2,88 Мбайт (36 секторов)2011 г. - Sony - официально прекращает производство и продажу дискет 3½″Физические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМПринципы записи и считыванияинформации на магнитных носителяхВ отличие от «гибкого» диска информация в«жестком» диске (винчестере) записывается нажесткие (алюминиевые или стеклянные) пластины,покрытые слоем ферромагнетика. В жестком дискеиспользуется одна или несколько пластин,установленных на одной осиФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМПринципы записи и считыванияинформации на магнитных носителяхСчитывающие головки не касаются поверхностипластин благодаря тонкой прослойке набегающегопотока воздуха, образующейся у поверхностидиска при его быстром вращении. Расстояниемежду самой головкой и диском находится в нмдиапазоне (в современных дисках ~10 нм), причемименно отсутствие механического контактаобеспечивает долгий срок службы устройстваФизические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокПри записи в обмотку головки подаѐтся ток записи, вызывающий выходмагнитного поля в зазор. Это поле намагничиваетноситель в соответствии сизменением электрического сигналаФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокПри чтении носитель замыкает магнитный поток через зазор на сердечник инаводит ЭДС в обмотке.Физические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9.

Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокПервый жесткий диск RAMAC (IBM, 1956 г.)Емкость5 МбайтКоличество дисков50Диаметр24 дюймаСкорость вращения1200 об./минВремя доступа1сПлотность записи2 Кбит/дюйм2Стоимость50 тыс. $Физические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокMIG (Metal-in-Gap) и TF (Thin Film) головкиMIG головка позволяетуменьшить насыщениесердечника и повыситьмагнитную индукциюTF головка позволяетуменьшить до ~ 30 нмрасстояние междуносителем и головкойФизические основы современных ЭВМ. ВМиК.

http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокТехнологии записи на магнитный дискИзменение плотности записи на пластинуФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокТехнологии чтения с магнитного дискаПод действием внешнего магнитного поля сопротивлениеMR головки меняется. Оно оказывается разным при прохождении над участками носителя с разным значениемостаточной намагниченности. Через головку постояннопротекает небольшой постоянный измерительный ток, ипри изменении сопротивления головки меняется падениенапряженияMR головки позволяютчитать информацию присамых высоких значенийплотности записи и быстродействия накопителей1857 г.

- лорд Кельвин – открытие магниторезистивного(MR) эффекта1991 г. - IBM - MR головки установлены в жестком дискеемкостью 1 Гбайт1997 г. - IBM - GMR головки установлены в жестком диске емкостью 16,8 ГбайтФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокТехнологии чтения с магнитного дискаУстройство MR головки и ее положение относительно дорожек на дискеФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокТехнологии чтения с магнитного дискаФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9.

Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокТехнологии чтения с магнитного дискаФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокТехнологии чтения с магнитного дискаКлассическая GMR-головка чтенияФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокТехнологии чтения с магнитного дискаКогда под головкой «пролетает» домен споляризацией «1», электроны свободногослоя приобретают тот же спин, что и электроны пин-слоя. Это приводит к значительному уменьшению сопротивления пин-слояи увеличению тока MR головки, т.е.

формируется «положительный» импульс токаФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокТехнологии чтения с магнитного дискаКогда под головкой «пролетает» домен собратной магнитной поляризацией «0»,электроны свободного слоя меняют свойспин на противоположный. Теперь электроны пин-слоя и свободного слоя имеютразное направление. Это приводит к резкому увеличению сопротивления пин-слоя,уменьшению тока GMR-головки и формированию «отрицательного» импульса токаФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокТехнологии чтения с магнитного дискаGMR-головки в несколько раз превосходят посвоим параметрам MR-головки.

Лучшие MRголовки меняют сопротивление при переходеот одной магнитной поляризации к другой на2%, а GMR-головки - на 5-8%. Поэтому GMRголовки могут чувствовать значительно болееслабые сигналы, что позволяет увеличиватьповерхностную плотность записи.GMR-головка значительно меньше размером,чем MR-головка. Соотношение размеров MRголовок первого поколения и GMR-головокчетырех разных поколений показывает левыйрисунокФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9.

Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокТехнологии чтения с магнитного дискаРасположение GMR-головки относительно магнитной дорожки и направлениеэлектронных спинов в слоях головкиФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокTop Type и Bottom Type GMR-головкиСтруктура классической GMR-головки типа Top Type (используется в головках CIPGMR) и GMR-головки типа Bottom Type с синтетическим ферромагнетиком(используется в головках для перпендикулярной записи CPP GMR).Физические основы современных ЭВМ.

ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокЗеркальные и двойные зеркальные GMR-головкиВ структуру зеркальных и двойных зеркальных GMR-головокдобавлены зеркальные слои(Specular Layers) из золота (Au),серебра (Ag) или оксида, расположенные между накрывающими свободным слоем.

За счет этого GMR головки имеют во многораз большую чувствительностьФизические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВММагниторезистивный эффект и магнитная памятьMRAMВ магниторезистивной памяти (MRAM) информация хранится в магнитных элементах памяти. Эти элементы сформированыиз двух ферромагнитных слоѐв, разделенных диэлектриком. Один из слоѐв - магнит,намагниченный в определѐнном направлении, а намагниченность другого - меняетсяпод действием внешнего поля.

MRAM организована по принципу сетки, состоящей из«ячеек», содержащих элемент памяти и соответствующий ему транзистор.Считывание информации осуществляетсяизмерением сопротивления. Выбор ячейкипроводится подачей напряжения питанияна соответствующий транзистор.Физические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокТехнологии записи на магнитный дискШиринадорожки, нмГодДлина бита, нмПлотностьзаписи,Гбит/кв.дюйм199448002700,5199629001701,3199813009452000620522020022503080200564101000Физические основы современных ЭВМ. ВМиК. http://comp.ilc.edu.ruЛекция 9. Внешняя память в ЭВМТипы магнитных носителей и магнитных головокТехнологии записи на магнитный дискПродольная магнитная записьВ начале 70-х годов прошлого века считалось, что предел плотности магнитнойзаписи ~ 10 Мбит на 1 кв.дюйм.Для современной технологии продольной записи предельная плотность записисоставляет 100-200 Гбит/кв.дюймФизические основы современных ЭВМ.